(57)【要約】【課題】簡単かつ小型に構成され且つ従来のＦＭＤ検査指標と同じ指標を使うことで信頼性の高い血管の内皮機能検査方法および装置を提供する。【解決手段】超音波プローブおよびそれを支持して最適位置を探索するプローブ支持装置、超音波プローブからの信号を処理して超音波画像を生成する超音波画像生成装置などが不要となるため、装置が簡単且つ小型となる。しかも、脈波処理制御部３８において、圧脈波採取制御部３６で所定期間Ｔ１において連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率が相当血管径換算を用いて算出されることから、動脈血管に作用したずり応力に起因する血管拡張反応により血管径（血管容積）が最大となるタイミングと所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致し、かつ従来のＦＭＤ検査と同一の指標で評価するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。【選択図】図２
2017148195.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部を巻回する圧迫帯と、前記圧迫帯の圧迫圧を検出する圧力センサと、前記圧迫帯の圧迫圧を制御する圧迫圧制御部とを備え、前記圧迫帯による圧迫により前記生体の一部を駆血後に前記生体内の動脈血管を解放し、前記動脈血管に発生する脈波を前記圧迫帯内の圧迫圧の変動である圧脈波の時間的変化に基づいて前記動脈血管の内皮機能を評価する動脈血管の内皮機能検査方法であって、
前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放する駆血解放工程と、
前記圧迫帯の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力に保持する圧迫圧保持工程と、
前記圧迫帯の圧迫圧が前記圧脈波採取圧力に保持されている状態で前記圧脈波を所定期間連続的に採取する圧脈波採取工程と、
前記圧脈波採取工程で連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率を相当血管径換算で算出する脈波処理工程と
を、含むことを特徴とする動脈血管の内皮機能検査方法。
【請求項２】
生体の一部を巻回する圧迫帯と、前記圧迫帯の圧迫圧を検出する圧力センサと、前記圧迫帯の圧迫圧を制御する圧迫圧制御部とを備え、前記圧迫帯による圧迫により前記生体の一部を駆血後に前記生体内の動脈血管を解放し、前記動脈血管に発生する脈波を前記圧迫帯内の圧力振動である圧脈波の時間的変化に基づいて前記動脈血管の内皮機能を評価する動脈血管の内皮機能検査装置であって、
前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放する駆血解放制御部と、
前記圧迫帯の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力に保持する圧迫圧保持制御部と、
前記圧迫帯の圧迫圧が前記圧脈波採取圧力に保持されている状態で前記圧脈波を所定期間連続的に採取する圧脈波採取制御部と、
前記圧脈波採取制御部で所定期間連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率を相当血管径換算で算出する脈波処理制御部と
を、含むことを特徴とする動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項３】
前記駆血解放制御部は、前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を内皮機能検査の開始後最初に圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放する
ことを特徴とする請求項２の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項４】
前記駆血解放制御部は、前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を内皮機能検査の開始後最初に圧迫して所定時間駆血した後に前記圧迫帯の圧迫圧を前記生体の静脈圧以下まで低下させることにより前記生体の一部に対する圧迫を解放し、前記圧迫圧保持制御部は、前記生体の静脈圧以下まで低下させられた前記圧迫帯の圧迫圧でその圧脈波採取圧力に保持する
ことを特徴とする請求項２または３の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項５】
前記圧脈波採取制御部により圧脈波が採取される圧迫圧として、前記圧迫圧保持制御部により保持される圧脈波採取圧力は、前記生体の静脈圧から拡張期圧までの範囲内で設定された値である
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１に記載の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項６】
前記圧脈波採取制御部により圧脈波が採取される所定期間は、前記駆血解放制御部により前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫が解放された時点から、ずり応力が付与されることで前記動脈血管の容積が最大となるタイミングを少なくとも含む期間である
ことを特徴とする請求項２から５のいずれか１に記載の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項７】
前記圧脈波採取制御部による圧脈波の採取は、圧脈波が１拍乃至数拍毎に続けて採取されるという連続的且つ継続的に行なわれる
ことを特徴とする請求項２から６のいずれか１に記載の動脈血管の内皮機能検査装置。
【請求項８】
駆血のために前記圧迫帯の圧迫圧を昇圧させる場合にそれに供給される空気流量を検出する流量センサが備えられ、
前記駆血解放制御部は、駆血状態とされていた前記生体の一部を解放させるに際して、上記空気流量に基づいて算出された制御式を用いてフィードバック制御により前記圧迫帯の圧迫圧を直線状に低下させる
ことを特徴とする請求項２から７のいずれか１に記載の動脈血管の内皮機能検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の一部に見解された圧迫帯から得られる容積脈波に基づいて、血管の内皮機能を検査することができる動脈血管の内皮機能検査方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生体の動脈硬化に先立って動脈血管の内皮機能の低下が発現するという研究があり、そのような内皮機能に関する評価装置が種々提案されている。この内皮機能とは、動脈の血管壁を構成する外膜、中膜、および内膜のうちの内膜最内周側に位置する内皮に作用する血流のずり応力に基づいてその内皮からＮＯ（一酸化窒素）が産生され、そのＮＯにより平滑筋が弛緩させられることで発生する血管拡張反応を言う。
【０００３】
たとえば、特許文献１および特許文献２には、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径に対する最大変化率を測定し、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。しかしながら、上記内皮機能検査装置によれば、超音波画像の取得およびその画像からの血管内径の取得にオペレータの習熟が必要であり、取り扱いが困難であった。また、超音波プローブおよびそれを支持して最適位置を探索するプローブ支持装置、超音波プローブからの信号を処理して超音波画像を生成する超音波画像生成装置などが必要で装置が大型となるという欠点もあった。
【０００４】
これに対して、被験者の身体の一部に巻き受けられた圧迫帯（カフ）と、そのカフの圧力を制御するカフ圧制御部と、カフに接続された圧力センサの出力からカフ圧を検出するカフ圧検出部と、上記圧力センサの出力から脈波を検出する脈波検出部と、検出された脈波を解析する解析部とを有し、前記カフ圧制御部は、前記被験者の身体の一部へ持続的な加圧刺激を所定時間行い、前記解析部は、前記加圧刺激前後の脈波の比較により得られる脈波振幅比を用いて血管内皮機能を評価する装置が提案されている。たとえば、特許文献３に記載されたカフ圧から抽出された脈波を用いた血管内皮機能評価装置がそれである。このような血管内皮機能評価装置によれば、超音波プローブおよびそれを支持して最適位置を探索するプローブ支持装置、超音波プローブからの信号を処理して超音波画像を生成する超音波画像生成装置などが不要となるため、装置が簡単且つ小型となるとともに、操作に熟練を要しないという特徴がある。
【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
【特許文献３】特開２００９−２７３８７０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、このような血管内皮機能評価装置では、カフ圧を最高血圧以上に上昇させてから大気圧まで下降させるカフ圧下降過程で脈波が検出される。この血管内皮機能評価装置は、血管のコンプライアンスが血管内皮がずり応力の刺激を受けることにより変化することを前提に、加圧刺激によるコンプライアンスの変化を脈波の振幅比で評価する方法であるため、一般的なＦＭＤ検査で行われている血管径の変化率として得られる評価方法とは異なる。このため、血管に作用したずり応力に起因する血管拡張反応により血管径が最大となるタイミングと、最大脈波の検出タイミングとが必ずしも一致せず、算出される脈波振幅比に十分な精度が得られず、内皮機能の評価に信頼性が得られなかった。
【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、簡単かつ小型に構成され且つ信頼性の高い血管の内皮機能検査方法および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、種々研究を重ねた結果、生体の一部たとえば上腕に巻回した圧迫帯の圧迫圧力を動脈血管が潰れるに十分な圧まで昇圧して駆血し、その後に圧迫圧力を下降させることで動脈血管を解放し、解放後に連続的に求めた圧脈波をカフ圧力の変換でとらえ、これを容量変換することで、血管の拡張を容量変化として捉え、容量変化を相当血管径換算で求めると、血管拡張反応により前記血管内の血流の増加を刺激として動脈が拡張して血管径が最大となるタイミングと最大容量の検出タイミングとが略一致し、かつ従来のＦＭＤ検査と同一の指標で動脈の内皮機能を評価できることを見出した。本発明は、斯かる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、本方法発明の要旨とするところは、（ａ）生体の一部を巻回する圧迫帯と、前記圧迫帯の圧迫圧を検出する圧力センサと、前記圧迫帯の圧迫圧を制御する圧迫圧制御部とを備え、前記圧迫帯による圧迫により前記生体の一部を駆血後に前記生体内の動脈血管を解放し、前記動脈血管に発生する脈波を前記圧迫帯内の圧迫圧の変動である圧脈派の時間的変化に基づいて前記動脈血管の内皮機能を評価する動脈血管の内皮機能検査方法であって、（ｂ）前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放する駆血解放工程と、（ｃ）前記圧迫帯の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力に保持する圧迫圧保持工程と、（ｄ）前記圧迫帯の圧迫圧が前記圧脈波採取圧力に保持されている状態で前記圧脈波を所定期間連続的に採取する圧脈波採取工程と、（ｅ）前記圧脈波採取工程で連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率を相当血管径換算で算出する脈波処理工程とを、含むことにある。
【００１０】
また、前記方法発明を好適に実施するための装置発明の要旨とするところは、（ａ）生体の一部を巻回する圧迫帯と、前記圧迫帯の圧迫圧を検出する圧力センサと、前記圧迫帯の圧迫圧を制御する圧迫圧制御部とを備え、前記圧迫帯による圧迫により前記生体の一部を駆血後に前記生体内の動脈血管を解放し、前記動脈血管に発生する脈波を前記圧迫帯内の圧力振動である圧脈派の時間的変化に基づいて前記動脈血管の内皮機能を評価する動脈血管の内皮機能検査装置であって、（ｂ）前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放する駆血解放制御部と、（ｃ）前記圧迫帯の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力に保持する圧迫圧保持制御部と、（ｄ）前記圧迫帯の圧迫圧が前記圧脈波採取圧力に保持されている状態で前記圧脈波を所定期間連続的に採取する圧脈波採取制御部と、（ｅ）前記圧脈波採取制御部で所定期間連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率を相当血管径換算で算出する脈波処理制御部とを、含むことにある。
【発明の効果】
【００１１】
このように構成された方法発明の動脈血管の内皮機能検査方法および装置発明の動脈血管の内皮機能検査装置によれば、超音波プローブおよびそれを支持して最適位置を探索するプローブ支持装置、超音波プローブからの信号を処理して超音波画像を生成する超音波画像生成装置などが不要となるため、装置が簡単且つ小型となる。しかも、前記脈波処理工程或いは前記脈波処理制御部において、前記圧脈波採取工程或いは前記圧脈波採取制御部で所定期間連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率が相当血管径換算を用いて算出されることから、血管に作用したずり応力に起因する血管拡張反応により血管径（血管容積）が最大となるタイミングと所定時間連続的に採取される圧脈波の検出タイミングとがほぼ一致し、従来のＦＭＤ検査と同じ指標で信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００１２】
ここで、好適には、前記駆血解放工程或いは前記駆血解放制御部は、前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を内皮機能検査の開始後最初に圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放するものである。これによれば、前記生体の一部が内皮機能検査の開始後最初に圧迫された後に解放されるので、その生体の一部内の動脈血管に対して内皮機能検査の開始後最初にずり応力が付与されるので、その駆血解放前に圧迫帯の圧力を高めて脈波を採取する方式に比較して、一層、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００１３】
また、好適には、前記駆血解放工程或いは前記駆血解放制御部は、前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を内皮機能検査の開始後最初に圧迫して所定時間駆血した後に前記圧迫帯の圧迫圧を前記生体の静脈圧以下まで低下させることにより前記生体の一部に対する圧迫を解放し、前記圧迫圧保持工程或いは前記圧迫圧保持制御部は、前記生体の静脈圧以下まで低下させられた前記圧迫帯の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力に保持する。これによれば、生体の一部が所定時間駆血した後に前記圧迫帯の圧迫圧が前記生体の静脈圧以下まで低下させることにより、ずり応力がその生体の一部内の動脈血管に確実に付与される。
【００１４】
また、好適には、前記圧脈波採取工程或いは前記圧脈波採取制御部により圧脈波が採取される圧迫圧として、前記圧迫圧保持工程或いは前記圧迫圧保持制御部により保持される圧脈波採取圧力は、前記動脈血管の容積変化が前記圧迫帯内の圧力振動として明確に反映することが可能な前記圧迫帯内の圧力範囲内、すなわち前記生体の静脈圧から拡張期圧までの範囲内でたとえば２０ｍｍＨｇから８０ｍｍＨｇの範囲内に設定された値、好適には２０ｍｍＨｇ程度の値に設定される。これにより、動脈圧脈波形に影響を与えない状態で圧脈波が採取される利点がある。
【００１５】
また、好適には、前記圧脈波採取工程或いは前記圧脈波採取制御部により圧脈波が採取される所定期間とは、前記駆血解放工程或いは前記駆血解放制御部により前記圧迫帯を用いて前記生体の一部を圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫が解放された時点から、ずり応力が付与されることで前記動脈血管の容積が最大となるタイミングを少なくとも含む期間、たとえば２５０〜３００秒の間の期間である。このようにすれば、動脈血管の拡張反応が最大となるタイミングに所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００１６】
また、好適には、前記圧脈波採取工程或いは前記圧脈波採取制御部により圧脈波が採取される連続的とは、圧脈波が１拍毎に、或いは２拍毎に続けて採取されるという意味である。このようにすれば、動脈血管の拡張反応が最大となるタイミングに所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００１７】
また、好適には、駆血のために前記圧迫帯の圧迫圧を昇圧させる場合にそれに供給される空気流量を検出する流量センサが備えられ、前記駆血解放工程或いは前記駆血解放制御部は、駆血状態とされていた前記生体の一部を解放させるに際して、上記空気流量に基づいて算出された制御式を用いてフィードバック制御により前記圧迫帯の圧迫圧力を直線状に低下させる。これによれば、駆血解放時において、同様の割合で動脈血管が解放される利点がある。前記流量センサは、好適には、良く知られた熱線式風速計から構成される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が好適に適用された動脈血管の内皮機能検査装置の一例を概略的に説明する図である。
【図２】図１の内皮機能検査装置に備えられた電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図３】図２の圧迫圧制御部により制御される圧迫帯の圧迫圧の変化を説明するタイムチャートである。
【図４】図１の圧迫帯における内容積と圧迫圧との関係を説明する特性図である。
【図５】図１の圧迫帯における圧迫圧と圧迫帯に流入させられた空気の容積である圧迫帯容量との関係を説明する特性図である。
【図６】図１の内皮機能検査装置に備えられた電子制御装置の制御作動の要部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】
【００１９】
以下、本発明の一実施例を図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。
【実施例】
【００２０】
図１は、本発明の一例である動脈血管の内皮機能検査装置８を説明する略図である。図１において、血圧測定においても用いられるカフと同様に、膨張袋を有する圧迫帯１０は、生体の一部たとえば上腕１２に巻回されるものである。圧迫帯１０には、配管２０が接続されており、その配管２０を介して、圧迫帯１０に供給される空気流量或いは圧迫帯１０から排出される空気流量を検出する流量センサ１４、および圧迫帯１０への空気の供給と圧迫帯１０からの空気の排出とにより圧迫帯１０内の圧力或いは排出流量を調節する制御弁１６を通して空気ポンプ１８が接続されている。また、圧迫帯１０には、配管２０を介して圧力センサ２２が接続されており、圧迫帯１０の内圧である圧迫圧が検出されるようになっている。
【００２１】
上記流量センサ１４は、たとえば、白金抵抗体のような抵抗温度係数の高い風速素子を、４抵抗素子の一つとして含むブリッジ回路を備え、ブリッジ回路の出力電圧を風速との間の予め求められた関係から、そのブリッジ回路の出力電圧に基づいて風速を計測する所謂熱線式風速計から構成される。
【００２２】
流量センサ１４により検出された空気流量ＡＦおよび圧力センサ２２により検出された圧迫帯１０による圧迫圧ＰＣは、Ａ／Ｄ変換器を含むインターフェース回路２４を介して電子制御装置２８へ供給される。電子制御装置２８は、ＣＰＵ２８ａ、ＲＡＭ２８ｃ、ＲＯＭ２８ｂ等を備え、予め記憶されたプログラムに従って入力信号を処理し、処理結果を表示器２９へ出力する所謂マイクロコンピュータから構成されている。
【００２３】
図２は、電子制御装置２８の制御機能を説明する機能ブロック線図である。図２において、圧迫圧制御部３０は、駆血解放制御部３２と圧迫圧保持制御部３４とを備え、カフ空気ポンプ１８から圧送される空気圧と圧迫帯１０に供給し或いは圧迫帯１０内の空気を排気ポートから排出させることで、たとえば図３に示すように、圧迫帯１０内の圧迫圧を調圧する。図３は、内皮機能検査開始操作時点ｔ０からの圧迫帯１０による圧迫圧ＰＣの経時的変化を示している。駆血解放制御部３２は、上腕１２内の動脈血管の内皮にずり応力を付与するために、空気ポンプ１８および制御弁１６を駆動して、被検査者の最高血圧値ＳＢＰを十分に超えるようにたとえば１８０ｍｍＨｇ程度に予め設定された目標昇圧値Ｐ１まで、内皮機能検査開始操作時点ｔ０から圧迫圧ＰＣを上昇させ、圧迫圧ＰＣが目標昇圧値Ｐ１に到達すると、圧迫圧ＰＣが目標昇圧値Ｐ１に所定時間（駆血時間）Ｈだけ保持した後、その圧迫圧ＰＣを低下させる。この目標昇圧値Ｐ１は、圧迫帯１０により巻回された上腕１２の一部を駆血するための駆血圧でもある。また、この所定時間Ｈは、圧迫帯１０が巻回されている上腕１２を駆血するための時間であり、たとえば５分程度に設定されるが、それよりも短い時間たとえば１／３乃至１／２程度の短い時間であってもよい。次いで、所定時間Ｈ経過したｔ２時点において、圧迫圧保持制御部３４は、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣを大気圧またはそれに近い圧たとえば２０ｍｍＨｇまで低下開始させた後、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣを予め設定された圧脈波採取圧力Ｐ２まで下降させた後、ｔ３時点において圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣをその圧脈波採取圧力Ｐ２に保持する。この保持は、内皮機能の計測終了時点ｔ４まで継続される。圧脈波採取圧力Ｐ２は、平均血圧値よりも低い値、好適には最低血圧値よりも低い値であり、さらに好適には静脈血圧値と同様の値たとえば２０ｍｍＨｇ程度の値である。
【００２４】
圧脈波採取制御部３６は、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣが圧脈波採取圧力Ｐ２に保持されている状態で圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣに重畳する圧脈波を、所定期間Ｔ１の間、連続的に採取する。この所定期間Ｔ１は、圧迫帯１０を用いて上腕１２を圧迫して所定時間Ｈだけ駆血した後に上腕１２に対する圧迫が解放された時点ｔ３から、その駆血解放によりずり応力が付与されることで生じる血管拡張反応により動脈血管の容積が最大となるタイミングを十分にカバーする期間、たとえば２５０〜３００秒の間の期間である。
【００２５】
脈波処理制御部３８は、圧脈波採取制御部３６で所定期間Ｔ１の間連続的に採取された圧脈波を容量変換することで、動脈血管の拡張率を相当血管径換算で算出する。以下、詳細に説明する。
【００２６】
圧迫帯１０の圧迫圧をＰＣとし、圧迫帯１０の内容量（容積）をＶＣとし、圧迫帯１０による圧迫下の計測部位（圧迫帯１０により巻回された部位）の容積変化をΔＶＣ、この容積変化に伴う圧迫圧変化をΔＰＣとする。但し、圧迫帯１０の変形により媒体容量は変化しないと仮定し、温度も一定であると仮定すると、ボイルの法則により（１）式が成立する。
ＰＣ×ＶＣ＝一定                        ・・・（１）
【００２７】
このとき、動脈血管の脈波の発生による上腕１２のふくらみによって圧迫帯１０の変形によりその容量にΔＶＣの減少があったときに、圧迫帯１０内の圧力上昇がΔＰＣであったとすると、次式（２）が得られる。
ＰＣ×ＶＣ＝（ＰＣ＋ΔＰＣ）×（ＶＣ−ΔＶＣ）
＝ＰＣ×ＶＣ＋ＶＣ×ΔＰＣ−ＰＣ×ΔＶＣ−ΔＰＣ×ΔＶＣ    ・・・（２）
ここで、ΔＰＣ×ΔＶＣは微小量であるので省略すると、
ＶＣ×ΔＰＣ−ＰＣ×ΔＶＣ＝０        ・・・（３）
より
ＶＣ×ΔＰＣ＝ＰＣ×ΔＶＣ            ・・・（４）
従って、
ΔＶＣ＝（ＶＣ／ＰＣ）×ΔＰＣ        ・・・（５）
（５）式において、常時、圧迫帯１０内の圧迫圧ＰＣが計測されている場合、ＶＣが判れば、ΔＰＣを計測することで、ΔＶＣが求まり、これが測定対象の容量変化となる。
【００２８】
一方、上記容量変化ΔＶＣを、圧迫帯１０による圧迫対象の上腕１２の元の容量Ｖと比較した変化率ΔＶＣ／Ｖは、圧迫帯１０による圧迫対象領域内の複合的な血管径をＤ、対象領域の長さをＬとし、容量の変化は血管の容積変化と仮定したとき、以下のようになる。ここで、複合的な血管径Ｄは、圧迫対象領域内で容量変化を生じると考えられる動脈血管の複合的な容量を有する円柱の断面積である。
ΔＶＣ／Ｖ＝π（（Ｄ＋ΔＤ）２−Ｄ２）Ｌ／πＤ２Ｌ    ・・・（６）
（６）式の変形により（７）式が得られる。この（７）式は、圧脈波の振幅比である圧力変化比を血管径変化比に換算するために用いられる。
ΔＶＣ／Ｖ＝（２ＤΔＤ＋ΔＤ２）／Ｄ２
＝（２Ｄ＋ΔＤ）ΔＤ／Ｄ２
≒２ＤΔＤ／Ｄ２
＝２ΔＤ／Ｄ                            ・・・（７）
【００２９】
ここで、（５）式を（７）式に代入すると、（８）式が得られる。
ΔＤ／Ｄ＝（ＶＣ×ΔＰＣ）／（２×Ｖ×ＰＣ）      ・・・（８）
【００３０】
このとき、圧迫帯１０が圧迫する測定対象（上腕１２）の容積Ｖの増加と圧迫圧ＰＣの増加との関係は、実験的に図４に示すものであるので、圧迫帯１０の容積ＶＣは、（９）式で示されるものとなる。ここで、Ｖholdは容積変化計測時の圧迫帯１０の容量、Ｖoは圧迫帯１０の圧迫圧に寄与しない容量である。
ＶＣ＝Ｖhold−Ｖo      ・・・（９）
【００３１】
圧迫帯１０内の圧迫圧ＰＣ（ｍｍＨｇ）とその圧迫帯１０の容量Ｖとの関係は、流量計を用いて圧迫帯１０内に流入する流量を用いると、実験的には図５に示すものである。この関係は、以下の多次元の近似式（１０）により表される。（１０）式の定数ｃが前記Ｖoに相当する。
Ｖ＝ａ×ＰＣ２＋ｂ×ＰＣ＋ｃ      ・・・（１０）
【００３２】
上記（１０）式の関係は、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣを降圧させるときに利用される。（１０）式を時間微分すると、
ｄＶ／ｄｔ＝２ａ×ＰＣ×ｄＰＣ／ｄｔ＋ｂ×ｄＰＣ／ｄｔ
＝（２ａ×ＰＣ＋ｂ）×ｄＰＣ／ｄｔ        ・・・（１１）
ここで、
排気流量Ｑ＝ｄＶ／ｄｔ            ・・・（１２）
降圧速度Ｋ＝ｄＰＣ／ｄｔ          ・・・（１３）
であるので、排気流量Ｑと降圧速度Ｋとの関係は、（１４）式に示されるものとなる。
Ｑ＝Ｋ×（２ａ×ＰＣ＋ｂ）        ・・・（１４）
（１４）式より、排気流量Ｑは、設定された降圧速度Ｋと圧迫帯１０内の圧迫圧力ＰＣ（計測値）で決定される。降圧速度Ｋは、降圧開始時の圧力ＰＣｓと降圧終了時の圧力ＰＣｅと降圧時間ΔＴから、以下のように設定される。
Ｋ＝（ＰＣｓ−ＰＣｅ）／ΔＴ      ・・・（１５）
【００３３】
脈波処理制御部３８は、圧脈波採取制御部３６で所定期間Ｔ１の間でたとえば１拍毎に連続的に採取された複数個の圧脈波のうちの最大振幅の圧脈波を決定し、その最大振幅の圧脈波（ｍｍＨｇ又はｍＶ）と、たとえば所定期間Ｔ１の最初の圧脈波（ｍｍＨｇ又はｍＶ）との圧力差と保持圧との比ΔＰＣ／ＰＣを算出し、（７）式の関係を用いてその圧力比ΔＰＣ／ＰＣから血管径変化比ΔＤ／Ｄを算出し、それを表示器２９に表示させることで、生体の内皮機能の評価に供する。
【００３４】
圧迫圧制御部３０の駆血解放制御部３２は、圧迫圧ＰＣが直線状に低下するように、且つ図３のｔ１からｔ２に示される駆血区間の終了時点ｔ２から、ｔ３からｔ４に示される保持区間の開始時点ｔ３までの時間すなわち解放期間（降圧時間）ΔＴが拡張反応が開始される時刻前のたとえば２０秒以下となるように、（１５）式からＰＣｓ、ＰＣｅ、ΔＴを用いて目標降圧速度Ｋ＊を決定し、逐次求められる実際の降圧速度Ｋがその目標降圧速度Ｋ＊と一致するように制御弁１６を調節する。
【００３５】
図６は、電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するタイムチャートであって、動脈血管の内皮機能検査装置８の起動操作により開始される血管拡張率測定ルーチンを示している。図６において、ステップＳ１（以下、ステップを省略する）からＳ６は、圧迫圧制御部３０に対応し、そのうちのＳ１からＳ４は駆血解放工程或いは駆血解放制御部３２に対応し、Ｓ５からＳ６は圧迫圧保持工程或いは圧迫圧保持制御部３４に対応している。また、Ｓ７は圧脈波採取工程或いは圧脈波採取制御部３６に対応し、Ｓ８は脈波処理工程或いは脈波処理制御部３８に対応している。
【００３６】
Ｓ１では、空気ポンプ１８が駆動され且つ制御弁１６が制御されることにより、生体の一部すなわち上腕１２に巻回された圧迫帯１０の内圧である圧迫圧ＰＣが上昇させられるとともに、流量センサ１４により圧迫帯１０へ供給される空気流量が計測される。次いで、Ｓ２において、圧迫帯１０の内圧である圧迫圧ＰＣが予め設定された目標昇圧値Ｐ１に到達したか否かが判断される。このＳ２の判断が否定される場合はＳ１以下が繰り返し実行されるが、肯定される場合はＳ３が開始される。図３のｔ１時点はこの状態を示している。
【００３７】
Ｓ３では、圧迫帯１０の内圧である圧迫圧ＰＣが目標昇圧値Ｐ１に維持されて上腕１２のうちの圧迫帯１０が巻回された部分の駆血が行なわれるともに、続くＳ４では、駆血開始時点ｔ１から予め設定された所定時間（駆血時間）Ｈが経過したｔ２時点で、圧迫帯１０による圧迫がフィードバック制御により解放される。すなわち、この解放に際しては、圧迫圧ＰＣが直線状に低下するように、且つ図５のｔ１からｔ２示される駆血区間の終了時点ｔ２から、ｔ３からｔ４示される保持区間の開始時点ｔ３までの時間すなわち降圧時間ΔＴが拡張反応が開始される時刻前のたとえば２０秒以下となるように、（１４）式からＰＣｓ、ＰＣｅ、ΔＴを用いて目標降圧速度Ｋ＊を決定し、逐次求められる実際の降圧速度Ｋがその目標降圧速度Ｋ＊と一致するように制御弁１６が調節される。
【００３８】
次に、Ｓ５では、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣが予め設定された圧脈波採取圧力Ｐ２以下に効果したか否かが判断される。このＳ５の判断が否定されるうちはＳ４以下が繰り返し実行されるが、肯定される場合は、続くＳ６において、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣが予め設定された圧脈波採取圧力Ｐ２に保持される。
【００３９】
続くＳ７では、圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣが比較的低い値である圧脈波採取圧力Ｐ２に保持されている保持期間Ｔ１において、圧力センサ２２により検出される圧迫帯１０の圧迫圧ＰＣに１拍毎に重畳する圧力振動である圧脈波を、逐次採取する。この採取は、時点ｔ３の駆血解放によりずり応力が付与されることで生じる血管拡張反応により動脈血管の容積が最大となるタイミングを十分にカバーする期間、たとえば２５０〜３００秒の間の期間である。
【００４０】
次いで、Ｓ８では、Ｓ７において所定期間Ｔ１の間でたとえば１拍毎に連続的に採取された複数個の圧脈波のうち最大振幅の圧脈波を決定し、その最大振幅の圧脈波（ｍｍＨｇ又はｍＶ）と、たとえば所定期間Ｔ１の最初の圧脈波（ｍｍＨｇ又はｍＶ）との圧力差と保持圧との比ΔＰＣ／ＰＣを算出し、（７）式の関係を用いてその圧力比ΔＰＣ／ＰＣから血管径変化比ΔＤ／Ｄを算出し、それを表示器２９に表示させる。この血管径変化比ΔＤ／Ｄにより、生体の内皮機能の評価に供する。
【００４１】
そして、Ｓ９では、各レジスタのリセット等の終了処理が実行された後、本ルーチンが終了させられる。
【００４２】
上述のように、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、超音波プローブおよびそれを支持して最適位置を探索するプローブ支持装置、超音波プローブからの信号を処理して超音波画像を生成する超音波画像生成装置などが不要となるため、装置が簡単且つ小型となる。しかも、脈波処理工程或いは前記脈波処理制御部３８において、圧脈波採取工程或いは圧脈波採取制御部３６で所定期間Ｔ１において連続的に採取された圧脈波を容量変換することで前記動脈血管の拡張率が相当血管径換算を用いて算出されることから、動脈血管に作用したずり応力に起因する血管拡張反応により血管径（血管容積）が最大となるタイミングと所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００４３】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、駆血解放工程或いは駆血解放制御部３２は、圧迫帯１０を用いて上腕（生体の一部）１２を内皮機能検査の開始後に最初に圧迫して所定時間駆血した後に前記生体の一部に対する圧迫を解放するものである。このため、上腕１２が内皮機能検査の開始後最初に圧迫された後に解放されるので、その上腕１２内の動脈血管に対して内皮機能検査の開始後最初にずり応力が付与されるので、その駆血解放前に圧迫帯の圧力を高めて脈波を採取する方式に比較して、一層、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００４４】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、駆血解放工程或いは駆血解放制御部３２は、圧迫帯１０を用いて上腕１２を内皮機能検査の開始後最初に圧迫して所定時間駆血した後に圧迫帯１０の圧迫圧を３０ｍｍＨｇを下まわる静脈圧以下まで低下させることにより上腕１２に対する圧迫を解放し、圧迫圧保持工程或いは圧迫圧保持制御部３４は、静脈圧以下まで低下させられた圧迫帯１０の圧迫圧を予め定められた圧脈波採取圧力Ｐ２に保持する。このように、上腕１２が所定時間駆血した後に圧迫帯１０の圧迫圧Ｐｃが静脈圧付近まで低下させることにより、その上腕１２内の動脈血管に対して確実にずり応力が付与される。
【００４５】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、圧脈波採取工程或いは圧脈波採取制御部３６により圧脈波が採取される圧迫圧として、圧迫圧保持工程或いは圧迫圧保持制御部３４により保持される圧脈波採取圧力Ｐ２は、動脈血管の容積変化が圧迫帯１０内の圧力振動として明確に反映することが可能な圧迫帯１０内の圧力範囲内、すなわち静脈圧から拡張期圧（最低血圧）までの範囲内でたとえば２０ｍｍＨｇから８０ｍｍＨｇの範囲内設定された値、好適には２０ｍｍＨｇ程度の値に設定される。これにより、明確な圧脈波が採取される利点がある。
【００４６】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、圧脈波採取工程或いは圧脈波採取制御部３６により圧脈波が採取される所定期間Ｔ１とは、駆血解放工程或いは駆血解放制御部３２により圧迫帯１０を用いて上腕１２を圧迫して所定時間駆血した後に上腕１２に対する圧迫が解放開始された時点ｔ２から、ずり応力が付与されることで動脈血管の容積が最大となるタイミングを少なくとも含む期間、たとえば２５０〜３００秒の間の期間である。このようにすれば、動脈血管の拡張反応が最大となるタイミングに所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００４７】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、圧脈波採取工程或いは圧脈波採取制御部３６により圧脈波が採取される連続的に、たとえば、圧脈波が１拍毎に、或いは２拍毎等の数拍毎に続けて採取される。このようにすれば、動脈血管の拡張反応が最大となるタイミングに所定時間連続的に採取される圧脈波のいずれかの検出タイミングとがほぼ一致するので、信頼性の高い血管の内皮機能検査が可能となる。
【００４８】
また、本実施例の内皮機能検査装置８によれば、駆血のために前記圧迫帯の圧迫圧を昇圧させる場合にそれに供給される空気流量を検出する流量センサ１４が備えられ、駆血解放工程或いは駆血解放制御部３２は、駆血状態とされていた上腕１２を解放させるに際して、上記空気流量に基づいて算出された制御式を用いてフィードバック制御により前記圧迫帯の圧迫圧力を直線状に低下させる。これによれば、駆血解放時において、同様の割合で動脈血管が解放される利点がある。
【００４９】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５０】
例えば、前述の実施例では、圧迫帯１０に圧迫圧ＰＣを発生させるために、圧縮流体である空気が供給されていたが、それに替えて、非圧縮流体たとえば水、油が用いられても差し支えない。
【００５１】
また、前述の実施例において、圧迫帯１０は上腕１２に巻回されているが、下肢など生体の一部であれば、いずれの部位であってもよい。
【００５２】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００５３】
８：内皮機能検査装置
１０：圧迫帯
１２：上腕（生体の一部）
１４：流量センサ
１６：制御弁
１８：空気ポンプ
２０：配管
２２：圧力センサ
３０：圧迫圧制御部
３２：駆血解放制御部
３４：圧迫圧保持制御部
３６：圧脈波採取制御部
３８：脈波処理制御部
【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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