(57)【要約】【課題】非侵入方式による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置及び方法を提供する。【解決手段】動脈平均血圧と、皮膚の表面に測定された平均血圧とが同じになる臨界深さまで皮膚の表面を押下げ、動脈の平均血圧での血圧変化を追跡し制御し、皮膚の表面に測定された平均血圧と動脈平均血圧が同じになるように維持する。このとき、筋肉組織の適応性がそのまま維持されることにより皮膚の表面に測定された変動成分は単純に血管の挙動である。これにより、血管の直径の変化、動脈瞬間血圧および動脈ダイナミック適応性などの動脈血管の特性を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
2009066384.tif 000050
【請求項２】
2009066384.tif 000051
【請求項３】
2009066384.tif 000052
【請求項４】
2009066384.tif 000053
【請求項５】
2009066384.tif 000054
【請求項６】
2009066384.tif 000055
【請求項７】
2009066384.tif 000056
【請求項８】
測定ユニットと制御ユニットからなる動脈瞬間血圧および適応性の測定装置であって、
皮膚の表面に設けられ、前記制御ユニットに制御され、皮膚の表面に対する押下げを施す、少なくとも１つの前記アクチュエータと、
前記アクチュエータの押下げ深さを測定し、押下げによる変位の信号を前記制御ユニットに伝送する、少なくとも１つの前記変位センサーと、
皮膚の表面の圧力信号を測定し、圧力信号を前記制御ユニットに伝送する、少なくとも１つの前記圧力センサーと、から構成される測定ユニットと、
前記アクチュエータ、前記変位センサー及び前記圧力センサーとそれぞれ電気的に接続されており、信号分析処理をする前記制御ユニットと、
を有することを特徴とする動脈瞬間血圧および適応性の測定装置。
【請求項９】
2009066384.tif 000057
【請求項１０】
2009066384.tif 000058
【請求項１１】
2009066384.tif 000059
【請求項１２】
2009066384.tif 000060
【請求項１３】
2009066384.tif 000061
【請求項１４】
2009066384.tif 000062
【請求項１５】
2009066384.tif 000063
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動脈瞬間血圧および適応性などの動脈に関連する特性を非侵入方式によって測定する方法とこの方法を利用する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓血管の病気は人類の主な死亡原因の一つであり、血管の特性に対する多くの研究がなされている。特に、血管の血圧、血流および弾性などの性質、特に血管における瞬間血圧の測定に関する研究が重点になっている。
【０００３】
１８７６年に、マーレイ（Marey）は血圧を測定するための血圧計（Sphygmograph）を発明した。その後、非侵入方式で、利便性および信頼性を持つ装置が開発され、動脈血圧の測定が可能になった。臨床では、非侵入方式の間歇（intermittent）技術によって血圧を測定することが殆どであり、そのうち、聴診およびオシログラフによって血圧を測定することが最もよく使用される方法である。
【０００４】
2009066384.tif 000003
【０００５】
また、現在の動脈血圧計は、例えばＨＤＩ  Ｃｖプロフィロール（HDI CvProfilor（Cohn et al. 1995））、フィグモコール（Sphygmocor（Giot et al. 1996））、パルスペン（Pulsepen（Salv et al. 2004））及びコリン放射トノメーター（Colin radial tonometer）などの種類があり、これらは血圧計の原理を採用（applanation）し、且つ動脈が硬質な構造に当接されて一部が圧縮されるので、巻きつけ式のカフ（cuff）を使用せずに、脈圧の波形を連続に読取可能である。しかし、得られた血圧測定値を矯正するために、聴診法（auscultatory method）、又はカフスオシロメートル法（cuff-oscillometric  method）によって別の腕でそのSBP(systolic blood pressure)、DBP(diastolic blood pressure)及びMBP(mean blood pressure) を測定することが必要であり、これらの測定値より、内部動脈血圧（intra-arterial blood pressure）を推定する。また、動脈から皮膚までの血圧の伝達特性が直線関係ではない。
【０００６】
2009066384.tif 000004
【０００７】
しかしながら、上記の全ての方法は、動脈内の瞬間血圧を測定することができない。その原因は、これらの方法は筋肉組織の動脈血管の伝送特性に対する影響を排除できないためであり、従来の技術によって測定して得られる動脈血管特性は不正確である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の主な目的は、筋肉組織の影響がない状態で、測定ユニットによって単純な動脈血管の挙動特性を得ることができる。その結果、非侵入方式によって、動脈瞬間血圧と、動脈が臨界位置にあるときのダイナミック適応性（dynamic compliance）と、を求め、動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を提供することにある。
本発明の次の目的は、動脈血管の多くの特性、例えば血管の直径の変化、瞬間血圧、平均血圧、拡張圧、収縮圧および臨界位置にあるときのダイナミック適応性、を得ることができる動脈瞬間血圧および適応性の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】
本願は特許請求の範囲の請求項１から８を動脈瞬間血圧および適応性測定装置の発明とし、請求項９から１５を動脈瞬間血圧および適応性測定方法の発明とした。
【００１０】
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【００１１】
本発明の動脈瞬間血圧および適応性の測定装置は、皮膚の表面に設けられ、制御ユニットに制御され、皮膚の表面に対する押下げを施す、少なくとも１つのアクチュエータと、
アクチュエータの押下げ深さを測定して、押下げによる変位の信号を制御ユニットに伝送する、少なくとも１つの変位センサーと、
皮膚の表面の圧力信号を測定して、圧力信号を制御ユニットに伝送する、少なくとも１つの圧力センサーと、から構成される測定手段と、
アクチュエータ、変位センサー及び前記圧力センサーとそれぞれ電気的に接続しており、信号分析処理をする制御ユニットと、
を有することを特徴とする動脈瞬間血圧および適応性の測定装置である。
【００１２】
次に、本発明の原理を詳細に説明する。皮膚の表面の特定位置に、皮膚の表面の圧力が最大になる臨界深さまで皮膚の表面を押下げて、皮膚の表面の下の血管および筋肉などの組織に対して圧力制御を持続的に施す。これにより、血管自身の挙動モデルが筋肉組織などの影響から分離され（decouple）、筋肉組織などの影響を分離し（decouple）、剛体（rigid body）のような状態になる。これにより、圧力が動脈血管から皮膚の表面に伝達するときに、筋肉組織などの影響がなくなり、その結果、単純な動脈血管の挙動及び特性を得ることができる。
【００１３】
また、動脈の血液は、連続的に流動しているので、動脈内部の圧力が皮膚の表面に伝達するとき、圧力は常に微細に変化している。そのため、皮膚の表面に設置された測定ユニットは、動脈が脈動しているときに皮膚の表面に伝達する血圧変化量を連続的に追跡し、また、この血圧変化量によって筋肉組織が収縮し、又は拡張する現象に対応するために、測定ユニットによって皮膚の表面に対する押下げの深さを適当に調整する。これにより、筋肉組織などを剛体とみなし、動脈に関連する挙動及び特性をダイナミックに推定可能である。
【００１４】
（発明の効果）
本発明の動脈瞬間血圧および適応性の測定装置は、皮膚の表面で、筋肉組織と動脈血管の間の挙動を分離する（decouple）ことにより、動脈血管から皮膚の表面までの圧力伝達特性を知ることができる。これにより、動脈の関連特性、例えば拡張圧、収縮圧、平均血圧、瞬間血圧、血管の内径および外径、血管の肉厚、血管のヤング係数などを推定可能であり、動脈血管が臨界位置にあるときのダイナミック適応性図を描くことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す一実施例を図面に基づいて説明する。
（一実施例）
図１に本発明の一実施例による測定方法のステップを示す概略図、図２に本発明の一実施例による測定装置の概略図を示す。本発明の動脈に関連する挙動及び特性を測定する装置は、捜し手段と、制御手段と、識別手段と、見込み手段と、を含む。
【００１６】
2009066384.tif 000006
【００１７】
制御手段は、筋肉組織の適応性をそのままに制御するための手段であり、下記の方法がある。
【００１８】
2009066384.tif 000007
【００１９】
2009066384.tif 000008
【００２０】
2009066384.tif 000009
【００２１】
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【００２２】
2009066384.tif 000011
【００２３】
2009066384.tif 000012
【００２４】
上記測定方法を利用する測定装置は、測定ユニット１と、制御ユニット２と、を含む。
【００２５】
測定ユニット１は、皮膚の表面に設けられ、少なくとも１つのアクチュエータと、少なくとも１つの変位センサー１２と、少なくとも１つの圧力センサー１３と、から構成される。
【００２６】
制御ユニット２は、アクチュエータ１１、変位センサー１２及び圧力センサー１３とそれぞれ電気的に連接しており、信号分析処理をする。
【００２７】
2009066384.tif 000013
【００２８】
2009066384.tif 000014
【００２９】
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【００３０】
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【００３１】
本実施例では、変位センサーがアクチュエータの頂部に設けられており、アクチュエータが圧力センサーの頂部に設けられており、圧力センサーの測定ヘッドが皮膚の表面に当接している。
【００３２】
図３aに、上下層筋肉組織、皮膚、血管および骨などの部分の物理模型の概略図を示す。図３aの左半部において、上から下へはそれぞれ皮膚、上層筋肉組織、動脈血管、下層筋肉組織および骨であり、皮膚に点ａをマークし、動脈血管の上下位置に点ｂと点ｃをそれぞれマークし、骨に点ｄをマークした。なお、図３aの右半部においては、上層筋肉組織(upper tissue)、動脈血管(arterial blood vessel) 及び下層筋肉組織(lower tissue) の各部分について、質量 (mass) 、制動(damping)および強靭度(stiffness)の物理モデルを模擬した。
【００３３】
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【００３４】
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【００３５】
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【００３６】
上記の測定ユニットは、エアサーボ制御装置（pneumatic servo）を有するカフ（cuff）、又は圧電アクチュエータ（piezo-actuator）を有する動脈血圧計（artery tonometry）である。測定ユニットに圧電アクチュエータを有する動脈血圧計を採用する場合には、筋肉組織と比較すると、測定ユニットのインピーダンスを無視可能る。しかし、測定ユニットがエアサーボ制御装置を有するカフを採用する場合には、測定ユニットのインピーダンスを無視することができない。また、筋肉組織と血管とのインピーダンスは、一定ではなく、押下げ深さに伴って変化するものである。
【００３７】
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【００３８】
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【００３９】
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【００４０】
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【００４１】
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【００４２】
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【００４３】
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【００４４】
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【００４５】
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【００４６】
これらの方法は、Wesseling criteria又は体積補償方法によって測定誤差を補正するが、この誤差を最小にし、又は完全に無くすことが極めて困難である。ペナツ方法、または体積補償方法のうちの何れかを使用しても、筋肉組織と血管との脈動時のインピーダンスを識別することができない。その原因は、従来の体積制御法によれば、筋肉組織と血管が結合（couple）されているので、個別に識別することができないからである。したがって、従来の技術によって動脈の挙動から広がり延びた関連の数値を正確に得られないことが分かる。
【００４７】
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【００４８】
公式（９ｂ）は、皮膚の表面に測定された変位変化が動脈血圧に作用される血管の直径の変位変化であることを説明する。最も重要なのは、動脈の脈動が筋肉組織と測定ユニットとから分離される（decouple）ことであり、動脈の脈動は独立に観察可能になり、血管のインピーダンスを識別可能であり、内部の動脈の血圧を推定可能となる。
【００４９】
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【００５０】
『筋肉組織制御法（Tissue Control Method）』
公式（９ｂ）得るために、本願の出願者は筋肉組織制御法（Tissue Control Method、以下、「ＴＣＭ」とする）を提案しる。ＴＣＭ法を用いれば、動脈血管の直径変化および動脈瞬間血圧を測定可能である。
【００５１】
ＴＣＭ法では、臨界位置で、血管の脈動挙動が筋肉組織と測定ユニットとの強靭度が変わらない状態で行われ、このときの動脈血圧の変化を追跡する。
【００５２】
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【００５３】
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【００５４】
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【００５５】
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【００５６】
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【００５７】
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【００５８】
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【００５９】
ＴＣＭの観念により、制御計算法の目的は、平均血圧が刺激されているときに筋肉組織の強靭度を変わらないようにし、且つ血圧変化に刺激される血管の運動を単純化にすることにある。そうすると、純粋な血管の挙動を得ることができる。且つ血管のインピーダンスを識別することによって、動脈瞬間血圧および動脈ダイナミック適応性を見込むことができる。
【００６０】
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【００６１】
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【００６２】
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【００６３】
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【００６４】
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【００６５】
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【００６６】
最も重要なのは、ここで求められた適応性が単純に動脈自身の脈動であり、筋肉組織と測定ユニットとの影響が含まない。だから、本発明が提案したＴＣＭは、分離（decouple）の概念を利用した唯一の方法であり、従来の技術よりも遥かに優れる。
【００６７】
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【００６８】
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【００６９】
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【００７０】
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【００７１】
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【００７２】
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【００７３】
図９にＴＣＭ制御図を示す。これは、動脈平均血圧と動脈変動血圧変化とを追跡するためのものである。これにより、動脈平均血圧が大幅に変動している状況に本発明を利用すれば、従来のものより精確度が更に向上する。
【００７４】
図１０は、５回の拡張と収縮とのサイクルにおいて、血管の直径の変化と、測定された動脈血圧の滞り現象とを比較した概略図であり、図１１は、１４回の拡張と収縮とのサイクルにおいて、血管の直径の変化と、測定された動脈血圧の平均滞り現象と、を比較した概略図である。
【００７５】
このように、本発明は、特定の例を参照して説明したが、それらの例は、説明のためだけのものであり、本発明を限定するものではなく、この分野に通常の知識を有する者には、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、ここで開示された実施例に変更、追加、または、削除を施してもよいことがわかる。
実施例に示す説明は、本発明の技術範囲になんらの制限を加わるものではない。よって、本発明は、応用又は前掲の技術手段に対する単純化あるいは置き換えが可能であって、これらの変更は、本発明の特許請求範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用いた測定方法を示す概略図である。
【図２】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置の概略図である。
【図３ａ】本発明の一実施例による上下層筋肉組織、皮膚、血管および骨などの部分の物理模型の概略図である。
【図３ｂ】本発明の一実施例によるインピーダンスによって図３ａを表した物理模型の概略図である。
【図３ｃ】本発明の一実施例による図３ｂを機械の電子回路模型で表した概略図である。
【図３ｄ】本発明の一実施例による図３ｃを単純化した機械の電子回路模型を示す概略図である。
【図４】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用い、サンプルに対して実験をする場合の、様々な押下げ深さにおける、皮膚の表面に測定した血圧および動脈血圧の平均値の概略図である。
【図５】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用いた筋肉組織制御方法の制御図である。
【図６】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用い、動脈平均血圧によって刺激が働いているときの制御図である。
【図７】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用い、動脈血圧の変化によって刺激が働いているときの制御図である。
【図８】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用い、動脈平均血圧を追跡しているときの制御図である。
【図９】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用いた完全なＴＣＭ制御図であり、動脈平均血圧および動脈平均血圧の変化を追跡するための図である。
【図１０】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用いた、５回の拡張と収縮とのサイクルを行ったときの、血管の直径の変化と、測定された動脈血圧の滞り現象と、を比較した概略図である。
【図１１】本発明の一実施例による動脈瞬間血圧および適応性の測定装置を用いた、回の拡張と収縮とのサイクルで、血管の直径の変化と、測定された動脈血圧の平均滞り現象と、を比較した概略図である。
【符号の説明】
【００７７】
１：検知ユニット、２：制御ユニット、１１：アクチュエータ、１２：変位センサー、１３：圧力センサー
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
2009066384.tif 000066
【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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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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