JP2001017399A - 動脈内径測定装置および血流量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生体の動脈内径を非侵襲にて測定する動脈内
径測定装置、および生体の動脈内を流れる血流量を非侵
襲にて測定する血流量測定装置を提供する。 【解決手段】 動脈内径測定装置６９において、最適押
圧力制御手段７６により、押圧装置６２が圧脈波センサ
５４を押圧する押圧力Ｐが撓骨動脈２０の血管壁の一部
が略平坦となる最適押圧力Ｐ_HDPOに制御された状態で、
内径決定手段８４により、相関係数算出手段７８によっ
て算出された相関係数ｒに基づいて、撓骨動脈２０の内
径ｄが逐次決定されるので、撓骨動脈２０の内径ｄが非
侵襲にて逐次測定できる。さらに、血流量算出手段９０
により、血流速測定装置３９によって非侵襲にて測定さ
れた撓骨動脈２０内の血流速Ｖと、動脈内径測定装置６
９によって測定された撓骨動脈２０の内径ｄとから、撓
骨動脈２０内を流れる血流量Ａが逐次算出されるので、
撓骨動脈２０内を流れる血流量Ａが非侵襲にて逐次測定
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体の動脈内径を
測定する動脈内径測定装置、および生体の動脈内を流れ
る血液の流量を測定する血流量測定装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】血圧の制御は動脈血管の収縮・拡張によ
り行われているので、生体の動脈内径は、その動脈内の
血液の流れ易さの指標となり得る等、動脈内径は有用な
生体情報である。さらに、心臓から１分間に駆出される
血流量である心拍出量と、生体の動脈内を流れる血流量
とは、１対１に対応する。そのため、生体の動脈内を流
れる血流量は、手術中の生体の監視に有用な生体情報で
ある。この血流量の測定には、電磁流量計が最もよく用
いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、動脈は生体内
部にあるため正確な測定が困難であった。また、血流量
を測定するための上記電磁流量計は侵襲的な測定であ
る。すなわち、血管をプローブに固定してそのプローブ
により血管に磁界をかけなければならいので、血管を一
度は抽出しなければならない。また、そのプローブを生
体に埋め込んで長期間観測することも困難である。その
ため、血流量の測定には、上記の不都合がない超音波血
流計も比較的よく用いられる。しかしながら、超音波血
流計は、血流速度が求められるのみで、血流量は測定で
きないので、血管の収縮・拡張により血流量が変化して
いても、血流速にそれほど変化がなければ、血流量のみ
が求められる血流計では、血流量の変化は監視できなか
った。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであって、その目的とするところは、生体の動脈内
径を非侵襲にて測定する動脈内径測定装置、および生体
の動脈内を流れる血流量を非侵襲にて測定する血流量測
定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための第１の手段】かかる目的を達成
するための第１発明の要旨とするところは、生体の動脈
内径を非侵襲にて測定する動脈内径測定装置であって、
(a-1) 前記動脈から発生する圧脈波を検出するためにそ
の動脈の幅方向に配列された複数の圧力検出素子を押圧
面に有する圧脈波センサと、(a-2) その圧脈波センサを
前記動脈に向かって押圧する押圧装置と、(a-3) 前記動
脈の血管壁の一部が略平坦となるように予め決定した最
適押圧力でその押圧装置により前記圧脈波センサを押圧
させ且つその最適押圧力を維持させる最適押圧力制御手
段と、(a-4) 前記複数の圧力検出素子のうち最大脈波振
幅を出力する最大圧力検出素子を決定する最大圧力検出
素子決定手段と、(a-5) その最大圧力検出素子から出力
された圧脈波形と、その他の前記圧力検出素子から出力
された圧脈波形との相関係数を逐次算出する相関係数算
出手段と、(a-6) 前記最適押圧力制御手段により前記押
圧装置の押圧力が最適押圧力に制御された状態で、前記
相関係数算出手段により算出された相関係数に基づい
て、前記動脈の内径を決定する内径決定手段とを、含む
ことにある。

【０００６】

【第１発明の効果】このようにすれば、最適押圧力制御
手段により、押圧装置が圧脈波センサを押圧する押圧力
が前記動脈の血管壁の一部が略平坦となる最適押圧力に
制御された状態で、内径決定手段により、相関係数算出
手段によって算出された相関係数に基づいて、前記動脈
の内径が逐次決定されるので、生体の動脈内径が非侵襲
にて逐次測定できる。

【０００７】

【課題を解決するための第２の手段】また、前記目的を
達成するための第２発明の要旨とするところは、生体の
動脈内を流れる血流量を非侵襲にて測定する血流量測定
装置であって、(a) 前記動脈内径測定装置と、(b) 前記
動脈内を流れる血液の流速を非侵襲にて逐次測定する血
流速測定装置と、(c) その血流速測定装置により測定さ
れた血液流速と、前記動脈内径測定装置により決定され
た前記動脈の内径から、前記動脈内を流れる血流量を逐
次算出する血流量算出手段とを、含むことにある。

【０００８】

【第２発明の効果】このようにすれば、血流量算出手段
により、血流速測定装置によって非侵襲にて測定された
前記動脈内の血流速と、動脈内径測定装置によって測定
された前記動脈の内径とから、その動脈内を流れる血流
量が逐次算出されるので、生体の動脈内を流れる血流量
が非侵襲にて逐次測定できる。

【０００９】

【発明の他の態様】ここで、好適には、前記動脈内径測
定装置は、前記圧脈波センサの押圧位置を前記動脈の幅
方向に移動させる幅方向移動装置と、前記最大圧力検出
素子決定手段により決定された最大圧力検出素子が、両
端の圧力検出素子から予め設定された第１距離以上中央
側に位置する圧力検出素子となるように前記幅方向移動
装置を制御する押圧位置制御手段と、その押圧位置制御
手段により圧脈波センサの押圧位置が制御された状態
で、前記相関係数算出手段により算出された相関係数の
うち、前記最大圧力検出素子から出力された圧脈波形と
その最大圧力検出素子からの距離が前記予め設定された
第１距離である圧力検出素子から出力された圧脈波形と
の第１相関係数が、前記最適押圧力として許容される押
圧力の上限値を判断するために予め設定された第１基準
値以上となるように、且つ、その最大圧力検出素子から
出力された圧脈波形とその最大圧力検出素子からの距離
が前記第１距離よりも小さい距離に設定された第２距離
である圧力検出素子から出力された圧脈波形との第２相
関係数が、前記最適押圧力の下限値を判断するために予
め設定された第２基準値以上となるように、前記最適押
圧力を逐次修正する押圧力修正手段とを、さらに含むも
のである。このようにすれば、幅方向移動装置が押圧位
置制御手段により制御されて、最大圧力検出素子決定手
段により決定された最大圧力検出素子が両端の圧力検出
素子から予め設定された第１距離以上中央側に位置する
圧力検出素子となるように、圧脈波センサの押圧位置が
前記動脈の幅方向に移動させられた状態で、押圧力修正
手段により、第１相関係数が予め設定された第１基準値
以上となるように、且つ第２相関係数が予め設定された
第２基準値以上となるように、前記最適押圧力が逐次修
正されることから、内径決定手段により逐次決定される
前記動脈の内径の精度が高くなる。また、血流量測定装
置においては、前記動脈内径測定装置により測定される
動脈内径の精度が高くなるので、その内径に基づいて逐
次決定される血流量の精度が高くなる。なお、前記圧脈
波センサの押圧力が前記予め決定した押圧力に維持され
る場合、その圧脈波センサを生体に装着している装着ベ
ルトの緩み、押圧部位の皮膚および皮膚直下の組織のな
じみ変形或いは凹みにより、予め決定された最適押圧力
と実際の最適押圧力に差が生じ得るのである。

【００１０】

【発明の好適な実施の形態】以下、本発明の一実施例を
図面に基づいて詳細に説明する。

【００１１】図１は、本発明の血流量測定装置１０の一
構成例を示す図である。図１において、超音波送受信プ
ローブ１２は、よく知られた超音波血流計に用いられる
プローブであり、所定の超音波を発振するる振動子１４
と、生体の手首１６の体表面１８に密着されて、振動子
１４からの超音波が撓骨動脈２０の血流により反射され
た反射波を検出する圧電素子２２と、それら振動子１４
と圧電素子２２とを固定するハウジング２４とから構成
されている。そして、この超音波送受信プローブ１２
は、振動子１４および圧電素子２２が撓骨動脈２０と平
行、且つ、振動子１４からの入射波の方向が撓骨動脈２
０の血流と逆方向になるように、図示しない装着バンド
により手首１６に着脱可能に取り付けられている。

【００１２】圧電素子２２からの反射波を表す信号は、
混合復調回路２６に供給される。反射波には、撓骨動脈
２０の血流の速度に応じたドップラーシフトｆｄが生じ
ており、混合復調回路２６では、圧電素子２２から供給
された信号から、ドップラーシフト信号Ｓ_fdが抽出され
る。そして、抽出されたドップラーシフト信号Ｓ_fdは、
Ａ／Ｄ変換器２８を介して演算制御装置３０へ供給され
る。

【００１３】上記演算制御装置３０は、ＣＰＵ３２，Ｒ
ＯＭ３４，ＲＡＭ３６、および図示しないＩ／Ｏポート
等を備えた所謂マイクロコンピュータにて構成されてお
り、ＣＰＵ３２は、ＲＯＭ３４に予め記憶されたプログ
ラムに従ってＲＡＭ３６の記憶機能を利用しつつ信号処
理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートから駆動信号を
出力して発振器３８を制御するとともに、Ａ／Ｄ変換器
２８からのドップラーシフト信号Ｓ_fdを処理して、数式
１から、撓骨動脈２０の血流速Ｖを逐次算出する。発振
器３８は、演算制御装置３０からの駆動信号により、所
定の周波数（たとえば１０ＭＨｚ）の信号を振動子１４
に供給する。従って、本実施例では、前記超音波送受信
プローブ１２、混合復調回路２６、Ａ／Ｄ変換器２８、
演算制御装置３０、および発振器３８が血流速測定装置
３９として機能している。

【００１４】

【数１】ｆｄ≒ｆ_o （２Ｖｃｏｓθ／Ｃ） ｆ_o ：入射波の周波数、Ｃ：音速、θ：入射波の入射角

【００１５】圧脈波検出プローブ４０は、図２に詳しく
示すように、容器状を成すセンサハウジング４２を収容
するケース４４と、このセンサハウジング４２を撓骨動
脈２０の幅方向に移動させるためにそのセンサハウジン
グ４２に螺合され且つケース４４の駆動部４６内に設け
られた図示しないモータによって回転駆動されるねじ軸
４８とを備えている。上記ケース４４には装着バンド５
０が取りつけられており、上記容器状を成すセンサハウ
ジング４２の開口端が人体の体表面１８に対向する状態
で装着バンド５０により、超音波送受信プローブ１２に
隣接するように手首１６に着脱可能に取り付けられてい
る。上記センサハウジング４２の内部には、ダイヤフラ
ム５２を介して圧脈波センサ５４が相対移動可能かつセ
ンサハウジング４２の開口端からの突出し可能に設けら
れており、これらセンサハウジング４２およびダイヤフ
ラム５２等によって圧力室５６が形成されている。この
圧力室５６内には、空気ポンプ５８から調圧弁６０を経
て圧力空気が供給されるようになっており、これによ
り、圧脈波センサ５４は圧力室５６内の圧力に応じた押
圧力で前記体表面１８に押圧される。なお、本実施例で
は、圧脈波センサ５４の押圧力は圧力室５６内の圧力
（単位：mmHg）で示される。

【００１６】上記センサハウジング４２およびダイヤフ
ラム５２は、圧脈波センサ５４を撓骨動脈２０に向かっ
て押圧する押圧装置６２を構成しており、押圧装置６２
は後述する最適押圧力Ｐ_HDPOで圧脈波センサ５４を押圧
する。そして、上記ねじ軸４８および図示しないモータ
は、圧脈波センサ５４が押圧される押圧位置をその撓骨
動脈２０の幅方向に移動させて変更する押圧位置変更装
置すなわち幅方向移動装置６４を構成している。

【００１７】上記圧脈波センサ５４は、たとえば、単結
晶シリコン等から成る半導体チップから成る押圧面６６
に多数の半導体感圧素子（図示せず）が撓骨動脈２０の
幅方向すなわちねじ軸４８と平行な圧脈波センサ５４の
移動方向に０．２mm程度の一定の間隔で配列されて構成
されており、手首１６の体表面１８の撓骨動脈２０上に
押圧されることにより、撓骨動脈２０から発生して体表
面１８に伝達される圧力振動波すなわち圧脈波を検出
し、その圧脈波を表す圧脈波信号ＳＭをＡ／Ｄ変換器６
８を介して演算制御装置３０へ供給する。図３は、圧脈
波センサ５４により検出された圧脈波信号ＳＭの一例を
示している。

【００１８】また、上記演算制御装置３０のＣＰＵ３２
は、ＲＯＭ３４に予め記憶されたプログラムに従ってＲ
ＡＭ３６の記憶機能を利用しつつ信号処理を実行し、空
気ポンプ５８および調圧弁６０へ図示しない駆動回路を
介して駆動信号を出力して圧力室５６内の圧力を調節す
る。また、演算制御装置３０は、連続血流量測定に際し
ては、まず、圧力室５６内の徐速圧力変化過程で逐次得
られる圧脈波に基づいて撓骨動脈２０の血管壁の一部を
略平坦とするための圧脈波センサ５４の最適押圧力Ｐ
_HDPOを決定し、且つ、その最適押圧力Ｐ_HDPOを逐次修正
する。そして、その状態で圧脈波センサ５４から供給さ
れる圧脈波信号ＳＭに基づいて、撓骨動脈２０の内径ｄ
（ｍｍ）を逐次決定する。従って、本実施例では、演算
制御装置３０、前記圧脈波検出プローブ４０、空気ポン
プ５８、調圧弁６０、およびＡ／Ｄ変換器６８が動脈内
径測定装置６９として機能している。さらに、演算制御
装置３０は、血流速測定装置３９により逐次測定された
撓骨動脈２０の血流速Ｖ（ｃｍ／ｓ）および動脈内径測
定装置６９により逐次測定された動脈内径ｄに基づい
て、すなわち、超音波送受信プローブ１２から供給され
るドップラーシフト信号Ｓ_fdおよび圧脈波センサ５４か
ら供給される圧脈波信号ＳＭに基づいて、撓骨動脈２０
内を流れる血流量Ａを逐次決定し、その決定した血流量
Ａを表示器７０に逐次表示する。

【００１９】図４は、上記のように構成された血流速測
定装置１０における演算制御装置３０の制御機能の要部
を説明する機能ブロック線図である。図において、最大
圧力検出素子決定手段７２、押圧位置制御手段７４、最
適押圧力制御手段７６、相関係数算出手段７８、押圧力
修正手段８０、押圧位置制御起動手段８２、および内径
決定手段８４は、動脈内径測定装置６９における演算制
御装置３０として機能する部分であり、血流速決定手段
８６は血流速測定装置３９における演算制御装置３０と
して機能する部分である。

【００２０】最大圧力検出素子決定手段７２は、圧脈波
センサ５４の押圧面６６に配列された複数の圧力検出素
子のうち撓骨動脈２０の真上に位置し、最大脈波振幅、
すなわち最大脈波強度を出力する最大圧力検出素子Ｅ₀
を決定する。

【００２１】押圧位置制御手段７４は、初回の装着時、
或いは、後述する第１相関係数ｒ₁および第２相関係数
ｒ₂ が所定の押圧位置変更範囲内にある場合など、所定
の押圧位置更新条件が成立した場合には、押圧装置６２
により圧脈波センサ５４を後述の最適押圧力Ｐ_HDPOより
も十分に小さい予め設定された比較的小さな第１押圧値
Ｐ₁ で押圧させ、その状態で最大圧力検出素子Ｅ₀ が圧
力検出素子の配列方向において予め設定された範囲に位
置するように、幅方向移動装置６４を制御する。すなわ
ち、所定の押圧位置更新条件が成立した場合には、圧脈
波センサ５４を体表面１８から一旦離隔させるととも
に、幅方向移動装置６４により押圧装置６２および圧脈
波センサ５４を移動させ、再び最大圧力検出素子Ｅ₀ が
配列方向の略中央に位置するかどうかを判断する作動を
繰り返すことにより、最大圧力検出素子Ｅ₀ が両端の圧
力検出素子から予め設定された第１距離Ｌ₁ 以上中央側
に位置するようにさせ、より好ましくは、最大圧力検出
素子Ｅ₀ が配列方向の略中央部に位置するようにさせ
る。なお、最大圧力検出素子Ｅ₀ が配列方向の略中央部
に位置する場合は、最大圧力検出素子Ｅ₀ は中央位置圧
力検出素子ともいう。ここで、上記第１距離Ｌ₁ は、撓
骨動脈２０の一般的な血管外径に基づいて定められる値
であり、たとえば１ｍｍ程度である。

【００２２】最適押圧力制御手段７６は、最適押圧位置
制御手段７４により最適押圧位置に位置させられた圧脈
波センサ５４の押圧力を連続的に変化させ、その変化過
程で得た圧脈波に基づいて最適押圧力Ｐ_HDPOを決定し、
圧脈波センサ５４をその最適押圧力Ｐ_HDPOにて押圧させ
る。上記最適押圧力Ｐ_HDPOとは、たとえば図５に示すよ
うに、押圧力連続増加過程で圧脈波センサ５４の最大圧
力検出素子Ｅ₀ から得られた脈波振幅の最大値を中心と
する所定範囲内の押圧値、および／またはその押圧力変
化過程で得た圧脈波信号ＳＭの下ピーク値ＳＭ_min と圧
脈波センサ５４の押圧力とを示す二次元図表においてそ
の下ピーク値ＳＭ_min を結ぶ曲線（図５の破線）に形成
される平坦部の中央を中心とする所定範囲内の押圧値で
ある。

【００２３】相関係数算出手段７８は、押圧位置制御手
段７４により圧脈波センサ５４の押圧位置が制御された
状態で、最大圧力検出素子決定手段７２により決定され
た最大圧力検出素子Ｅ₀ から出力された圧脈波形と、そ
の他の圧力検出素子から出力された圧脈波形との間のそ
れぞれの相関係数ｒを逐次算出する。すなわち、圧脈波
信号ＳＭにより表される圧脈波形は、図３に示すよう
に、数ミリ秒或いは十数ミリ秒毎のサンプリング周期毎
に入力される圧脈波信号ＳＭの大きさを示す点の連なり
により構成されているので、所定区間（たとえば一拍
分）の、最大圧力検出素子Ｅ₀ から出力される圧脈波信
号ＳＭとその他の圧力検出素子から出力される圧脈波信
号ＳＭとに基づいて、数式２に示す関係から相関係数ｒ
を逐次算出する。

【００２４】

【数２】

【００２５】押圧力修正手段８０は、相関係数算出手段
７８により算出された相関係数ｒのうち、最大圧力検出
素子Ｅ₀ から出力された圧脈波形と、その最大圧力検出
素子Ｅ₀ からの距離が前記第１距離Ｌ₁ である第１圧力
検出素子Ｅ₁ から出力された圧脈波形との第１相関係数
ｒ₁ 、および最大圧力検出素子Ｅ₀ から出力された圧脈
波形と、その最大圧力検出素子Ｅ₀ からの距離が第１距
離Ｌ₁ よりも小さい距離に設定された第２距離Ｌ₂ であ
る第２圧力検出素子Ｅ₂ から出力された圧脈波形との第
２相関係数ｒ₂ に基づいて、圧脈波センサ５４の押圧力
Ｐを連続的に変化させる過程で決定された最適押圧力Ｐ
_HDPOを逐次修正する。なお、上記第２距離Ｌ₂ は、撓骨
動脈２０の一般的な血管内径に基づいて決定される値で
あり、たとえば第１距離Ｌ₁ の１／５倍に設定されてい
る。

【００２６】すなわち、押圧力修正手段８０は、図６の
圧力検出素子の位置と相関係数ｒとの関係を示す図にも
示されるように、第１相関係数ｒ₁ が最適押圧力Ｐ_HDPO
として許容される押圧力の上限値を判断するために予め
実験により決定された第１基準値ＴＨ₁ （たとえば０．
９）以上となるように、且つ第２相関係数ｒ₂ が最適押
圧力Ｐ_HDPOとして許容される押圧力の下限値を判断する
ために予め実験により決定された第２基準値ＴＨ₂ （た
とえば０．９５）以上となるように、前記最適押圧力Ｐ
_HDPOを逐次修正する。第１相関係数ｒ₁ が第１基準値Ｔ
Ｈ₁ 以下である場合は、押圧力が不足している場合であ
る。すなわち、撓骨動脈２０の血管壁の一部が略平坦と
なるほどには押圧されないため、最大圧力検出素子Ｅ₀
から出力される圧脈波に比べ、その最大圧力検出素子Ｅ
₀ から第１距離Ｌ₁ 離れた第１圧力検出素子Ｅ₁ から出
力される圧脈波の強度が弱いので、第１相関係数ｒ₁ が
低くなるのである。また、第２相関係数ｒ₂ が第２基準
値ＴＨ₂ 以下である場合は、押圧力が強すぎる場合であ
る。すなわち、押圧力が強すぎるために、第１圧力検出
素子Ｅ₁ よりも最大圧力検出素子Ｅ₀ に近い側に位置す
る第２圧力検出素子Ｅ₂ により検出された圧脈波でさえ
も歪んでしまい、第２相関係数ｒ₂ が低下するのであ
る。従って、第１相関係数ｒ₁ が第１基準値ＴＨ₁ 以下
である場合は圧脈波センサ５４の押圧力Ｐを所定値（た
とえば２０ｍｍＨｇ）強め、第２相関係数ｒ₂ が第２基
準値ＴＨ₂ 以下である場合は、圧脈波センサ５４の押圧
力Ｐを所定値（たとえば２０ｍｍＨｇ）弱める。

【００２７】さらに詳細に押圧力修正手段８０を説明す
ると、最大圧力検出素子Ｅ₀ の両側において、第１相関
係数ｒ₁ および第２相関係数ｒ₂ がそれぞれ一つづつ、
合計４つの相関係数ｒ₁ ・ｒ₂ が算出されるので、第１
相関係数ｒ₁ が第１基準値ＴＨ₁ より上か下か、および
第２相関係数ｒ₂ が第２基準値ＴＨ₂ より上か下かによ
り分類すると、図７に示すように１６パターンが考えら
れる。なお、図７の「○」は、第１相関係数ｒ₁ および
第２相関係数ｒ₂ がそれぞれ第１基準値ＴＨ₁または第
２基準値ＴＨ₂ 以上であることを示し、「×」は、それ
ぞれ基準値ＴＨ ₁ ・ＴＨ₂ よりも下であることを示して
いる。

【００２８】図７において、パターン１の場合は、押圧
力Ｐは変更されない。パターン２の状態の場合、第１相
関係数ｒ₁ および第２相関係数ｒ₂ が共に基準値以下で
あるので、最初は押圧力Ｐが増加させられ、第１相関係
数ｒ₁ が増加しなければ、逆に押圧力Ｐが減少させられ
る。または、最初は押圧力Ｐが減少させられ、第２相関
係数ｒ₂ が減少しなければ、逆に押圧力Ｐが増加させら
れる。

【００２９】パターン３〜５は、第２相関係数ｒ₂ はど
ちらも第２基準値ＴＨ₂ 以上であるが、少なくとも一方
の第１相関係数ｒ₁ が第１基準値ＴＨ₁ よりも小さい場
合であるので、押圧力Ｐが強められる。パターン６〜８
は、第１相関係数ｒ₁ はどちらも第１基準値ＴＨ₁ 以上
であるが、少なくとも一方の第２相関係数ｒ₂ が第２基
準値ＴＨ₂ よりも小さい場合であるので、押圧力Ｐが弱
められる。

【００３０】そして、パターン９〜１６の場合は、押圧
位置制御起動手段８２により、押圧位置制御手段７４が
起動させられる。すなわち、押圧位置制御起動手段８２
は、第１相関係数ｒ₁ および第２相関係数ｒ₂ がパター
ン９〜１６に示す押圧位置変更範囲内にある場合、押圧
位置が不適切であると考えられるので、押圧位置制御手
段７４による幅方向移動装置の制御を起動させ、圧脈波
センサ５４の押圧位置を変更する。

【００３１】内径決定手段８４は、最適押圧力制御手段
７６により押圧装置６２の押圧力Ｐが最適押圧力Ｐ_HDPO
に制御された状態で、相関係数算出手段７８により算出
された相関係数ｒに基づいて、撓骨動脈２０の内径ｄ
（ｍｍ）を逐次決定する。押圧装置６２の押圧力Ｐが最
適押圧力Ｐ_HDPOに制御され、血管の一部が略平坦とされ
た状態では、その略平坦とされた部分の上部に位置する
圧力検出素子から出力される圧脈波形は、最大圧力検出
素子Ｅ₀ から出力される圧脈波形に近い形状を示すこと
から、それらの圧力検出素子について算出される相関係
数ｒは大きな値を示す。反対に、それら略平坦とされた
部分の上部に位置しない圧力検出素子から出力される圧
脈波形は、最大圧力検出素子Ｅ₀ から出力される圧脈波
形と比較的大きく異なることから、それらの圧力検出素
子について算出される相関係数ｒは比較的小さな値とな
る。また、押圧装置６２の押圧力Ｐが最適押圧力Ｐ_HDPO
に制御された状態では、血管の略平坦とされている部分
は、断面円形としたときの血管の内径ｄに略等しいこと
から、相関係数ｒに基づいて血管の内径ｄが決定できる
のである。

【００３２】たとえば、内径決定手段８４は、各圧力検
出素子毎に算出される相関係数ｒが予め実験に基づいて
決定された内径判断値Ｄ１以上の範囲を撓骨動脈２０の
内径ｄに決定する。或いは、各圧力検出素子毎に算出さ
れる相関係数ｒが急激に減少する位置に基づいて撓骨動
脈２０の内径ｄを決定する。すなわち、最大圧力検出素
子Ｅ₀ から出力された圧脈波形と一つの圧力検出素子か
ら出力された圧脈波形との相関係数ｒに対する、最大圧
力検出素子Ｅ₀ から出力された圧脈波形と上記一つの圧
力検出素子よりも一つ端部側に位置する圧力検出素子か
らから出力された圧脈波形との相関係数ｒの変化値（す
なわち変化率または変化量）を算出すると、その変化値
が、予め実験に基づいて決定された内径判断値Ｄ２を超
える位置が最大圧力検出素子Ｅ₀ の両側にそれぞれ存在
するので、その間を撓骨動脈２０の内径ｄに決定する。

【００３３】血流速決定手段８６は、超音波送受信プロ
ーブ１２から逐次供給されるドップラーシフト信号Ｓ_fd
から、前記数式１を用いて、撓骨動脈２０内を流れる血
流速Ｖ（ｃｍ／ｓ）を逐次決定する。平均血流速算出手
段８８は、血流速決定手段８６により逐次決定される血
流速Ｖの平均すなわち平均血流速Ｖ_AV（ｃｍ／ｓ）を逐
次算出する。ここで、平均化される区間は、撓骨動脈２
０の内径ｄを決定するのに用いられた脈波の時間、すな
わち、相関係数算出手段７８において用いられる圧脈波
の区間に相当する時間である。

【００３４】血流量算出手段９０は、内径決定手段８４
によって逐次決定される撓骨動脈２０の内径ｄと、平均
血流速算出手段８８によって算出された平均血流速Ｖ_AV
とから、撓骨動脈２０の血流量Ａを算出する。すなわ
ち、内径ｄから、数式３を用いて、撓骨動脈２０の血管
断面積Ｓが算出できる。そして、血流量Ａ（ｍｌ／ｓ）
は、数式４にも示すように、血管断面積Ｓと血流速Ｖ_AV
との積である。

【００３５】

【数３】Ｓ＝π（ｄ／２）²

【数４】Ａ＝Ｓ×Ｖ_AV

【００３６】表示手段９２は、血流量算出手段９０によ
り算出された血流量Ａを表示器７０の所定の表示画面に
逐次グラフ形式で表示させる。

【００３７】図８乃至図９は、上記演算制御装置３０の
制御作動の要部を説明するフローチャートであって、図
８はメインルーチンを示し、図９は最適押圧力修正ルー
チンを示している。

【００３８】図８のメインルーチンでは、まず押圧位置
制御手段７４に対応するステップＳＡ１（以下、ステッ
プを省略する。）において、ＡＰＳ制御ルーチンが実行
される。このＡＰＳ制御ル−チンは、圧脈波センサ５４
の各圧力検出素子によりそれぞれ検出された圧脈波信号
ＳＭの振幅分布曲線の最大振幅を検出する素子が、圧力
検出素子の略中心位置になるような最適押圧位置が決定
されるとともに、そのときの最大振幅を検出する素子が
中心位置圧力検出素子すなわち最大圧力検出素子Ｅ₀ と
して設定される。従って、上記ＳＡ１は最大圧力検出素
子決定手段７２にも対応する。

【００３９】続く最適押圧力制御手段７６に対応するＳ
Ａ２のＨＤＰ制御ルーチンにおいて、圧脈波センサ５４
の押圧力Ｐが連続的に高められる過程で、撓骨動脈２０
の真上に位置する中心位置圧力検出素子により検出され
る圧脈波の振幅が最大となる押圧力Ｐが、最適押圧力Ｐ
_HDPOとして決定された後、圧脈波センサ５４の押圧力Ｐ
がその最適押圧力Ｐ_HDPOにて保持される。そして、圧脈
波センサ５４がその最適押圧力Ｐ_HDPOにて押圧された状
態で、以後のＳＡ３以下が実行される。

【００４０】血流速決定手段８６に対応するＳＡ３で
は、超音波送受信プローブ１２から逐次供給されるドッ
プラーシフト信号Ｓ_fdから、数式１を用いて撓骨動脈２
０の血流速Ｖが逐次決定される。

【００４１】続くＳＡ４では、一拍分の圧脈波が発生し
たか否かが判断される。この判断が否定される場合は、
上記ＳＡ３以下が繰り返し実行されるが、肯定された場
合は、続く相関係数算出手段７８に対応するＳＡ５にお
いて、最大圧力検出素子Ｅ₀から出力された一拍分の圧
脈波形とその他の圧力検出素子から出力された一拍分の
圧脈波形との相関係数ｒがそれぞれ算出される。

【００４２】続く内径決定手段８４に対応するＳＡ６で
は、上記ＳＡ５で算出されたそれぞれの相関係数ｒが、
内径判断基準値Ｄ１として予め設定された０．９以上で
ある範囲を撓骨動脈２０の内径ｄに決定する。そして、
続く平均血流速算出手段８８に対応するＳＡ７では、上
記ＳＡ３乃至ＳＡ４の繰り返しにおいてＳＡ３で算出さ
れた血流速Ｖの平均が算出される。すなわち、一拍中の
平均血流速Ｖ_AVが算出される。

【００４３】続く血流量算出手段９０に対応するＳＡ８
では、上記ＳＡ６で算出された撓骨動脈２０の内径ｄか
ら、前記数式３に基づいて撓骨動脈２０の血管断面積Ｓ
が算出され、さらに、その血管断面積Ｓと上記ＳＡ７で
算出された平均血流速Ｖ_AVから、数式４に基づいて血流
量Ａが算出される。

【００４４】続く表示手段９２に対応するＳＡ９では、
上記ＳＡ８において一拍毎に算出される血流量Ａが表示
器７０の表示画面にトレンド形式で表示される。図１０
は、その一例を示す図である。

【００４５】続く押圧力修正手段８０に対応するＳＡ１
０では、図９に詳しく示す押圧力修正ルーチンが実行さ
れることにより、一拍毎に圧脈波センサ５４の押圧力Ｐ
が修正される。図９において、ＳＢ１では、図８のＳＡ
５で算出された２つの第１相関係数ｒ₁ が、両方とも第
１基準値ＴＨ₁ として予め決定されている０．９以上で
あり、且つ、そのＳＡ５で算出された２つの第２相関係
数ｒ₂ が、両方とも第２基準値ＴＨ₂ として予め決定さ
れている０．９５以上であるか否か、すなわち、図７の
パターン１の状態であるか否かが判断される。このＳＢ
１の判断が肯定された場合は、押圧装置６２による圧脈
波センサ５４の押圧力Ｐは最適であると判断されて、押
圧力Ｐの修正は行われずに本ルーチンは終了させられ、
図８のメインルーチンに戻って、ＳＡ３以降が実行され
る。

【００４６】しかし、上記ＳＢ１の判断が否定された場
合は、続くＳＢ２において、前記２つの第１相関係数ｒ
₁ が両方とも０．９より小さく、且つ、前記２つの第２
相関係数ｒ₂ が両方とも０．９５より小さいか否か、す
なわち、図７のパターン２の状態であるか否かが判断さ
れる。この判断が肯定されると、続くＳＢ３では、上記
ＳＢ２の判断が肯定されたのは最初であるか否かが判断
される。

【００４７】上記ＳＢ３の判断が肯定された場合は、続
くＳＢ４において、押圧装置６２による圧脈波センサ５
４の押圧力Ｐが予め設定された所定値（たとえば２０ｍ
ｍＨｇ）だけ増加させられた後、本ルーチンが終了させ
られて、図８のメインルーチンに戻って、ＳＡ３以降が
実行される。一方、上記ＳＢ３の判断が否定された場
合、すなわち、図７のパターン２の状態であると判断さ
れ、押圧力Ｐが所定値だけ増加させられたが、依然とし
て図７のパターン２の状態であり、再び前記ＳＢ２の判
断が肯定された場合は、ＳＢ５の判断が実行される。

【００４８】ＳＢ５では、直前に図８のＳＡ５で算出さ
れた第１相関係数ｒ₁ が、その一回前に前記ＳＡ５で算
出された第１相関係数ｒ₁ よりも大きいか否かが判断さ
れる。すなわち、前記ＳＢ４により押圧力Ｐが所定値増
加させられたことにより、第１相関係数ｒ₁ が第１基準
値ＴＨ₁ に近くなったか否かが判断される。このＳＢ５
の判断が肯定された場合は、さらに押圧力Ｐを増加させ
るため、前記ＳＢ４が実行される。

【００４９】しかし、上記ＳＢ５の判断が否定された場
合、すなわち、押圧力Ｐを増加させたことにより、第１
相関係数ｒ₁ が一層小さい値になってしまった場合は、
押圧力Ｐの増減方向が逆であったと判断されて、続くＳ
Ｂ６において、押圧装置６２による圧脈波センサ５４の
押圧力Ｐが予め設定された所定値（たとえば２０ｍｍＨ
ｇ）だけ減少させられた後、本ルーチンが終了させられ
て、図８のメインルーチンに戻って、ＳＡ３以降が実行
される。

【００５０】一方、前記ＳＢ２の判断が否定された場合
は、さらに続くＳＢ７において、前記２つの第２相関係
数ｒ₂ は両方とも０．９５以上であり、且つ、前記２つ
の第１相関係数ｒ₁ のうち少なくとも一方が０．９０よ
り小さいか否か、すなわち、図７のパターン３〜５の状
態であるか否かが判断される。

【００５１】このＳＢ７の判断が肯定された場合は、前
記ＳＢ４が実行されて、押圧力Ｐが所定値だけ増加させ
られる。一方、ＳＢ７の判断が否定された場合は、さら
に続くＳＢ８において、前記２つの第１相関係数ｒ₁ は
両方とも０．９０以上であり、且つ、前記２つの第２相
関係数ｒ₂ のうち少なくとも一方が０．９５より小さい
か否か、すなわち、図７のパターン６〜８の状態である
か否かが判断される。この判断が肯定された場合は、前
記ＳＢ１０が実行されて、押圧力Ｐが所定値だけ減少さ
せられる。

【００５２】しかし、上記ＳＢ８の判断も否定された場
合、すなわち、上記ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ７、およびＳ
Ｂ８の判断が全て否定された場合は、図７のパターン９
〜１６のいずれかに該当する押圧位置が不適切な場合で
あるので、図８に戻ってＳＡ１のＡＰＳ制御ルーチンが
実行されることにより、圧脈波センサ５４の押圧位置が
変更させられる。従って、上記ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ
７、ＳＢ８が押圧位置制御起動手段８２に対応する。

【００５３】上述のように、本実施例によれば、最適押
圧力制御手段７６（ＳＡ２）により、押圧装置６２が圧
脈波センサ５４を押圧する押圧力Ｐが撓骨動脈２０の血
管壁の一部が略平坦となる最適押圧力Ｐ_HDPOに制御され
た状態で、内径決定手段８４（ＳＡ６）により、相関係
数算出手段７８（ＳＡ５）によって算出された相関係数
ｒに基づいて、撓骨動脈２０の内径ｄが逐次決定される
ので、撓骨動脈２０の内径ｄが非侵襲にて逐次測定でき
る。

【００５４】また、本実施例によれば、血流量算出手段
９０（ＳＡ８）により、血流速測定装置３９によって非
侵襲にて測定された撓骨動脈２０内の血流速Ｖと、動脈
内径測定装置６９によって測定された撓骨動脈２０の内
径ｄとから、撓骨動脈２０内を流れる血流量Ａが逐次算
出されるので、撓骨動脈２０内を流れる血流量Ａが非侵
襲にて逐次測定できる。

【００５５】また、本実施例によれば、幅方向移動装置
６４が押圧位置制御手段７４（ＳＡ１）により制御され
て、最大圧力検出素子決定手段７２（ＳＡ１）により決
定された最大圧力検出素子Ｅ₀ が圧力検出素子の配列方
向の略中央に位置する圧力検出素子となるように、圧脈
波センサ５４の押圧位置が撓骨動脈２０の幅方向に移動
させられた状態で、押圧力修正手段８０（ＳＡ１０）に
より、第１相関係数ｒ ₁ が予め設定された第１基準値Ｔ
Ｈ₁ （＝０．９）以上となるように、且つ第２相関係数
ｒ₂ が予め設定された第２基準値ＴＨ₂ （＝０．９５）
以上となるように、最適押圧力Ｐ_HDPOが逐次修正される
ことから、内径決定手段８４（ＳＡ６）により逐次決定
される撓骨動脈２０の内径ｄの精度が高くなる。また、
その内径ｄに基づいて逐次決定される血流量Ａの精度が
高くなる。

【００５６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
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。

【００５７】たとえば、前述の実施例では、血流量算出
手段９０（ＳＡ８）により、一拍毎に血流量Ａが算出さ
れていたが、必ずしも一拍毎に算出される必要はなく、
２拍以上の所定拍数毎、または、予め設定された所定時
間毎に算出されるものであってもよい。

【００５８】また、前述の実施例では、超音波送受信プ
ローブ１２および圧脈波センサ５４は、生体の手首１６
において、撓骨動脈２０の上部に装着されていたが、そ
れ以外の部位、たとえば、足背動脈の上部や頸動脈の上
部に装着されてもよい。

【００５９】また、前述の実施例では、血流速測定装置
３９は、超音波ドップラー法に基づいた装置であった
が、その他の非侵襲に血流速を測定する装置であっても
よい。たとえば、連続波を送り、送信側と受信側の振動
子の位相差を測定する形式、或いはパルスを送信し、受
信側振動子に達する時間間隔を測定する形式の超音波血
流速測定装置や、サーミスタ流速計等でもよい。

【００６０】その他、本発明はその主旨を逸脱しない範
囲において種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である血流量測定装置の構成
を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例の圧脈波検出プローブを一部を切
り欠いて説明する拡大図である。

【図３】図１の実施例の圧脈波センサにより検出される
圧脈波を例示する図である。

【図４】図１の実施例の演算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５】図４の最適押圧力制御手段において決定される
最適押圧力を説明する図である。

【図６】圧力検出素子の位置と相関係数ｒ₁ 、ｒ₂ との
関係を示す図である。

【図７】第１相関係数ｒ₁ および第２相関係数ｒ₂ とそ
れぞれの基準値との関係を列挙した図である。

【図８】図１の実施例の演算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って、メインルーチンを
示している。

【図９】図１の実施例の演算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って、押圧力修正ルーチ
ンを示している。

【図１０】表示器にトレンドグラフ形式で表示された血
流量の一例を示す図である。

【符号の説明】

３９：血流速測定装置 ５４：圧脈波センサ ６２：押圧装置 ６９：動脈内径測定装置 ７２：最大圧力検出素子決定手段 ７６：最適押圧力制御手段 ７８：相関係数算出手段 ８４：内径決定手段 ９０：血流量算出手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体の動脈内径を非侵襲にて測定する動
   脈内径測定装置であって、 前記動脈から発生する圧脈波を検出するために該動脈の
   幅方向に配列された複数の圧力検出素子を押圧面に有す
   る圧脈波センサと、 該圧脈波センサを前記動脈に向かって押圧する押圧装置
   と、 前記動脈の血管壁の一部が略平坦となるように予め決定
   した最適押圧力で該押圧装置により前記圧脈波センサを
   押圧させ且つその最適押圧力を維持させる最適押圧力制
   御手段と、 前記複数の圧力検出素子のうち最大脈波振幅を出力する
   最大圧力検出素子を決定する最大圧力検出素子決定手段
   と、 該最大圧力検出素子から出力された圧脈波形と、その他
   の前記圧力検出素子から出力された圧脈波形との相関係
   数を逐次算出する相関係数算出手段と、 前記最適押圧力制御手段により前記押圧装置の押圧力が
   最適押圧力に制御された状態で、前記相関係数算出手段
   により算出された相関係数に基づいて、前記動脈の内径
   を決定する内径決定手段とを、含むことを特徴とする動
   脈内径測定装置。
2. 【請求項２】 生体の動脈内を流れる血流量を非侵襲に
   て測定する血流量測定装置であって、 前記動脈内径測定装置と、 前記動脈内を流れる血液の流速を非侵襲にて逐次測定す
   る血流速測定装置と、 該血流速測定装置により測定された血液流速と、前記動
   脈内径測定装置により測定された前記動脈の内径から、
   前記動脈内を流れる血流量を逐次算出する血流量算出手
   段とを、含むことを特徴とする血流量測定装置。