JP2003290160A - 脈波伝播速度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡便な構成により精度の高い測定が可能な脈
波伝播速度測定装置を提供すること。 【解決手段】 カフにより被験者の上肢及び下肢の一部
を押圧して検出した脈波に基づいて脈波伝播速度（ＰＷ
Ｖ）を測定する脈波伝播速度測定装置において、上肢用
カフ２１及び下肢用カフ２２に接続されたホース２１
ｈ’、２２ｈの長さを等しくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、脈波伝播速度測定
装置に関し、特に精度の良い測定が可能な脈波伝播速度
測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、動脈硬化等の血管疾患の指標とし
て、脈波伝播速度又は脈波速度(PulseWave Velocity:Ｐ
ＷＶ)が一般的に用いられている。ＰＷＶは心臓から大
動脈に血液を送り出す際に派生した血管壁圧が動脈中を
移動する際に発生する波動が血管壁を伝わる早さであ
り、速くなるほど血管が硬くなっていることを意味す
る。ＰＷＶは血管上の２点の脈波及びその伝播時間を測
定し、この２点間の距離を伝播時間で除すことにより求
められる。

【０００３】これまで、ＰＷＶ測定装置としては、１）
心音マイクを用いて取得した心音第２音と、脈波センサ
を用いて取得した股動脈及び頚動脈の脈波との時間差、
並びに脈波センサの距離とから測定を行うもの、２）カ
フを用いて被験者の四肢の２点を軽度圧迫して測定した
動脈の脈波から測定を行うもの、３）超音波センサを用
いて２点における血管径変動を測定し、変動波形の相互
相関をとることにより脈波速度を求めるもの等が知られ
ているが、測定が簡便なことからカフを用いて測定を行
うＰＷＶ装置が良く用いられている。

【０００４】図４は、ＰＷＶ測定装置の構成例を示す図
である。図において、１０はＰＷＶ測定装置の全体制御
を司る演算制御部であり、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、
ＲＡＭ、各種インタフェース等から構成され、例えばＲ
ＯＭに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することに
より後述する測定処理を含めた装置全体の制御を実行す
る。

【０００５】演算制御部１０は、上肢用駆血制御部２０
１及び下肢用駆血制御部２０２から供給される脈波信号
（および、必要に応じて心音検出部２０３から供給され
る心音信号）を用いて、各種の脈波伝播速度を算出す
る。求められる脈波伝播速度としては、Ｒ−ＰＷＶ（上
腕−右足首間の脈波伝播速度）、Ｌ−ＰＷＶ（上腕−左
足首間の脈波伝播速度）、Ｂ−ＰＷＶ（心臓−上腕間の
脈波伝播速度）等がある。

【０００６】上肢用駆血制御部２０１及び下肢用駆血制
御部２０２は、演算制御部１０の制御に従い、図示しな
いポンプや排気弁等を用いて、ホース２１ｈ、２２ｈを
介して接続される各２つのカフ２１Ｒ、Ｌ及び２２Ｒ、
Ｌのゴム嚢（２１ａＲ，２１ａＬ，２２ａＲ，２２ａ
Ｌ）の加圧／減圧（駆血）制御を行う。また、上肢用駆
血制御部２０１及び下肢用駆血制御部２０２にはまた、
ホース２１ｈ、２２ｈを伝播してくる脈波を検出するセ
ンサ、例えば圧力センサ（２１１Ｒ、Ｌ及び２２１Ｒ、
Ｌ）が設けられる。なお、図４では上肢用駆血制御部２
０１と下肢用駆血制御部２０２とが独立して設けられる
構成を示すが、一体化されていても良い。

【０００７】心音検出部２０３は、心音マイク２３を用
いて検出された被験者の心音から、脈波の立ち上がりに
対応する心音（例えば（II音））を検出し、心音信号と
して演算制御部１０に通知する。心音信号は主に、Ｂ−
ＰＷＶを求める際、心臓における脈波の開始時点を決定
するために用いられる。

【０００８】演算制御部１０にはまた、各種の操作ガイ
ダンスや計測結果、診断指標を表示可能な表示部７０、
計測結果、診断指標を記録出力可能な記録部７５、計測
結果、診断指標を保存する、例えばハードディスクドラ
イブや書き込み可能な光ディスクドライブ、不揮発性半
導体メモリ等からなる保存部８０、音声でのガイダンス
出力や各種報知音が出力可能な音声発生部８５、キーボ
ード、マウス、ボタン、タッチパネル等からなり、ユー
ザによる入力、指示を可能にする入力／指示部９０が接
続されている。また、これ以外にも、他の機器と通信を
行うための通信インタフェースや、リブーバブルメディ
アを用いる記憶装置等が設けられても良い。

【０００９】このような構成を有するＰＷＶ測定装置を
用いてＰＷＶの測定を行う場合、準備段階として、心音
マイク２３を被験者の胸部に、上肢用のカフ２１Ｒ、２
１Ｌ（以下、まとめてカフ２１と言うことがある）をそ
れぞれ被験者の右、左の上腕部に、下肢用のカフ２２
Ｒ、２２Ｌ（以下、まとめてカフ２２と言うことがあ
る）をそれぞれ被験者の足首に装着する。心音マイク２
３の装着はテープ等で、カフ２１、２２の装着は面ファ
スナー等により行うことができる。

【００１０】測定の準備が完了し、例えば入力／指示部
９０から測定開始指示が与えられると、演算制御部１０
は上肢用駆血制御部２０１、下肢用駆血制御部２０２及
び心音検出部２０３に対して処理の開始を指示する。

【００１１】上肢用駆血制御部２０１及び下肢用駆血制
御部２０２は指示を受けてカフ２１、２２に対しホース
２１ｈ、２２ｈを介して空気を送り、圧力センサ（２１
１Ｒ、Ｌ及び２２１Ｒ、Ｌ）が所定の圧力を検出するま
でゴム嚢２１ａＲ，２１ａＬ，２２ａＲ，２２ａＬを膨
らませる。この圧力は任意に設定可能であるが、圧力が
高すぎると脈の伝播を妨げ、また被験者が感じる圧迫感
が大きくなり、また圧力が低すぎると脈波の検出が困難
になるため、脈波の検出に支障が無い範囲で低い圧力に
設定することが好ましい。

【００１２】カフの圧力が上がると、カフのゴム嚢２１
ａＲ，２１ａＬ，２２ａＲ，２２ａＬ及びホース２１
ｈ、２２ｈを介して脈波が空気の圧力波として伝播し、
圧力センサ（２１１Ｒ、Ｌ及び２２１Ｒ、Ｌ）で検出さ
れる。上肢用駆血制御部２０１及び下肢用駆血制御部２
０２は、この圧力センサ（２１１Ｒ、Ｌ及び２２１Ｒ、
Ｌ）が検出した脈波を電気信号に変換し（一般には圧力
センサ自体が圧力を電気信号に変換して出力する）、各
カフから得られた脈波信号としてそれぞれ演算制御部１
０へ出力する。

【００１３】一方、心音検出部２０３は、心音マイク２
３から入力される信号（心音マイク２３の構成に依存し
た加速度信号、音圧信号等）から、脈波の立ち上がりに
対応する心音（例えば（II音））を検出し、心音信号に
より検出を通知する。

【００１４】演算制御部１０は、上肢用駆血制御部２０
１から得られる、上腕部における脈波信号と、下肢用駆
血制御部２０２から得られる、右足首における脈波信号
とから、Ｒ−ＰＷＶを求める。具体的には２つの脈波信
号の相互相関を求め、特徴点（好ましくは脈波の立ち上
がり点）の伝播遅延と、上腕、下肢のカフの装着部位間
の血管長とから、脈波伝播速度を求める。また、同様に
して上肢用駆血制御部２０１から得られる、上腕部にお
ける脈波信号と、下肢用駆血制御部２０２から得られ
る、左足首における脈波信号とから、Ｌ−ＰＷＶを求め
る。

【００１５】また、Ｂ−ＰＷＶについては、心音検出部
２０３からの心音信号を受診してから、上腕部のカフか
ら得られる脈波信号の立ち上がりが検出されるまでの時
間と、被験者の身長等から求められる、心臓から上腕部
までの血管の長さを用いて算出する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このようなＰＷＶ測定
装置においては、カフに空気を送り込むためのホース
と、カフの圧力を検知する圧力センサを、脈波の検出に
も兼用可能であるため、構造を簡便にすることが可能で
ある。また、消耗品であるカフに壊れやすく高価なセン
サを設けないことにより、カフを安価に構成できる上、
信頼性、耐久性を実現していた。しかし、このような構
成のＰＷＶ測定装置には次のような問題があった。

【００１７】すなわち、この種の装置において、カフを
装置本体（駆血制御部）に接続するホースの長さは均一
でなく、例えば図５に示すように、下肢用のカフ２２
Ｒ、Ｌのホース２２ｈの長さをｄ２、上肢用のカフ２１
Ｒ、Ｌのホースの長さをｄ１とすると、ｄ２＞ｄ１（あ
るいはｄ１＞ｄ２）であった。そして、ホースの長さ
は、主に装置本体の設置位置と、被験者の測定時の状態
（通常はベッドに横たわった状態で測定する）の足首及
び上腕との位置関係によって決められていた。

【００１８】上述のように、脈波は、カフのゴム嚢に伝
わった後、ホース内部の空気を伝播し、圧力センサで検
出される。そのため、伝播経路であるホース長が異なる
と、カフのゴム嚢に脈波が伝達してから、圧力センサに
検知されるまでの時間が異なることになる。

【００１９】図６及び図７は、例えばｄ１＝２５００ｍ
ｍ、ｄ２＝３０００ｍｍの場合、ゴム嚢近傍に設けた圧
力センサで測定した脈波が、本体側の圧力センサで測定
されるまでの時間差を測定した結果を示す波形図であ
る。図６が右上腕部、図７が右足首に装着したカフで測
定した結果を示す。何れも、上の波形がゴム嚢近傍で測
定した波形、下の波形が本体側（ホース取り付け部）に
設けられた圧力センサで測定した波形である。脈波の対
応する特徴点間として脈波の立ち上がり点を用いて相互
の時間差を測定した結果、図６の上腕部（ホース長ｄ１
＝２５００ｍｍ）で９．６ｍｓ、図７の足首（ホース長
ｄ２＝３０００ｍｍ）では１３．４ｍｓであった。従っ
て、この測定においては、ホース長の差５００ｍｍによ
り１３．４−９．６＝３．８ｍｓの伝播時間差が生じて
いることがわかる。

【００２０】例えば、被験者の身長が１７０ｃｍで、Ｐ
ＷＶが１４ｍ／ｓ前後の場合、ホースによる伝播時間を
考慮しない、足首−上腕部での脈波伝播時間は８０ｍｓ
程度となるが、この状態で足首と上腕部でのホース長相
違に起因する伝播時間差が４ｍｓ生じると、最終的に得
られるＰＷＶには増加方向に５％強の誤差が生じる。誤
差は実際の脈波伝播時間が遅くなるとさらに大きくな
り、その影響は無視できないものである。

【００２１】伝播遅延差がどのような条件でも一定であ
るか、計算によって求まるものであれば測定値を補正す
ることにより対処が可能であるが、実際には脈の強弱な
ど不確定要素が存在するため、算術的な補正は困難であ
る。

【００２２】本発明はこのような従来の脈波伝播速度測
定装置の問題点に鑑みなされたものであり、その目的
は、かつ簡便な構成により高精度な脈波伝播速度の測定
が可能な脈波伝播速度測定装置を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、被験者の上肢の一部を押圧するための第１のカフ
と、被験者の下肢の一部を押圧するための第２のカフ
と、第１及び第２のカフに個々に接続された第１及び第
２のホースと、第１及び第２のホースを介して第１及び
第２のカフに気体を送り込み、所定の圧力を与えるカフ
駆動手段と、第１及び第２のホースを伝播してくる脈波
を検出する第１及び第２のセンサ手段とを有し、第１及
び第２のセンサ手段で検出した脈波を用いて脈波伝播速
度を測定する脈波伝播速度測定装置において、第１及び
第２のホースが、実質的に同一の長さを有することを特
徴とする脈波伝播速度測定装置に存する。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明をそ
の好適な実施形態に基づき詳細に説明する。 ■（脈波伝播速度測定装置の構成）図１は、本発明の一
実施形態に係る脈波伝播速度測定装置の構成例を示すブ
ロック図である。上述した図４の脈波伝播速度測定装置
と同じ構成要素には同じ参照数字を付してある。

【００２５】図４との比較及び図２から明らかなよう
に、本実施形態に係る脈波伝播速度測定装置は、上肢用
駆血制御部２０１及び下肢用駆血制御部２０２とカフ２
１、２２とを接続するホース２１’ｈ及び２２ｈの長さ
を等しくしたことを特徴とし、他の構成は図４に示した
測定装置と同じであって良い。

【００２６】このように、カフ２１、２２と測定装置本
体とを接続するホース２１ｈ’、２２ｈの長さを等しく
することにより、理論上上述したホース長の相違に起因
した伝播遅延差が無くなり、測定されるＰＷＶの誤差を
解消することが可能である。この場合、ホースの材質、
太さ等についても同一であることが必要である。

【００２７】■（測定結果）ｄ３＝２５００ｍｍとした
同一のホース２１ｈ’を用いて構成した脈波伝播速度測
定装置により、図６及び図７と同様に計測した波形図を
図３に示す。上の波形がゴム嚢近傍で測定した波形、下
の波形が本体側（ホース取り付け部）に設けられた圧力
センサで測定した波形である。脈波の対応する特徴点間
として脈波の立ち上がり点を用いて相互の時間差を測定
した結果、ホースによる伝播遅延は９．２ｍｓであっ
た。図６に示した、ｄ１＝２５００ｍｍのホースを用い
て測定した右腕の脈波伝播遅延が９．６ｍｓであったか
ら、上肢及び下肢のホースによる伝播遅延差は０．４ｍ
ｓと大幅に低減していることが分かる。

【００２８】なお、Ｂ−ＰＷＶ（心臓−上腕部間の脈波
伝播速度）を得る場合には、上肢用のカフ２１による測
定結果のみを用いるため、ホースによる伝播時間を考慮
した補正を行う。

【００２９】

【他の実施形態】上述の実施形態においては、上肢用カ
フ２１Ｒ、Ｌ（及び下肢用カフ２２Ｒ、Ｌ）とがそれぞ
れ独立したホースを介してそれぞれの駆血制御部に接続
される構成を有している場合のみを説明したが、駆血制
御部から所定の長さまでは共通のホースとし、途中から
上肢用カフ２１Ｒ用のホースと上肢用カフ２１Ｌ用のホ
ースに分岐するように構成することも可能である。下肢
用カフ２２についても同様である。

【００３０】また、上肢用駆血制御部２０１と下肢用駆
血制御部２０２を一体化した構成としても良い。

【００３１】さらに、上肢用カフ２１、下肢用のカフ２
２がそれぞれ一対ある場合についてのみ説明したが、一
対のカフがあれば１箇所のＰＷＶは測定可能であるた
め、場合によっては一対のカフのみを用いても良い。

【００３２】また、カフに圧を加えるための気体は空気
に限ることなく、他の気体の使用も可能である。加え
て、ホースの長さは伝播遅延差が十分小さくなる程度に
同一であればよく、必ずしも厳密な意味での同一性は問
わない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の脈波伝播速
度測定装置によれば、簡便な構成により精度の高い測定
結果を得ることが可能になるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る脈波伝播速度測定装置
の構成例を示すブロック図である。

【図２】本発明の実施形態に係る脈波伝播速度測定装置
において、上肢用カフ及び下肢用カフの接続に用いるホ
ースの長さの関係を示す図である。

【図３】本発明の実施形態に係る脈波伝播速度測定装置
を用いて測定した、下肢用カフのホース伝播遅延を示す
波形図である。

【図４】従来の脈波伝播速度測定装置の構成例を示すブ
ロック図である。

【図５】従来の脈波伝播速度測定装置において、上肢用
カフ及び下肢用カフの接続に用いるホースの長さの関係
を示す図である。

【図６】従来の脈波伝播速度測定装置を用いて測定し
た、上肢用カフのホース伝播遅延を示す波形図である。

【図７】従来の脈波伝播速度測定装置を用いて測定し
た、下肢用カフのホース伝播遅延を示す波形図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験者の上肢の一部を押圧するための第
   １のカフと、 前記被験者の下肢の一部を押圧するための第２のカフ
   と、 前記第１及び第２のカフに個々に接続された第１及び第
   ２のホースと、 前記第１及び第２のホースを介して前記第１及び第２の
   カフに気体を送り込み、所定の圧力を与えるカフ駆動手
   段と、 前記第１及び第２のホースを伝播してくる脈波を検出す
   る第１及び第２のセンサ手段とを有し、 前記第１及び第２のセンサ手段で検出した脈波を用いて
   脈波伝播速度を測定する脈波伝播速度測定装置におい
   て、 前記第１及び第２のホースが、実質的に同一の長さを有
   することを特徴とする脈波伝播速度測定装置。
2. 【請求項２】 前記第１及び第２のホースのホースと実
   質的に同一の長さを有する第３及び第４のホースと、 前記第３及び第４のホースを介して接続される第３及び
   第４のカフを更に有することを特徴とする請求項１記載
   の脈波伝播速度測定装置。