JP2005046464A - 動脈血管検出装置、圧脈波検出装置、および動脈硬化評価装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 動脈の位置を容易に検出することができる動脈血管検出装置を提供する。
【解決手段】 生体の皮膚２８上に配置されてその皮膚２８下に存在する上腕動脈２２の位置を検出する動脈血管検出装置であって、その生体の皮膚２８上に配置される本体３２と、その生体の皮膚２８内に向かって所定波長の光を放射するようにその本体３２の押圧面４０に設けられた発光素子４２と、皮膚２８下に存在する上腕動脈２２の管壁からの第１反射光を受光するために、その本体３２の押圧面４０において発光素子４２に隣接して設けられた第１反射光受光素子４８と、皮膚２８下に存在する上腕動脈２２を透過した透過光を受光するために、その本体３２の押圧面４０においてその発光素子４２および第１反射光受光素子４８から所定距離離隔し且つその発光素子４２および第１反射光受光素子４８との間に上腕動脈２２を挟む位置に設けられた透過光受光素子４６とを含む。
【選択図】 図６

Description

本発明は、光を用いて皮膚下の動脈を検出するための動脈血管検出装置、その皮膚下の動脈の内圧である圧波形を検出するための圧脈波検出装置、その受光素子により検出された信号および圧力検出素子により検出された信号に基づいて動脈硬化評価指数を決定する動脈硬化評価装置に関するものである。

生体の動脈内の圧脈波を採取し、その圧脈波から生体の心機能、脈波伝播速度、血管硬度、末梢循環、臓器循環などの評価に有用であるため、種々の試みが提案されている。たとえば、特許文献１に記載された圧脈波検出装置では、多数の圧力検出素子（センサアレイ）が埋設された押圧面で動脈を押圧したとき、最も大きな信号を出力する圧力検出素子が最適位置の圧力検出素子として決定され、その最適位置の圧力検出素子により検出される圧脈波が出力されるようになっている。

しかし、上記のような多数の圧力検出素子が埋設された押圧面を備えた脈波検出装置では、半導体基板にホトリソグラフィーを多用して感圧抵抗体を含む電橋（ブリッジ）を圧力検出素子毎に構成するという高度な加工や計測技術が必要とされるので、コスト高となる。また、圧力検出素子と血管との関係が不明瞭であるため、測定精度に限界があった。
特開平０８−０１５４４０号公報 特開平０８−０４９７３３号公報

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、皮下動脈の血管位置を容易に検出することができる動脈血管検出装置、構造が簡単で高精度で圧脈波を測定することができる圧脈波検出装置、および生体の動脈硬化を容易に評価することができる動脈硬化評価装置を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、皮膚下に動脈が存在する部分に皮膚上の発光素子から所定波長の光を入射させたとき、皮膚内からは動脈の管壁で反射された反射光が発光素子側に配置された受光素子により検出されると同時に、動脈を境にしてその発光素子とは反対側に配置された受光素子によってその反射光が反転した波形の動脈血管透過光が検出されることを見い出し、その現象の解析を理論式によるシュミレーションを用いて開始した。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。

すなわち、請求項１に係る発明すなわち第１発明の要旨とするところは、生体の皮膚上に配置されて該皮膚下に存在する血管の位置を検出するための動脈血管検出装置であって、(a) 前記生体の皮膚上に配置される本体と、(b) その生体の皮膚内に向かって所定波長の光を放射するように該本体の一面に設けられた発光素子と、(c) 前記皮膚下に存在する血管の管壁からの第１反射光を受光するために、該本体の一面において前記発光素子に隣接して設けられた第１反射光受光素子と、(d) 前記皮膚下に存在する血管を透過した透過光を受光するために、該本体の一面において該発光素子および第１反射光受光素子から所定距離離隔し且つ該発光素子および反射光受光素子との間に前記血管を挟む位置に設けられた透過光受光素子とを、含むことにある。

請求項２に係る発明の要旨とするところは、上記第１発明において、前記本体の一面において前記第１反射光受光素子を通る前記血管の長軸方向に平行な線上に位置し且つ前記発光素子を挟んで該第１反射光受光素子と反対側に位置し、前記血管の管壁からの第２反射光を受光する第２反射光受光素子が、さらに含まれることにある。

請求項３に係る発明すなわち第２発明の要旨とするところは、上記第１発明の動脈血管検出装置において、前記血管に押圧されるための圧力検出素子を、前記本体の一面において前記発光素子と透過光受光素子との間に設けたことにある。

請求項４に係る発明の要旨とするところは、上記第２発明において、前記第１反射光受光素子により検出される第１反射光または前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光と、前記透過光受光素子により検出される透過光とに基づいて、前記動脈の長軸に対してその交差方向の位置を示す位置パラメータを算出する位置パラメータ算出手段がさらに含まれることにある。

請求項５に係る発明の要旨とするところは、上記第２発明において、前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて前記本体の前記動脈の長軸に対してその交差方向の位置を表示器に表示させる表示制御手段が、さらに含まれることにある。

請求項６に係る発明の要旨とするところは、上記第２発明において、(a) 前記本体を前記動脈の長軸の交差方向に駆動して位置決めする位置決め装置と、(b) 前記圧力検出素子が前記動脈の真上に位置するように、前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて該位置決め装置を制御する径方向駆動制御手段とが、さらに含まれることにある。

請求項７に係る発明の要旨とするところは、上記第２発明において、(a) 前記本体の前記皮膚に垂直な軸心まわりの回転角度を変更する回転角度変更装置と、(b) 前記第１反射光受光素子および第２反射光受光素子を通る線が前記血管の長軸と平行となるように、該第１反射光受光素子および第２反射光受光素子により検出された第１反射光および第２反射光に基づいて該回転角度変更装置を制御する回転角度制御手段とが、さらに含まれることにある。

請求項８に係る発明すなわち第３発明の要旨とするところは、(a) 上記第２発明に関連するいずれかの圧脈波検出装置と、(b) その圧脈波検出装置の圧力検出素子により検出される前記動脈内の圧力に対応する圧脈波に基づいて生体の血圧値を決定する血圧値決定手段と、(c) その脈波検出装置の第１反射光受光素子により検出される第１反射光、前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光、或いは前記透過光受光素子により検出される透過光の振幅に基づいて、前記動脈の血管径変化に対応する血管径変化パラメータを算出する血管径変化パラメータ算出手段と、(d) 前記血圧値決定手段により決定された血圧値の脈圧と該径変化パラメータ算出手段により算出された血管径変化パラメータとに基づいて動脈硬化評価指数を決定する動脈硬化評価指数決定手段とを、含むことにある。

請求項１に係る発明すなわち第１発明においては、動脈血管検出装置が、生体の皮膚上に配置されてその皮膚下に存在する血管の位置を検出するために、(a) 前記生体の皮膚上に配置される本体と、(b) その生体の皮膚内に向かって所定波長の光を放射するように該本体の一面に設けられた発光素子と、(c) 前記皮膚下に存在する血管の管壁からの第１反射光を受光するために、該本体の一面において前記発光素子に隣接して設けられた第１反射光受光素子と、(d) 前記皮膚下に存在する血管を透過した透過光を受光するために、該本体の一面において該発光素子および第１反射光受光素子から所定距離離隔し且つ該発光素子および反射光受光素子との間に前記血管を挟む位置に設けられた透過光受光素子とを含むことから、血管の管壁からの第１反射光と血管を透過した透過光とに基づいて皮膚下の動脈に対する相対位置が検出されるので、動脈血管の位置が容易に検出されて、その動脈に対する位置決めが容易となる。

請求項２に係る発明においては、動脈血管検出装置が、前記本体の一面において前記第１反射光受光素子を通る前記血管の長軸方向に平行な線上に位置し且つ前記発光素子を挟んで該第１反射光受光素子と反対側に位置し、前記血管の管壁からの第２反射光を受光する第２反射光受光素子をさらに含むものであることから、たとえば第１反射光と第２反射光とが同等の強度となるまで本体を回転させることにより、本体の中心線（光センサ軸）を動脈の長軸に対して直交させることができる。

請求項３に係る発明すなわち第２発明においては、圧脈波検出装置が、上記第１発明の動脈血管検出装置において、前記血管に押圧されるための圧力検出素子が、前記本体の一面において前記発光素子と透過光受光素子との間に設けられていることから、圧力検出素子が動脈の真上に位置させられるので、構造が簡単となり、高精度で圧脈波を測定することができる。

請求項４に係る発明においては、圧脈波検出装置が、前記第１反射光受光素子により検出される第１反射光または前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光と、前記透過光受光素子により検出される透過光とに基づいて、前記動脈の長軸に対してその交差方向の位置を示す位置パラメータを算出する位置パラメータ算出手段をさらに含むことから、その位置パラメータを用いて動脈と本体との相対位置を知ることができる。

請求項５に係る発明においては、圧脈波検出装置が、前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて前記本体が前記動脈の長軸に対してその交差方向の位置を表示器に表示させる表示制御手段をさらに含むことから、表示制御手段によって表示器に表示された位置を見て本体をずらすことにより、圧力検出素子を動脈上に容易に位置させることができる。

請求項６に係る発明においては、圧脈波検出装置が、(a) 前記本体を前記動脈の長軸の交差方向に駆動して位置決めする位置決め装置と、(b) 前記圧力検出素子が前記動脈の真上に位置するように、前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて該位置決め装置を制御する径方向駆動制御手段とをさらに含むことから、圧力検出素子が動脈上に位置するように径方向駆動制御手段によって本体が自動的に位置決めされる。

請求項７に係る発明においては、圧脈波検出装置が、(a) 前記本体の前記皮膚に垂直な軸心まわりの回転角度を変更する回転角度変更装置と、(b) 前記第１反射光受光素子および第２反射光受光素子を通る線が前記血管の長軸と平行となるように、該第１反射光受光素子および第２反射光受光素子により検出された第１反射光および第２反射光に基づいて該回転角度変更装置を制御する回転角度制御手段とを含むことから、回転角度制御手段がたとえば第１反射光と第２反射光とが同等の強度となるまで本体を回転させるように回転角度変更装置を制御することにより、自動的に本体の中心線（光センサ軸）を動脈の長軸に対して直交させることができる。

請求項８に係る発明すなわち第３発明においては、動脈硬化評価装置は、(a) 上記第２発明に関連するいずれかの圧脈波検出装置と、(b) その圧脈波検出装置の圧力検出素子により検出される前記動脈内の圧力に対応する圧脈波に基づいて生体の血圧値を決定する血圧値決定手段と、(c) その脈波検出装置の第１反射光受光素子により検出される第１反射光、前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光、或いは前記透過光受光素子により検出される透過光の振幅に基づいて、前記動脈の血管径変化に対応する血管径変化パラメータを算出する血管径変化パラメータ算出手段と、(d) 前記血圧値決定手段により決定された血圧値の脈圧と該血管径変化パラメータ算出手段により算出された血管径変化パラメータとに基づいて動脈硬化評価指数を決定する動脈硬化評価指数決定手段とを含むことから、生体の動脈硬化を非侵襲且つ容易に評価することができる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用された、動脈血管検出装置或いは圧脈波検出装置を備えた動脈硬化評価装置８の回路構成を説明するブロック図である。

図１において、圧脈波検出装置１０は、患者、被測定者などの生体の一部たとえば上腕１２に装着されるとともにその上腕１２の皮膚下にある上腕動脈２２内の圧脈波を非侵襲で検出するものであり、装着バンド１６により上腕１２に装着される圧脈波検出プローブ１４を備える。圧脈波検出プローブ１４は、図２の要部底面図、図３の要部断面図に詳しく示すように、上記装着バンド１６が連結されて開口端が生体の皮膚２８に略接する状態とされる容器状を成すセンサハウジング１８と、そのセンサハウジング１８内に収容され且つダイヤフラム１９を介してセンサハウジング１８の開口から出入り可能に支持されたセンサ２０と、そのセンサ２０を径方向すなわち上腕動脈２２の長軸に直交する方向に移動させるためにセンサハウジング１８とセンサ２０との間に介在させられたアクチュエータである一対のベローズ２４および２６とを、備えている。

図３に詳しく示すように、上記センサ２０は、前記ダイヤフラム１９の中央部が固定されたセンサケース３０と、そのセンサケース３０に対して垂直軸心Ｃ₁ まわりに相対回転可能に設けられた本体３２と、その本体３２を垂直軸心Ｃ₁ まわりに駆動してその角度位置を変更するためにセンサケース３０に設けられた電動モータ３１とを備えている。電動モータ３１の出力軸に固定された雄ネジ３４が本体３２に固定されたブラケット３６に螺合され、その出力軸の回転に応じて本体３２の角度位置が変更されるようになっている。電動モータ３１、雄ネジ３４、ブラケット３６などが回転角度変更装置３８を構成している。

上記本体３２の押圧面４０には、その幅方向の中央である中心線すなわち光センサ軸Ｃ₂ 上に沿って、たとえば８００ｎｍ程度の単色光を出力するＬＥＤから構成される発光素子４２、たとえば歪み抵抗素子を含む電橋、圧力ダイオード、圧力トランジスタなどの半導体圧力検出素子から成る圧力検出素子４４、透過光受光素子４６が順次配置されている。圧力検出素子４４は、光センサ軸Ｃ₂ 上において発光素子４２と透過光受光素子４６との間の中間（中央）位置に配置されている。また、上記押圧面４０において、図４に示すように、圧力検出素子４４を通り且つ上腕動脈２２の長手方向の軸心すなわち長軸方向を示す線Ｃ₃ に平行な線Ｃ₄ 上であってその圧力検出素子４４を挟んでそれに隣接する位置には、第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０が配置されている。上記透過光受光素子４６は、皮膚２８下に存在する上腕動脈（血管）２２を透過した透過光を受光するために、本体３２の押圧面（一面）において発光素子４２および第１第２反射光受光素子４８、５０から所定距離離隔し且つその発光素子４２および第１第２反射光受光素子４８、５０との間に上腕動脈（血管）２２を挟む位置に設けられている。

皮膚２８下においては、発光素子４２から入射された光は、図３の矢印（実線）に示すように上腕動脈２２の管壁に反射され、その反射光の一部が上記第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０によって受光される。また、発光素子４２から入射された光のうちの一部は、図３の矢印（破線）に示すように上腕動脈２２の管内を透過し、透過光受光素子４６によって受光される。このとき、上腕動脈２２は脈拍に同期して大径（太く）となったり小径（細く）となったりすることが繰り返される。上記第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０によって受光される第１反射光および第２反射光は、上腕動脈２２が大径となるほど距離が小さくなってその強度が大きくなるので、図５の上段に示すように、上腕動脈２２の径の脈動すなわち血圧波形に同期して変化する信号波形となる。一方、上記透過光受光素子４６によって受光される透過光は、上腕動脈２２が大径となるほど透過経路が長くなって吸収量が大きくなり、その強度が小さくなるので、図５の下段に示すように、上腕動脈２２の径の脈動すなわち血圧波形に反転して変化する信号波形となる。

図１に戻って、電子制御装置６０は、ＣＰＵ６２、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６６、Ａ／Ｄ変換器７０などを備えている。ＣＰＵ６２は、ＲＡＭ６６の一時記憶機能を利用しつつ予めＲＯＭ６４に記憶された入力信号を処理し、発光素子４２を駆動制御するＬＥＤ駆動回路６８、電動モータ３１を駆動制御するための回転モータ駆動回路７２、押圧制御バルブ７３を駆動制御する押圧制御バルブ駆動回路７４、位置制御バルブ７５を駆動制御する位置制御バルブ駆動回路７６、表示器７８を制御する。上記押圧制御バルブ７３は、圧縮性或いは非圧縮性の流体を圧送するポンプ８０からの圧力を元圧とし、センサハウジング１８とダイヤフラム１９とにより形成された気密な空間内の圧力を電子制御装置６０からの指令に従って調節し、センサ２０の皮膚２８に対する押圧力を制御する。それらポンプ８０、押圧制御バルブ７３、センサハウジング１８、ダイヤフラム１９などが、本体３２の押圧面４０に設けられた圧力検出素子４４を上腕動脈２２に押圧するための押圧装置９８を構成している。また、上記位置制御バルブ７５は、ポンプ８０からの圧力を元圧とし、一対のベローズ２４および２６の差圧を電子制御装置６０からの指令に従って調節し、センサ２０の径方向位置を制御する。それら位置制御バルブ７５、ポンプ８０、ベローズ２４および２６などが、本体３２の径方向位置を決める位置決め装置９４を構成している。

図６は、上記電子制御装置６０の制御作動の要部を説明する機能ブロック線図である。図６において、第１信号読込手段８２は、第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０によって検出された第１反射光および第２反射光を示す第１反射光信号Ｒ₁ および第２反射光信号Ｒ₂ を逐次読み込む。回転角度駆動制御手段８４は、上記第１反射光信号Ｒ₁ および第２反射光信号Ｒ₂ の大きさたとえば振幅或いは実効値が相互に等しくなるように電動モータ３１を逐次制御し、本体３２の中心線すなわち光センサ軸Ｃ₂ を上腕動脈２２の長軸方向を示す線Ｃ₃ に直交させる。

第２信号読込手段８６は、第１反射光受光素子４８によって検出された第１反射光を示す第１反射光信号Ｒ₁ 或いは第２反射光受光素子５０によって検出された第２反射光を示す第２反射光信号Ｒ₂ と、透過光受光素子４６によって受光される透過光を示す透過光信号Ｔとを逐次読み込む。面積算出手段８８は、たとえば上記第２信号読込手段８６により読み込まれた第１反射光信号Ｒ₁ および透過光信号Ｔに基づいてそれら第１反射光信号Ｒ₁ の一周期の面積Ｍ₁ と透過光信号Ｔの一周期の面積Ｍ₂ とを逐次算出する。その面積Ｍ₁ および面積Ｍ₂ は、上記第１反射光信号Ｒ₁ および透過光信号Ｔを示す時間離散系のデータポイントの大きさを積算することにより求められる。位置パラメータ算出手段９０は、たとえば上記面積Ｍ₁ および面積Ｍ₂ に基づいて面積比Ｒ_S （％）［＝１００×Ｍ₁ ／（Ｍ₁ ＋Ｍ₂ ）］を逐次算出する。面積比Ｒ_S は、上腕動脈２２に対する本体３２上の圧力検出素子４４の相対位置を表す位置パラメータに対応する量である。面積比Ｒ_S がたとえば５０％であれば圧力検出素子４４が上腕動脈２２の真上に位置する状態を示し、５０％よりも大きい場合は上腕動脈２２が圧力検出素子４４の真下位置よりも第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０側に移動した状態を示し、５０％よりも小さい場合は上腕動脈２２が圧力検出素子４４の真下位置よりも透過光受光素子４６側に移動した状態を示す。

径方向駆動制御手段９２は、上記位置パラメータに対応する面積比Ｒ_S に基づいて、上腕動脈２２が圧力検出素子４４の真下位置となるように本体３２を径方向すなわち上腕動脈２２に直交する方向へ移動させる。径方向駆動制御手段９２は、たとえば、面積比Ｒ_S が目標値である５０％と一致するように、或いは５０％を中心とする所定の目標範囲内たとえば４０〜６０％の範囲内となるように、位置制御バルブ７５を制御して本体３２を上腕動脈２２に直交する方向において位置決めする。表示制御手段１００は、上記位置パラメータに対応する面積比Ｒ_S に基づいて、本体３２の上腕動脈２２に対する交差方向の位置を表示器７８に表示させる。表示器７８は、たとえば図７に示すように、上腕動脈２２の真上に圧力検出素子４４が位置する状態を示すための中央位置表示部１１０、圧力検出素子４４が上腕動脈２２よりも左側すなわち上腕動脈２２が圧力検出素子４４よりも透過光受光素子４６側に位置する状態を示すための左側位置表示部１１２、圧力検出素子４４が上腕動脈２２よりも右側すなわち上腕動脈２２が圧力検出素子４４よりも発光素子４２側に位置する状態を示すための右側位置表示部１１４を備えており、上記表示制御手段１００は、面積比Ｒ_S が所定の目標範囲内たとえば４０〜６０％の範囲内であれば上記中央位置表示部１１０を点灯表示させ、面積比Ｒ_S がその目標範囲の下限値たとえば４０％より小さい場合は上記左側位置表示部１１４を点灯させ、面積比Ｒ_S がその目標範囲の上限値たとえば６０％を超える場合は上記右側位置表示部１１４を点灯させる。

押圧力制御手段９６は、圧力検出素子４４からの信号に基づいて押圧制御バルブ９８を制御する。たとえば、本体３２の径方向位置および回転角度位置が制御されて上腕動脈２２の真上に位置する圧力検出素子４４の押圧力を変化させる過程でその圧力検出素子４４により検出された圧脈波の振幅が最大となる最適押圧力を決定し、圧脈波に基づく血圧測定期間中は本体３２の押圧力をその最適押圧力に保持する。

血圧値決定手段１０２は、予め求められた関係から圧力検出素子４４により検出された圧脈波の実際の下ピーク値（極小値）および上ピーク値（極大値）に基づいて生体の最低血圧値ＢＰ_DIA （ｍｍＨｇ）および最高血圧値ＢＰ_SYS （ｍｍＨｇ）を決定する。上記関係としては、オシロメトリック血圧測定装置によりカフを用いて測定された値に較正されたものが好適に用いられる。血管径変化パラメータ算出手段１０４は、第１反射光受光素子４８により検出される第１反射光信号Ｒ₁ 、第２反射光受光素子５０により検出される第２反射光信号Ｒ₂ 、或いは透過光受光素子４６により検出される透過光信号Ｔの振幅に基づいて、上腕動脈２２の径変化に対応する血管径変化パラメータを算出する。上記第１反射光信号Ｒ₁ 、第２反射光信号Ｒ₂ 、或いは透過光信号Ｔの振幅値Ａは、上腕動脈２２の血管径変化すなわち管壁の変位を示している。

動脈硬化評価指数決定手段１０６は、血圧値決定手段１０２により決定された最高血圧値ＢＰ_SYS と最低血圧値ＢＰ_DIA との差である脈圧ＰＰ（＝ＢＰ_SYS −ＢＰ_DIA ）と、血管径変化パラメータ算出手段１０４により算出された血管径変化パラメータが示す上腕動脈２２の管壁の変位に対応する振幅値Ａとに基づいて動脈硬化評価指数を決定する。この動脈硬化評価指数としては、単位圧力変化あたりの管壁の変位Ａ／ＰＰまたはその逆数が用いられる。上腕動脈２２の柔軟性が高い場合にはＡ／ＰＰが大きいが、上腕動脈２２が硬くなるとそのＡ／ＰＰが小さくなる。

図８は、電子制御装置６０の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図８において、前記第１信号読込手段８２に対応するステップ（以下、ステップを省略する）Ｓ１では、第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０によって検出された第１反射光および第２反射光を示す第１反射光信号Ｒ₁ および第２反射光信号Ｒ₂ が逐次読み込まれる。次いで、前記回転角度駆動制御手段８４に対応するＳ２では、上記第１反射光信号Ｒ₁ および第２反射光信号Ｒ₂ の大きさたとえば振幅或いは実効値が相互に等しくなるように電動モータ３１が制御され、本体３２の押圧面４０の中心線すなわち光センサ軸Ｃ₂ が上腕動脈２２の長軸方向を示す線Ｃ₃ に直交させられる。

前記第２信号読込手段８６に対応するＳ３では、第１反射光信号Ｒ₁ 或いは第２反射光信号Ｒ₂ と、透過光受光素子４６によって受光される透過光を示す透過光信号Ｔとが読み込まれる。前記面積算出手段８８に対応するＳ４では、たとえば上記第１反射光信号Ｒ₁ の面積Ｍ₁ と透過光信号Ｔの面積Ｍ₂ とが逐次算出される。次に、前記位置パラメータ算出手段９０に対応するＳ５では、それら第１反射光信号Ｒ₁ の面積Ｍ₁ と透過光信号Ｔの面積Ｍ₂ とに基づいて、位置パラメータに対応する面積比Ｒ_S （％）［＝１００×Ｍ₁ ／（Ｍ₁ ＋Ｍ₂ ）］が算出される。

次いで、Ｓ６では、上記面積比Ｒ_S が予め設定された目標範囲内であるか否かが判断される。この目標範囲は、たとえば４０％に設定される下限値Ｒ_L とたとえば６０％に設定される上限値Ｒ_U との間の範囲である。上記Ｓ６において面積比Ｒ_S が下限値Ｒ_L よりも小さいと判断された場合は、前記径方向駆動制御手段９２に対応するＳ７において第１反射光受光素子４８を上腕動脈２２に接近させる方向に本体３２が移動させられるように位置制御バルブ７５が制御される。次いで、前記表示制御手段１００に対応するＳ８において、上腕動脈２２が圧力検出素子４４よりも透過光受光素子４６側に位置する状態を示すために、表示器７８の左側位置表示部１１２が点灯させられる。反対に、上記Ｓ６において面積比Ｒ_S が上限値Ｒ_U よりも大きいと判断された場合は、前記径方向駆動制御手段９２に対応するＳ９において第１反射光受光素子４８を上腕動脈２２から離隔させる方向に本体３２が移動させられるように位置制御バルブ７５が制御される。次いで、前記表示制御手段１００に対応するＳ１０において、上腕動脈２２が圧力検出素子４４よりも発光素子４２側に位置する状態を示すために、右側位置表示部１１４が点灯させられる。

上記Ｓ６乃至Ｓ１０の作動により面積比Ｒ_S が予め設定された目標範囲内となってＳ６の判断が肯定されると、前記押圧力制御手段９６および表示制御手段１００に対応するＳ１１において、表示器７８の中央位置表示部１１０が点灯表示されることにより、圧力検出素子４４が上腕動脈２２の真上に位置させられている状態が表示される。同時に、圧力検出素子４４により検出される圧脈波信号が最大振幅となったときの押圧力がセンサ２０の皮膚２８に対する最適押圧力として決定されるとともに、その押圧力が最適押圧力に維持される。次いで、前記血圧値決定手段１０２に対応するＳ１２において、予め求められた関係から圧力検出素子４４により検出される実際の圧脈波信号の下ピーク値（極小値）および上ピーク値（極大値）に基づいて生体の最低血圧値ＢＰ_DIA および最高血圧値ＢＰ_SYS が決定される。続いて、前記血管径変化パラメータ算出手段１０４に対応するＳ１３において、第１反射光受光素子４８により検出される第１反射光信号Ｒ₁ 、第２反射光受光素子５０により検出される第２反射光信号Ｒ₂ 、或いは透過光受光素子４６により検出される透過光信号Ｔの振幅Ａに基づいて、上腕動脈２２の血管径変化に対応する血管径変化パラメータが算出される。そして、前記動脈硬化評価指数決定手段１０６に対応するＳ１４においては、Ｓ１２により決定された最高血圧値ＢＰ_SYS と最低血圧値ＢＰ_DIA との差である脈圧ＰＰ（＝ＢＰ_SYS −ＢＰ_DIA ）と、Ｓ１３により決定された血管径変化パラメータが示す上腕動脈２２の管壁の変位に対応する振幅値Ａとに基づいて動脈硬化評価指数たとえば単位圧力変化あたりの管壁の変位Ａ／ＰＰが決定され、表示器７８に表示される。

上述のように、本実施例によれば、生体の皮膚２８上に配置されてその皮膚２８下に存在する上腕動脈２２の位置を検出するために、(a) その生体の皮膚（表皮）２８上に配置される本体３２と、(b) その生体の皮膚２８内に向かって所定波長たとえば８００ｎｍの光を放射するようにその本体３２の押圧面（一面）４０に設けられた発光素子４２と、(c) 皮膚２８下に存在する上腕動脈２２の管壁からの第１反射光を受光するために、その本体３２の押圧面４０において発光素子４２に隣接して設けられた第１反射光受光素子４８と、(d) 皮膚２８下に存在する上腕動脈２２を透過した透過光を受光するために、その本体３２の押圧面４０においてその発光素子４２および第１反射光受光素子４８から所定距離離隔し且つその発光素子４２および第１反射光受光素子４８との間に上腕動脈２２を挟む位置に設けられた透過光受光素子４６とを含む動脈血管検出装置が備えられていることから、上腕動脈２２の管壁からの第１反射光と血管を透過した透過光とに基づいて皮膚２８下の上腕動脈２２に対する圧力検出素子４４の相対位置が検出されるので、上腕動脈２２の位置が容易に検出されて、その上腕動脈２２に対する位置決めが容易となる。

また、本実施例によれば、上記動脈血管検出装置は、本体３２の押圧面４０において第１反射光受光素子４８を通る上腕動脈２２の長軸方向に平行な線Ｃ₄ 上に位置し且つ発光素子４２を挟んでその第１反射光受光素子４８と反対側に位置し、上腕動脈２２の管壁からの第２反射光を受光する第２反射光受光素子５０をさらに含むものであることから、たとえば第１反射光と第２反射光とが同等の強度となるまで本体を回転させることにより、本体３２の押圧面４０の中心線（光センサ軸）Ｃ₂ を上腕動脈２２に対して直交させることができる。

また、本実施例によれば、圧脈波検出装置１０は、上記動脈血管検出装置において、上腕動脈２２に対して押圧されるための圧力検出素子４４が、本体３２の押圧面４０において発光素子４２と透過光受光素子４６との間に設けられていることから、圧力検出素子４４が上腕動脈２２の真上に位置させられるので、構造が簡単となり、高精度で圧脈波を測定することができる。

また、本実施例によれば、圧脈波検出装置１０は、第１反射光受光素子４８により検出される第１反射光または第２反射光受光素子５０により検出される第２反射光と、透過光受光素子４６により検出される透過光とに基づいて、上腕動脈２２の長軸に対してその交差方向の位置を示す位置パラメータすなわち面積比Ｒ_S を算出する位置パラメータ算出手段９０をさらに含むことから、その位置パラメータすなわち面積比Ｒ_S を用いて上腕動脈２２と本体３２すなわち圧力検出素子４４との相対位置を知ることができる。

また、本実施例によれば、圧脈波検出装置１０は、位置パラメータ算出手段９０により算出された位置パラメータすなわち面積比Ｒ_S に基づいて本体３２が上腕動脈２２の長軸に対してその交差方向の位置を表示器７８に表示させる表示制御手段１００をさらに含むことから、表示制御手段１００によって表示器７８に表示された位置を見て本体３２をずらすことにより、手動によっても圧力検出素子４４を上腕動脈２２上に容易に位置させることができる。

また、本実施例によれば、圧脈波検出装置１０は、(a) 本体３２を上腕動脈２２の長軸の交差方向に駆動して位置決めする位置決め装置９４と、(b) 圧力検出素子４４が上腕動脈２２の真上に位置するように、位置パラメータ算出手段９０により算出された位置パラメータすなわち面積比Ｒ_S に基づいてその位置決め装置９４を制御する径方向駆動制御手段９２とをさらに含むことから、圧力検出素子４４が上腕動脈２２上に位置するように径方向駆動制御手段９２によって本体３２が自動的に位置決めされる。

また、本実施例によれば、圧脈波検出装置１０は、(a) 本体３２の皮膚２８に垂直な軸心Ｃ₁ まわりの回転角度を変更する回転角度変更装置３８と、(b) 第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０を通る線Ｃ₄ が上腕動脈２２と平行となるように、第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０により検出された第１反射光および第２反射光に基づいて回転角度変更装置３８を制御する回転角度制御手段８４とを含むことから、回転角度駆動制御手段８４がたとえば第１反射光と第２反射光とが同等の強度となるまで本体を回転させるように回転角度変更装置３８を制御することにより、自動的に本体３２の中心線（光センサ軸）Ｃ₂ を上腕動脈２２の長軸に対して直交させることができる。

また、本実施例の動脈硬化評価装置８は、(a) 上記の圧脈波検出装置１０と、(b) その圧脈波検出装置１０の圧力検出素子４４により検出される上腕動脈２２内の圧力に対応する圧脈波に基づいて生体の最低血圧値ＢＰ_DIA および最高血圧値ＢＰ_SYS を決定する血圧値決定手段１０２と、(c) その脈波検出装置１０の第１反射光受光素子４８により検出される第１反射光、第２反射光受光素子５０により検出される第２反射光、或いは透過光受光素子４６により検出される透過光の振幅Ａに基づいて、上腕動脈２２の径変化に対応する血管径変化パラメータを算出する血管径変化パラメータ算出手段１０４と、(d) 血圧値決定手段１０２により決定された血圧値の脈圧ＰＰとその血管径変化パラメータ算出手段１０４により算出された血管径変化パラメータすなわち管壁の変位を示す振幅Ａとに基づいて動脈硬化評価指数たとえば単位圧力変化あたりの管壁の変位Ａ／ＰＰを決定する動脈硬化評価指数決定手段１０６とを含むことから、生体の動脈硬化を非侵襲且つ容易に評価することができる。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明は他の態様においても適用される。

例えば、前述の実施例において、位置パラメータ算出手段９０により算出される血管位置パラメータとして、第１反射光信号Ｒ₁ および透過項信号Ｔの面積比Ｒ_S が用いられていたが、面積差であってもよく、また、第１反射光信号Ｒ₁ および透過項信号Ｔの振幅比や振幅差であってもよい。また、その第１反射光信号Ｒ₁ に替えて第２反射光信号Ｒ₂ が用いられてもよい。

また、前述の実施例において、圧力検出素子４４により検出された圧脈波は、血圧値の決定のために用いられていたが、生体の２部位間における動脈の伝播時間差やそれから求められる脈波伝播速度ＰＷＶ、振幅増加指数ＡＩの決定のために用いられてもよい。

また、前述の実施例において、前記位置パラメータ、血管径変化パラメータを求めるための第１、第２反射光信号Ｒ₁ 、Ｒ₂ や透過光信号Ｔ、或いは血圧や時間差を求めるための上腕脈波は、１拍の脈波から求められてもよいし、予め設定された時間区間内或いは予め設定された拍数の脈波からその平均値などを利用して求められてもよい。

また、前述の圧脈波検出装置１０は、上腕動脈２２の圧脈波を検出するものであったが、他の部位の皮下動脈たとえば頸動脈、撓骨動脈、足背動脈、浅側頭動脈などに対して用いられるものであってもよい。

また、前述の圧脈波検出装置１０において、本体３２の押圧面４０に設けられた第１反射光受光素子４８および第２反射光受光素子５０の一方が除去されても差し支えない。この場合には、回転角度変更装置３８や回転角度駆動制御手段８４が不要となる。

また、前述の実施例において、圧脈波検出装置１０として用いる場合には、血圧値決定手段１０２、血管径変化パラメータ算出手段１０４、動脈硬化評価指数決定手段１０６は必ずしも必要でない。

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、これ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。

本発明の一実施例であって、動脈血管検出装置或いは圧脈波検出装置を備えた動脈硬化評価装置の回路構成を説明するブロック図である。 図１の圧脈波検出プローブの開口部を示す底面図である。 図１の圧脈波検出プローブの要部であって、使用状態のセンサの断面を示す部分断面図である。 図１の圧脈波検出装置の本体の押圧面が皮膚に押圧された状態を説明する図である。 図１の圧脈波検出装置の本体の押圧面に設けられた第１反射光検出素子により検出された第１反射光信号Ｒ₁ および透過光検出素子により検出された透過光信号Ｔの信号波形をそれぞれ示すである。 図１の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１の表示器の一部であって、皮膚下の上腕動脈と圧脈波検出装置の圧力検出素子との相対位置を示すために点灯させられる左側位置表示部、中央位置表示部、右側位置表示部を示す図である。 図１の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。

符号の説明

８：動脈硬化評価装置
１０：圧脈波検出装置
２２：上腕動脈（動脈）
２８：皮膚
３２：本体
３８：回転角度変更装置
４０：押圧面（一面）
４２：発光素子
４４：圧力検出素子
４６：透過光受光素子
４８：第１反射光受光素子
５０：第２反射光受光素子
６０：電子式演算制御装置
７８：表示器
８４：回転角度制御手段
９０：位置パラメータ算出手段
９２：径方向駆動制御手段
９４：位置決め装置
８４：時間差算出手段
８６：心疾患判定手段
１００：表示制御手段
１０２：血圧値決定手段
１０４：径変化パラメータ算出手段
１０６：動脈硬化評価指数決定手段

Claims (8)

1. 生体の皮膚上に配置されて該皮膚下に存在する血管の位置を検出するための動脈血管検出装置であって、
   前記生体の皮膚上に配置される本体と、
   該生体の皮膚内に向かって所定波長の光を放射するように該本体の一面に設けられた発光素子と、
   前記皮膚下に存在する血管の管壁からの第１反射光を受光するために、該本体の一面において前記発光素子に隣接して設けられた第１反射光受光素子と、
   前記皮膚下に存在する血管を透過した透過光を受光するために、該本体の一面において該発光素子および第１反射光受光素子から所定距離離隔し且つ該発光素子および反射光受光素子との間に前記血管を挟む位置に設けられた透過光受光素子と、
   を、含むことを特徴とする動脈血管検出装置。
2. 前記本体の一面において前記第１反射光受光素子を通る前記血管の長軸方向に平行な線上に位置し且つ前記発光素子を挟んで該第１反射光受光素子と反対側に位置し、前記血管の管壁からの第２反射光を受光する第２反射光受光素子を含むものである請求項１の動脈血管検出装置。
3. 請求項１または２の動脈血管検出装置において、前記血管に押圧されるための圧力検出素子を、前記本体の一面において前記発光素子と透過光受光素子との間に設けたことを特徴とする圧脈波検出装置。
4. 前記第１反射光受光素子により検出される第１反射光または前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光と、前記透過光受光素子により検出される透過光とに基づいて、前記動脈に対してその交差方向の位置を示す位置パラメータを算出する位置パラメータ算出手段を含むものである請求項３の圧脈波検出装置。
5. 前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて前記本体の前記動脈の長軸に対する交差方向の位置を表示器に表示させる表示制御手段を含むものである請求項４の圧脈波検出装置。
6. 前記本体を前記動脈の交差方向に駆動して位置決めする位置決め装置と、
   前記圧力検出素子が前記動脈の真上に位置するように、前記位置パラメータ算出手段により算出された位置パラメータに基づいて該位置決め装置を制御する径方向駆動制御手段と
   を、含むものである請求項４の圧脈波検出装置。
7. 前記本体の前記皮膚に垂直な軸心まわりの回転角度を変更する回転角度変更装置と、
   前記第１反射光受光素子および第２反射光受光素子を通る線が前記血管と平行となるように、該第１反射光受光素子および第２反射光受光素子により検出された第１反射光および第２反射光に基づいて該回転角度変更装置を制御する回転角度制御手段と
   を、含むものである請求項３乃至６のいずれかの圧脈波検出装置。
8. 請求項３乃至７のいずれかの圧脈波検出装置と、
   該圧脈波検出装置の圧力検出素子により検出される前記動脈内の圧力に対応する圧脈波に基づいて生体の血圧値を決定する血圧値決定手段と、
   該圧脈波検出装置の第１反射光受光素子により検出される第１反射光、前記第２反射光受光素子により検出される第２反射光、或いは前記透過光受光素子により検出される透過光の振幅に基づいて、前記動脈の血管径変化に対応する血管径変化パラメータを算出する血管径変化パラメータ算出手段と、
   前記血圧値決定手段により決定された血圧値の脈圧と該血管径変化パラメータ算出手段により算出された血管径変化パラメータとに基づいて動脈硬化評価指数を決定する動脈硬化評価指数決定手段と
   を、含むことを特徴とする動脈硬化評価装置。
   

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