JP2005168583A - 生体計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置に関し、適切な測定を行なう。
【解決手段】
右腕に巻いたカフ１Ｒと右足首に巻いたカフ２Ｒとで脈波を検出し、それと同時に左腕に巻いたカフ１Ｌで血圧を計測する。あるいは、左右双方の脈波を検出するときは、先ず、右腕に巻いたカフ１Ｒと右足首に巻いたカフ２Ｒとで脈波を検出し、次に、左腕に巻いたカフ１Ｌと左足首に巻いたカフ２Ｌとで脈波を検出するというように、順次に検出する。
【選択図】 図１２

Description

本発明は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置に関する。

近年、益々の高齢化社会を迎え、動脈硬化性疾患の早期診断、早期治療への対策が急務とされている。このためには、先ずは、動脈硬化がどの程度進んでいるかを正しく測定、評価する必要がある。

動脈硬化を非観血的に診断する手法として、血圧を計測する血圧検査法と、大動脈について２点間の脈波の伝播速度である脈波速度（ＰＷＶ：Ｐｕｌｓｅ Ｗａｖｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を計測する大動脈脈波速度検査法が知られている。

動脈硬化は高血圧と関係することが多く、動脈硬化が進行すると高血圧になる傾向があることから、動脈硬化の診断の基礎として血圧計測が行なわれることが多い。

また、脈波速度は硬い物質中で速く、軟かい物質中では遅いこと、さらに、健康な動脈壁は柔かく弾力性に富み、動脈硬化の血管壁は硬くもろいことが知られている。大動脈脈波速度検査法は、この性質を利用するものであり、概略的に言うと大動脈の２点間の脈波の伝播速度を測定し、その速度が速いほど動脈硬化が進んでいると診断するものである。この脈波速度（ＰＷＶ）は、通常、ｍ／ｓｅｃの単位で表現される。

血圧検査法の典型的な１つとして、腕にカフを巻き、そのカフに空気を送り込んで腕部を加圧し、その圧力を徐々に下げて行きながら腕部の脈波に起因するカフの内圧の変化を検出することにより、収縮期圧（最高血圧）と拡張期圧（最低血圧）を計測する方法が多用されている。

脈波検査法については図を参照しながら説明する。

図１は、脈波速度測定法の一例を示す模式図である。この図１に示す脈波速度測定法は、Ｆｒａｎｋ法と呼ばれる測定法である。

ここでは、図１（Ａ）に示すように、２つの脈波センサを用い、それぞれ頸動脈と大腿動脈の脈波を測定する。また、大動脈弁口から各脈波測定点までの距離ａ，ｂ＋ｃを測る。大動脈弁口と大腿動脈測定用の脈波センサとの間を直線で測らずに折れ線（距離ｂと距離ｃ）で測るのは、大動脈が延びる経路を考慮したものである。

図１（Ｂ）は、各脈波センサで測定された、頸動脈波（ａ）および大腿動脈波（ｂ）を示している。

これらの脈波の所定の立ち上がり点、例えば波高値の１／５だけ立ち上がった点どうしの時間Ｔを求める。

このように距離ａ，ｂ，ｃと時間Ｔを求めることにより、脈波速度ＰＷＶは、

により求められる。

特許文献１には、上記の脈波速度測定法を基にした改良技術が開示されている。尚、この特許文献１では、頸動脈および大腿動脈波の脈波に代えて上腕動脈および足関節動脈の脈波測定が行なわれている。

図２は、脈波速度測定法のもう１つの例を示す模式図である。この図２に示す脈波速度測定法は、吉村法と呼ばれる測定法である。

図１に示すＦｒａｎｋ法と同様に頸動脈と大腿動脈の脈波を測定する２つのセンサに加え、さらに大動脈弁口にもセンサを配置してＩＩ音の開始点を計測する。また、大動脈弁口と大腿動脈脈波測定用センサとの間の直線距離Ｄを測る。この直線距離Ｄと動脈の実際の経路との相違を補正するため、その直線距離Ｄを１．３倍する。

また、図２（Ｂ）の（ａ）に示す頸動脈波の立ち上がりのタイミングから大腿動脈波の立ち上がりまでの時間Ｔと、大動脈弁口のＩＩ音のタイミングから、頸動脈波上の、そのＩＩ音を捉えたタイミングまでの時間ｔを測定する。

このように、直線距離Ｄと、時間Ｔ，ｔを求めることにより、脈波速度ＰＷＶが、

により求められる。

ここで、脈波速度は、血圧により変動する。これは、血圧が上がるとその分血管が内部の血液に押されて膨張し、見かけ上血管が硬くなるためである。

図３は、最小血圧（拡張期圧）と大動脈脈波速度との関係を示すグラフである。この図３は、７３の症例について、最小血圧（拡張期圧）と大動脈脈波速度との関係を調べたものである。

この図３に示すように、血圧が上昇すると大動脈脈波速度も高速となる。

図４は、脈波速度補正カーブを示した図である。

図３に示すように脈波速度は血圧によって変化する。そこで、図３に示すような多数の症例について統計的に解析し、図４に示すように脈波速度補正カーブを求めておく。実際の測定にあたっては脈波速度を測定するとともに血圧を測定し、測定した脈波速度を図４に示す脈波速度補正カーブに従って、最小血圧（拡張期圧）８０ｍｍＨｇのときの脈波速度に換算する。

特許文献１でも、この血圧による補正が行なわれている。

こうすることにより、その症例の脈波測定時の血圧には依存しない。その症例の脈波速度が求められ、その脈波速度を元に動脈硬化の診断が行なわれる。

特許文献２には、例えば上記のようにして血圧を脈波速度との双方を計測し血圧と脈波速度とからなる二次元平面上で動脈硬化に関し正常範囲、注意範囲、警告範囲を定義することが提案されている。この特許文献２では、脈波速度測定時もカフを用い、カフに空気を送り込んで測定した血圧の最低血圧よりも低い６０ｍｍＨｇまで加圧して脈波の検出を行なうことが記載されている。

また、特許文献３には、先ず脈波を検出して脈波速度（ＰＷＶ）を求め、そのＰＷＶに基づいて動脈に狭窄があるか否かを判定し、動脈に狭窄の疑いがある場合に血圧を測定することが記載されている。

また、後の説明のために非特許文献１を挙げておく。
特許第３１４０００７号公報 特開２００３−１２６０５４号公報 特開２００２−２７２６８８号公報 ｌａｎｄ Ａｓｍａｒ，Ｍｉｃｈａｅｌ Ｆ．Ｏ’Ｒｏｕｒｋｅ，Ｍｉｃｈｅｌ Ｓａｆａｒ １９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎｓ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｑｕｅｓ ｅｔｍｅｄｉｃａｌｅｓ Ｅｌｓｅｖｉｅｒ ＳＡＳ

ここで、脈波速度と血圧との双方を計測するにあたっては、いずれを計測するにあたってもカフを用い、カフで測定部位を加圧してその圧力変化を検出することにより行なうことができる。その場合に問題となるのは、血圧と脈波速度との双方を処何にして正確に計測し、しかもできるだけ短時間に効率良く測定するか、という点である。

本発明は、上記事情に鑑み、適切な測定を行なうことのできる生体計測装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の生体計測装置は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより計測部位を加圧するカフと、カフに空気を送り込んでカフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、カフ圧制御部に対しカフ圧を指示するカフ圧指示部とを備え、カフ圧指示部は、脈波速度計測時に、計測部位の拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低くかつ１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることを特徴とする。

脈波速度計測にあたっては、カフを加圧して脈波を検出するが、そのときの加圧値が大き過ぎると血管がスパスムなどの反応を起こし、通常の状態ではなくなり、脈波速度が通常の状態とは違う値になるおそれがある。

本発明の第１の生体計測装置では、カフ圧を拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低い圧力に制御するものであるため、血管の圧迫が抑えられ、脈波速度を正確に計測することができる。また、本発明の第１の生体計測装置では、脈波速度計測時のカフ圧を１０ｍｍＨｇ以上としたためカフ値が低圧過ぎることが防止され、この点からも脈波速度を正確に検出することができる。

尚、ここでは、脈波速度計測時のカフ圧を拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低い圧力としたが４０ｍｍＨｇ以上低い圧力とすると、血管の圧迫がさらに抑えられる。

ここで、本発明の第１の生体計測装置において、計測部位の血圧を計測した後にその計測部位の脈波速度を計測するシーケンス制御部を備え、上記カフ圧制御部は、脈波速度計測時に、脈波速度計測に先立って計測された拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低くかつ１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることが好ましい。

血圧を実際に計測することにより拡張期圧を正確に知り、脈波速度計測時のカフ圧を正確に調整することができる。

また、血圧を実際に計測するにあたっては、血圧計測後脈波速度計測までの待ち時間を設定する待ち時間設定部を備え、上記シーケンス制御部は、計測部位の血圧を計測し、上記待ち時間設定部で設定された待ち時間経過した後に脈波速度を計測するものであることが好ましい。

血圧計測時は、カフ圧は例えば２００ｍｍＨｇ等に設定され、例えば３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ程度の速度でカフ圧が徐々に下げられるが、血圧計測終了後であっても血圧計測のために計測部位を圧迫した影響が暫らくの間残存していることが考えられる。

そこで、上記のように待ち時間設定部を備え、血圧計測後脈波速度計側までにある程度待ち時間を置くことにより脈波速度を正確に計測することができる。

また、上記目的を達成する本発明の生体計測装置のうちの第２の生体計測装置は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより計測部位を加圧するカフと、カフに空気を送り込んでカフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、カフ圧制御部に対しカフ圧を指示するカフ圧指示部とを備え、カフ圧指示部は、脈波速度計測時に、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることを特徴とする。

本発明の第２の生体計測装置は、カフ圧を４０ｍｍＨｇ以下かつ１０ｍｍＨｇ以上の圧力に制御するものであるため、血管の圧迫が抑えられ、脈波速度を正確に計測することができる。

ここで、上記第２の生体計測装置において、カフ圧を設定するカフ圧設定部を備え、カフ圧指示部はカフ圧設定部で設定されたカフ圧を指示するものであって、カフ圧設定部は、脈波速度計測時のカフ圧として、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上の範囲内のカフ圧のみ設定可能なものであることが好ましい。

ここでは、脈波速度計測時のカフ圧の上限を４０ｍｍＨｇとしたが、上限値を３０ｍｍＨｇ，２０ｍｍＨｇ，１０ｍｍＨｇとしてもよい。その理由は、それぞれの値は、静脈の流れを阻害する効果において差異があるからである。例えば、静脈の血圧は、部位やその部位の高さによって変わるが、通常１０ｍｍＨｇ程度である。しかし、カフ圧を２０ｍｍＨｇや３０ｍｍＨｇにしても、カフを巻いた組織の静脈圧が２０ｍｍＨｇや３０ｍｍＨｇと違うが、静脈血は流れることができる。その使用目的により範囲を変えることになる。

あるいは、上記第２の生体計測装置において、前記カフ圧設定部は、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上の範囲内のいずれかの固定値であるカフ圧を指示するものであってもよい。

この固定値としては、例えば２０ｍｍＨｇ，３０ｍｍＨｇ等を採用することができる。

また、上記目的を達成する本発明の生体計測装置のうちの第３の生体計測装置は、脈波速度を計測する生体計測装置において、両腕と両足とのそれぞれに巻回されて空気が送り込まれることにより巻回された各部位を加圧する４つのカフと、カフに空気を送り込んでカフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、脈波速度計測時に、カフ圧制御部に、両腕および両足に巻回された４つのカフの圧力を同時には、両腕のうちの一方の腕、および両足のうちの一方の足のみ加圧されるように指示するシーケンス制御部を備えたことを特徴とする。

複数の血管の脈波速度を計測する場合には、従来、四肢（両腕、両足）を同時に加圧し、カフから得られる脈波（ＰＶＲ）から脈波速度を計測していた。しかしながら、四肢を同時に加圧すると血管が圧迫または閉塞され、計測の対象である生体の状態に影響を与えるおそれがある。本発明の第３の生体計測装置では、同時には加圧せずに順次に加圧して脈波速度を順次に計測するようにしたため、生体の状態に与える影響を最小限にとどめ、脈波速度を正確に計測することができる。

また、上記目的を達成する本発明の生体計測装置のうちの第４の生体計測装置は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより該計測部位を加圧するカフと、前記カフに空気を送り込んで該カフの圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、脈波速度を計測し脈波速度の計測に続いて血圧を計測するシーケンス制御部とを備えたことを特徴とする。

前述したように、血圧計測を行なうとその血圧計測のために加圧した影響が暫らくの間残り、脈波速度が正確に計測できないおそれがある。

本発明の第４の生体計測装置の場合は、脈波速度を計測し脈波速度の計測に続いて血圧を計測するシーケンス制御部とを備えたため、脈波速度と血圧の双方を正確に計測することができる。

さらに、本発明の生体計測装置のうちの第５の生体計測装置は、血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、両腕と、少なくとも一方の足とのそれぞれに巻回されて空気が送り込まれることにより巻回された各部位を加圧する少なくとも３つのカフと、カフに空気を送り込んでカフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、カフ圧制御部に、両腕のうちの一方の腕と一方の足が脈波速度計測用に加圧されるとともに両腕のうちの他方の腕が血圧計測用に加圧されるように各カフの圧力を指示するカフ圧指示部とを備えたことを特徴とする。

本発明の第５の生体計測装置の場合、両腕の左右の一方を脈波速度計測用に加圧しながら左右の他方で血圧を計測するため、脈波速度と血圧との双方を正確に検出することができるとともに同時計測により計測を短時間に済ませ生体への負担を軽減することができる。

以上説明したように、本発明によれば血圧と脈波速度との双方を適切に計測することができる。

以下、本発明の実施形態について説明する。

図５は、本発明の一実施形態の生体計測装置の構成を表わすブロック図である。

この図５に示す生体計測装置１００には、４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌが備えられている。ここで、各カフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌは、それぞれ、右腕用、左腕用、右足首用、左足首用のカフである。各カフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌには、それぞれ空気袋１Ｒ１１，１Ｌ１１，２Ｒ１１，２Ｌ１１が備えられており、カフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌがそれぞれの部位に巻き付けられカフ圧制御部１Ｒ１２，１Ｌ１２，２Ｒ１２，２Ｌ１２から空気袋１Ｒ１１，１Ｌ１１，２Ｒ１１，２Ｌ１１に空気が送り込まれて各部位が１Ｒ，１Ｌ、２Ｒ，２Ｌにより圧迫される。カフ圧制御部１Ｒ１２，１Ｌ１２，２Ｒ１２，２Ｌ１２は、各カフ１Ｒ１１，１Ｌ１１，２Ｒ１１，２Ｌ１１の圧力を目標値まで上げる機能と、その目標値の圧力を維持する機能と、指示された速さでカフ圧を下げる機能とを有する。

また、この図５に示す生体計測装置１００には、心音マイク１３１と、その心音マイク１３１による心音を検出する心音検出部１３が備えられており、さらに心電検出用の電極１４１とその電極１４１による心電を検出する心電検出部１４が備えられている。

また、ここには演算制御部３０が備えられており、この演算制御部３０は、カフ圧制御部１Ｒ１２，１Ｌ１２，２Ｒ１２，２Ｌ１２にカフ圧の目標値を指示したり、検出された脈波データや、心音データ、心電データを取り込んで演算を行なうことなど、この生体計測装置１００の制御、演算全般を担っている。さらに、この演算制御部３０には、各種表示を行なう表示部１６、計測結果等をプリント出力する記録部１７、各種計測データを保存しておく保存部１８、計測終了の合図や警告等を行なう音発生部１９、および必要に応じて他の装置２００と通信を行なう通信部２０が接続されている。これらの各部１６〜２０は、演算制御部３０の制御に応じて動作する。

さらに、ここには、この生体計測装置１００への各種入力や指示を行なう入力／指示部２１を備えている。演算制御部３０は、この入力／指示部２１からの入力／指示に応じて各部の制御等を行なう。

図６は、図５の生体検出装置１００を構成するカフ圧制御部の構成を示す図である。

この図６に示すカフ１０は、図５に示す４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌを代表させて１つのみ示したもの、図６に示すカフ圧制御部１２は、図５に示す４つのカフ圧制御部１Ｒ１２，１Ｌ１２，２Ｒ１２，２Ｌ１２を代表させて１つのみ示したものである。

カフ圧制御部１２は、制御部１２１、ポンプ駆動部１２２、ポンプ１２３、排気弁制御部１２４、排気弁１２５、圧力センサ１２６、および増幅器１２７から構成されており、このカフ圧制御部１２とカフ１０の空気袋１１との間はエアホース１２８で接続されている。

このカフ圧制御部１２には、図５に示す演算制御部３０からカフ圧の目標値を表わすカフ圧制御信号が入力される。制御部１２１はポンプ駆動部１２２に指示を与えてポンプ駆動部１２２にポンプ１２３を駆動させカフ１０の空気袋１１に空気を送り込ませる。空気袋１１の圧力（カフ圧）は圧力センサ１２６により検出され増幅器１２７で適宜増幅されて制御部１２１に伝えられる。制御部１２１は、圧力センサ１２６で検出されたカフ圧が、演算制御部３０（図５参照）からカフ圧制御信号で指示された目標値となるまでポンプ制御部１２２にポンプ１２３を駆動させる。この目標値は、血圧計測時は例えば２００ｍｍＨｇであり、脈波速度測定時は４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上、例えば３０ｍｍＨｇである。

血圧計測時は、カフ圧を例えば２００ｍｍＨｇまで一旦上げた後、排気弁制御部１２４に排気弁１２５を開けさせて、決められた速度、例えば３ｍｍＨｇ／ｓｅｃの速度でカフ圧が下げられ、血圧計測が終了すると残りのカフ圧が一気に大気圧まで下げられる。

脈波速度計測時には、カフ圧は、例えば３０ｍｍＨｇ等の一定圧に保持され脈波検出後大気圧まで下げられる。

血圧計測時および脈波検出時のいずれにおいても、圧力センサ１２６により脈波による圧力の微小変化が捉えられ、これにより血圧や脈波検出が行なわれる。

以下では、図５、図６を参照して説明した生体計測装置１００による血圧計測および脈波速度計測の各種シーケンスについて説明する。以下に説明する各種シーケンスは、図５に示す入力／指示部２１からの指示により切り換えられる。

図７は、血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第１シーケンスを示すフローチャート、図８は、図７に示す第１シーケンスに従って計測を行なう間のカフ圧の変化を示す図である。

ここでは、図１に示す４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌのうちの２つのカフ１Ｒ，２Ｒを用い、カフ１Ｒを右腕に巻き、カフ２Ｒを右足首に巻いて計測を行なう。

ここでは、カフ１Ｒ，２Ｒをそれぞれ右腕、右足首に巻いた後、この第１シーケンスに従って、先ず、１Ｒと２Ｒを脈波速度計測のためのカフ圧の目標値、例えば３０ｍｍＨｇまで加圧し（ステップａ１）、それら２つのカフ１Ｒ，２Ｒの脈波から脈波速度ＰＷＶを計測し（ステップａ２）、それら２つのカフ１Ｒ，２Ｒを大気圧まで減圧する（ステップａ３）。それに引き続いて、右腕に巻いたカフ１Ｒを、今度は血圧計測用に、例えば２００ｍｍＨｇまで加圧し（ステップａ４）、カフ１Ｒのカフ圧を徐々に下げながら血圧計測を行ない（ステップａ５）、血圧計測後カフ１Ｒのカフ圧を大気圧まで減圧する（ステップａ６）。その後、今回の計測により得られたＰＷＶや血圧に基づく演算や、それらの計測データの表示等が行なわれる（ステップａ７）。尚、このステップａ７で行なわれる演算の例については後述する。

この図７に示す第１シーケンスの場合、脈波計測の方を先に行ない、その後引き続いて血圧計測が行なわれる。カフ圧が高い血圧計測に先立って脈波計測が行なわれるため脈波計測が正確に行なわれる。また、前述の特許文献３における脈波計測後狭窄の疑いがあるか否かを判定するまで待つことなく、脈波計測に引き続いて直ちに血圧計測が行なわれるため、脈波計測と血圧との双方の計測を行なっても短時間で済み、患者へはさほど大きな負担をかけないで済むことになる。

尚、図７に示す第１シーケンスに従う計測を行なうにあたっては、脈波速度計測時のカフ圧は、入力／指示部２１で指示された４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上の範囲内のカフ圧に設定される。

図９は、血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第２シーケンスを示すフローチャートである。

ここでも、図７に示す第１シーケンスに従う計測の場合と同様、図５に示す４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌのうちの２つのカフ１Ｒ，２Ｒを用い、カフ１Ｒの右腕に巻き、カフ２Ｒを右足首に巻いて計測を行なう。

計測を行なうにあたっては先ず、右腕に巻いたカフ１Ｒを血圧計測用に、例えば２００ｍｍＨｇまで加圧し（ステップｂ１）、そのカフ圧を徐々に下げながら血圧計測を行ない（ステップｂ２）、血圧計測後カフ１Ｒのカフ圧を大気圧まで減圧する（ステップｂ３）。その後、入力／指示部２１からあらかじめ指示入力された待機時間だけ待機する（ステップｂ４）。これは、血圧計測時に右腕を圧迫したときの影響が収まり正確な脈波速度計測を行なうことができる状態になるのを待つためである。

その待機時間経過後、右腕に巻かれたカフ１Ｒと右足首に巻かれたカフ２Ｒを、今回計測した血圧のうちの拡張期圧（最低血圧）よりも最低限２０ｍｍＨｇ低い値、例えば、拡張期圧が６５ｍｍＨｇであったときは４５ｍｍＨｇ以下の値、例えば４０ｍｍＨｇあるいは３０ｍｍＨｇに加圧する。このとき、拡張期圧よりも４０ｍｍＨｇ以上低いカフ圧に制御すると脈波速度計測時に血圧を圧迫することが一層少なくて済み好ましい。カフ圧の下限値は脈波を検出することのできる程度、すなわち１０ｍｍＨｇ程度である。

ステップｂ５で２つのカフ１Ｒ，２Ｒのカフ圧が目標値（例えば４０ｍｍＨｇ）まで加圧されると、その状態が維持されたまま、２つのカフ１Ｒ，２Ｒの脈波からＰＷＶが計測され（ステップｂ６）、その後２つのカフ１Ｒ，２Ｒのカフ圧が大気圧まで減圧され（ステップｂ７）、演算・表示等が行なわれる（ステップｂ８）。ステップｂ８の演算例については後述する。

ここでは、血圧計測が先に行なわれ、その血圧計測により得られた拡張期圧から脈波速度計測時のカフ圧が求められる。この場合、脈波速度計測時のカフ圧をその時の血圧に応じて適切に求めることができる。ただし血圧計測の直後に脈波速度計測を行なうと血圧計測時に右腕を圧迫した影響で脈波が正確に検出できないおそれがあるので、血圧計測後指定された時間待機することでその悪影響を取り除いている。

図１０に血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第３シーケンスを示すフローチャートである。

ここでは、図５に示す４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌを用い、それら４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌを、それぞれ右腕、左腕、右足首および左足首に巻き、それら４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌを使って計測を行なう。

ここでは、先ず、右腕に巻いたカフ１Ｒと右足首に巻いたカフ２Ｒを脈波計測用の目標値、例えば２０ｍｍＨｇにまで加圧し（ステップｃ１）、それら２つのカフ１Ｒ，２Ｒの脈波からＰＷＶを計測し（ステップｃ２）、その後、それら２つのカフ１Ｒ，２Ｒのカフ圧を大気圧にまで減圧する（ステップｃ３）。

次に、今度は左腕に巻いたカフ１Ｌと左足首に巻いたカフ２Ｌを、目標値、例えば２０ｍｍＨｇにまで加圧し（ステップｃ４）、それら２つのカフ１Ｌ，２Ｌの脈波からＰＷＶを計測し（ステップｃ５）、その後それら２つのカフ１Ｌ，２Ｌのカフ圧を大気圧にまで減圧する（ステップｃ６）。さらにそれに続いて、右腕に巻いたカフ１Ｒを血圧計測用に例えば２００ｍｍＨｇにまで加圧し（ステップｃ７）、そのカフ１Ｒのカフ圧を徐々に下げながら血圧計測を行ない（ステップｃ８）、拡張期圧の計測まで終わるとそのカフ１Ｒのカフ圧を大気圧にまで減圧し（ステップｃ９）、演算・表示等が行なわれる（ステップｃ１０）。ステップｃ１０の演算例については後述する。

ここでは、右腕、右足首の脈波からＰＷＶを計測し、また左腕、左足首の脈波からもＰＷＶを計測しているが、それらを同時に行なうのではなく順次に行なうことにより、血管の圧迫あるいは閉塞による悪影響を最小限に抑えられ、正確な測定が行なわれる。

尚、この図１０に示す第３シーケンスでは、血圧計測は右腕のみで行なっているが右腕と左腕との双方で行なってもよい。

図１１は、血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第４シーケンスを示すフローチャート、図１２は、この第４シーケンスに従って計測を行なうときのカフ圧の時間変化を示す図である。

ここでは、図５に示す４つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌのうちの３つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒを用い、各カフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒをそれぞれ右腕、左腕、右足首に巻いて計測を行なう。

ここでは先ず、右腕に巻いたカフ１Ｒと右足首に巻いたカフ２Ｒを、脈波速度計測時の目標値である例えば１０ｍｍＨｇにまで加圧し（ステップｄ１）、さらに、右腕に巻いたカフ１Ｌを血圧計測時のカフ圧である、例えば２００ｍｍＨｇにまで加圧し（ステップｄ２）、右腕と右足首に巻いたカフ１Ｒ，２Ｒの脈波からＰＷＶを計測すると同時に、左腕に巻いたカフ１Ｌのカフ圧を徐々に下げながら血圧計測を行なう（ステップｄ３）。その後、それら３つのカフ１Ｒ，１Ｌ，２Ｒのカフ圧を大気圧にまで減圧し（ステップｄ４）、演算・表示等を行なう（ステップｄ５）。演算例についてはこの後説明する。

この図１１に示す第４シーケンスに従えば、ＰＷＶと血圧との双方が互いに悪影響を及ぼすことなく同時に高度に計測され、したがって計測に要する時間が短時間で済む。

次に、図７、図９〜図１１に示す第１〜第４シーケンスにおける演算（ステップａ７，ｂ８，ｃ１０，ｄ５）の例について説明する。

ここでは、計測されたＰＷＶと血圧との双方を用いて以下の演算を行ない、血管の硬化度を表わす評価値が求められて表示される。

上記のようにして計測された脈波速度（ＰＷＶ）は、十分な精度で、Ｍｏｅｎｓ−Ｋｏｒｔｅｗｅｇの式

で表わすことができることが知られている（前掲の非特許文献１参照）。ここで、ｋは常数、Ｄ／ΔＤは血管弾性率（Ｄ：血管径、ΔＤ：血管径の変位）である。

また、血管径と血圧に関しては、式
（Ｄ／ΔＤ）・ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）＝β（ｃｏｎｓｔａｎｔ） …（４）
が成り立つことが知られている（前掲の非特許文献１参照）。

ここで、Ｄ／ΔＤは、（３）式の場合と同じく血管弾性率（Ｄ：血管径、ΔＤ：血管径の変位）であり、Ｐｓ，Ｐｄは、それぞれ、収縮期圧（最大血圧）、拡張期圧（最小血圧）である。このβは、ある特定の症例のある特定部位の血管についての一定値であり、その症例のその部位の血圧が変化すると、値βを一定に保つように血管径が変化することを意味している。

従来、上記（３）式と（４）式の双方が知られてはいたが、これら（３）式と（４）式とを結合することにより、脈波速度検査法の欠点、すなわち、測定した脈波速度を図４に示すような補正カーブを用いて補正する必要があり、そのため特定の部位の脈波速度検査しか行ない得ないという欠点を克服することができるという点に想い到った例は存在しない。

そこで、ここでは、上記（３）式を２乗し、その２乗した（３）式中のＤ／ΔＤに（４）式を代入して整理すると、
ＰＷＶ²・ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）＝ｋ²β …（５）
この（５）式は、ＰＷＶを測定するとともに血圧（収縮期圧（最大血圧）Ｐｓと拡張期圧（最小血圧）Ｐｄ）を測定してそれらの測定結果を（５）式に代入するだけで、図４に示すような補正カーブに従った補正を行なうことなく、測定部位に応じた値であるｋ²βを求めることができることを意味している。換言すると、（５）式は、動脈硬化の進行度合の診断のための評価値として採用することができ、その評価値ｋ²βを求めるためには、従来と同様、ＰＷＶの測定と血圧測定とで十分であることを意味している。

この（５）式に従った検査法を採用すると、図４に示すような補正カーブをあらかじめ求めておいてその補正をカーブを元に補正するという操作は不要であり、したがって身体のどの部位にも適用することができる。

尚、ここでは、ＰＷＶとＰｓ，Ｐｄを測定し（５）式に従ってｋ²βを求めることは説明したが、ｋ²βを求める代わりに、ｋは既知の常数であるためβを求めたり、あるいは（５）式の左辺ＰＷＶ²・ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）によって影響を受ける値を求めるための演算式を定義しておいて、その演算式に従う値を求めてもよい。

ここでは、先ず第１段階として、評価値Ｖ１を、
Ｖ１＝ｌｎ（Ｐｓ／Ｐｄ）・１／ｋ²・ＰＷＶ² …（６）
の演算式で定義する。

ここで、Ｐｓ，Ｐｄは、測定対象部位の収縮期圧、拡張期圧であり、ｋは既知の常数であり、ＰＷＶは、測定対象部位の脈波速度である。ここでこの（６）式に代入される脈波速度ＰＷＶは、血圧による補正（図４参照）を行う前の脈波速度である。

図１３は、従来法としての脈波速度と、上記（６）式に基づく評価値Ｖ１との対応関係を示す図である。横軸は、図４に示す補正カーブに従って補正された拡張期圧（最小血圧）８０ｍｍＨｇのときの脈波速度であり、縦軸は、（６）式に基づいて算出された評価値Ｖ１である。プロットされた各点は症例１つずつを表わしている。

評価値Ｖ１とＰＷＶの関係は、ここでは測定誤差等を考慮し、図１３に示すように直線で近似する。さらにその直線が原点を通り、斜め４５°の直線となるように座標変換を行なう。

図１４は、このような座標変換を行なった後の、従来法による脈波速度（横軸）と、評価値Ｖ２（座標変換後）との対応関係を示す図である。

ここで、図１、図２を参照して説明した脈波速度測定法は、頸動脈と大腿動脈における脈波を測定する測定法であるが、図１３〜図１４に示す各症例は、図２を参照して説明した測定法によるＰＷＶと、（６）式を用いて得られたＶ１または下記の（７）式を用いて得られたＶ２の相関をあらわしたものである。

ここでは、足関節動脈については双方とも脈波測定を行なうこととし、もう一方については頸動脈の脈波を測定したときと上腕動脈の脈波を測定したときの、Ｔ＋ｔ（図２（Ｂ）参照）の時間について説明する。

図１５は、頸動脈の脈波を測定したときの時間（Ｔ＋ｔ）（横軸）と上腕動脈の脈波を測定したときの、Ｔ＋ｔの時間（縦軸）との関係を示すグラフである。

横軸の時間と縦軸の時間はかなり近似してはいるが、多少の相違点が存在する。

そこで、これらを考慮し、評価値Ｖ２として、

を採用する。

ここで、Ｌは脈波速度測定区間の血管長であり、ａ，ｂ，ａ１，ｂ１は、図１３に示す直線の式を、
ｙ＝ａｘ−ｂ
とし、図１５に示す直線の式を
ｙ＝ａ１・ｘ＋ｂ１
としたときの各値ａ，ｂ，ａ１，ｂ１である。

図１３、図１５に示す例では、それぞれ、
ａ＝２．６９０８
ｂ＝１３．７０７
ａ１＝０．９８７２
ｂ１＝０．７６２７
である。

（８）式に示す演算式を採用すると、頸動脈に代えて上腕動脈の脈波を測定したときに、頚動脈を測定したときと同等の値であって、しかも、従来法のＰＷＶ（最小血圧８０ｍｍＨｇに換算）と同等の値を持つ評価値Ｖ２が算出される。

血管の硬化度の評価値として上記（６）式で表わされる評価値Ｖ１を採用してもよいが、（７）式で表わされる評価値Ｖ２を採用することがより好ましい。なぜならば、血管の硬化の程度が同一であるときに従来法のＰＷＶと同じ評価値が求められるように演算式を定義しておくと、従来法のＰＷＶの値に慣れている医師等にとってその評価値を参考にして動脈硬化を伴う各種の病気の診断を行い易いからである。

次に、（６）式あるいは（７）式を用いて評価値を求める際の血圧について説明する。

これまでは、測定対象部位の血圧（収縮期圧Ｐｓと拡張期圧Ｐｄ）を測定して、その血圧を（６）式あるいは（７）式に代入する旨説明したが、測定対象部位のうちのどの点の血圧を代入するかが問題となる。具体的には脈波速度ＰＷＶを測定した区間の中央点の血圧を採用することが好ましいが、例えば上腕の血圧値で代用してもよい。

このようにして求められた評価値は、図１に示す表示部１６に表示され、あるいは、記録部１７でプリント出力され、動脈硬化の診断に供せられる。

脈波速度測定法の一例を示す模式図である。 脈波速度測定法のもう１つの例を示す模式図である。 最小血圧（拡張期圧）と大動脈脈波速度との関係を示すグラフである。 脈波速度補正カーブを示した図である。 本発明の一実施形態の生体計測装置の構成を表わすブロック図である。 図５の生体検出装置を構成するカフ圧制御部の構成を示す図である。 血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第１シーケンスを示すフローチャートである。 図７に示す第１シーケンスに従って計測を行なう間のカフ圧の変化を示す図である。 血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第２シーケンスを示すフローチャートである。 血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第３シーケンスを示すフローチャートである。 血圧計測と脈波速度計測を行なうときの第４シーケンスを示すフローチャートである。 第４シーケンスに従って計測を行なうときのカフ圧の時間変化を示す図である。 従来法としての脈波速度と、上記（６）式に基づく評価値Ｖ１との対応関係を示す図である。 従来法による脈波速度（横軸）と、評価値Ｖ２（座標変換後）との対応関係を示す図である。 頸動脈の脈波を測定したときの時間（Ｔ＋ｔ）（横軸）と上腕動脈の脈波を測定したときの、Ｔ＋ｔの時間（縦軸）との関係を示すグラフである。

符号の説明

１Ｒ，１Ｌ，２Ｒ，２Ｌ カフ
１Ｒ１１，１Ｌ１１，２Ｒ１１，２Ｌ１１ 空気袋
１Ｒ１２，１Ｌ１２，２Ｒ１２，２Ｌ１２ カフ圧制御部
１０ カフ
１１ 空気袋
１２ カフ圧制御部
１３ 心音検出部
１３１ 心音マイク
１４ 心電検出部
１４１ 電極
１６ 表示部
１７ 記録部
１８ 保存部
１９ 音発生部
２０ 通信部
２１ 入力／指示部
３０ 演算制御部
１００ 生体計測装置
１２１ 制御部
１２２ ポンプ駆動部
１２３ ポンプ
１２４ 排気弁制御部
１２５ 排気弁
１２６ 圧力センサ
１２７ 増幅器
１２８ エアホース
２００ 他の装置

Claims (9)

1. 血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、
   計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより該計測部位を加圧するカフと、
   前記カフに空気を送り込んで該カフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、
   前記カフ圧制御部に対しカフ圧を指示するカフ圧指示部とを備え、
   前記カフ圧指示部は、脈波速度計測時に、計測部位の拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低くかつ１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることを特徴とする生体計測装置。
2. 計測部位の血圧を計測した後に該計測部位の脈波速度を計測するシーケンス制御部を備え、
   前記カフ圧制御部は、脈波速度計測時に、脈波速度計測に先立って計測された拡張期圧よりも２０ｍｍＨｇ以上低くかつ１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることを特徴とする請求項１記載の生体計測装置。
3. 血圧計測後脈波速度計測までの待ち時間を設定する待ち時間設定部を備え、
   前記シーケンス制御部は、計測部位の血圧を計測し、前記待ち時間設定部で設定された待ち時間経過した後に脈波速度を計測するものであることを特徴とする請求項２記載の生体計測装置。
4. 血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、
   計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより該計測部位を加圧するカフと、
   前記カフに空気を送り込んで該カフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、
   前記カフ圧制御部に対しカフ圧を指示するカフ圧指示部とを備え、
   前記カフ圧指示部は、脈波速度計測時に、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上のカフ圧を指示するものであることを特徴とする生体計測装置。
5. カフ圧を設定するカフ圧設定部を備え、前記カフ圧指示部は前記カフ圧設定部で設定されたカフ圧を指示するものであって、
   前記カフ圧設定部は、脈波速度計測時のカフ圧として、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上の範囲内のカフ圧のみ設定可能なものであることを特徴とする請求項４記載の生体計測装置。
6. 前記カフ圧設定部は、４０ｍｍＨｇ以下１０ｍｍＨｇ以上の範囲内のいずれかの固定値であるカフ圧を設定するものであることを特徴とする請求項４記載の生体計測装置。
7. 脈波速度を計測する生体計測装置において、
   両腕と両足とのそれぞれに巻回されて空気が送り込まれることにより巻回された各部位を加圧する４つのカフと、
   前記カフに空気を送り込んで該カフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、
   脈波速度計測時に、前記カフ圧制御部に、両腕および両足に巻回された４つのカフの圧力を、同時には、両腕のうちの一方の腕、および両足のうちの一方の足のみ加圧されるように指示するシーケンス制御部を備えたことを特徴とする生体計測装置。
8. 血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、
   計測部位に巻回されて空気が送り込まれることにより該計測部位を加圧するカフと、
   前記カフに空気を送り込んで該カフの圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、
   脈波速度を計測し該脈波速度の計測に続いて血圧を計測するシーケンス制御部とを備えたことを特徴とする生体計測装置。
9. 血圧と脈波速度を計測する生体計測装置において、
   両腕と、少なくとも一方の足とのそれぞれに巻回されて空気が送り込まれることにより巻回された各部位を加圧する少なくとも３つのカフと、
   前記カフに空気を送り込んで各カフ内の圧力を指示を受けた圧力に制御するカフ圧制御部と、
   前記カフ圧制御部に、前記両腕のうちの一方の腕と一方の足が脈波速度計測用に加圧されるとともに前記両腕のうちの他方の腕が血圧計測用に加圧されるように各カフの圧力を指示するカフ圧指示部とを備えたことを特徴とする生体計測装置。

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