JP2008073088A - 血管硬化計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成、小型、かつ安価に構築され、一般家庭等において、日常的に血管の力学健全性を計測可能な血管硬化計測システムの提供を課題とする。
【解決手段】被験者Ｈの頸部３１の頸動脈近傍に当接され、該頸動脈の脈動を検知可能な圧電素子センサからなる脈動検知センサ９と、被験者Ｈの心臓近傍表面に当接され、心臓の拍動を検知可能な圧電素子センサからなる心拍検知センサ１０と、脈動検知センサ９及び心拍検知センサ１０とそれぞれマイク端子１１を介して接続された携帯電話を利用した第一計測部本体２と、第一計測部本体２とインターネットＮを通じて相互に接続され、医療機関Ｍに設置され、第一計測部本体２との間で各種データの送受が可能な第二計測部本体３とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、血管硬化計測システムに関するものであり、特に頸動脈或いは手首動脈等の脈動を計測し、血管の力学的健全性を示す血管硬化度を計測する血管硬化計測システムに関するものである。

従来から、高脂血症等によって引起こされる動脈硬化の度合いを判定するために、血管の硬さに相当する血管の力学健全性を計測することが行われている。特に、血管の硬さを非侵襲的に計測するための方法として、１）脈波伝播速度（ＰＷＶ）測定法（特許文献１参照）、２）血管壁肥厚測定法（ＩＭＴ）、３）超音波断層像によるもの（特許文献２参照）が知られている。

さらに詳細に説明すると、ＰＷＶ測定法は、離れた二点での脈波の到達時間差と二点間の距離から脈波の伝播速度を求め、これを血管内皮機能の評価指標とするものである。

一方、ＩＭＴ法及び超音波断層像によるものは、超音波診断装置を利用し、鮮明な血管像を捉え、得られた血管像から血管壁厚さ（ＩＭＴ）の厚さを計測したり、血管径の変化量と血圧から動脈の力学的性質を計測するものである。

特許第３５９０５８３号公報 特開２００５−１８５５７５号公報

しかしながら、上述した血管の力学健全性を計測するものは下記に掲げるような問題点を生じることがあった。すなわち、ＰＷＶ測定法は、被験者の手足の２カ所にそれぞれ振動センサを装着するものであり、その振動センサ間の距離は身長の約１／３になることがあった。すなわち、これにより得られる値は、測定区間動脈の平均値として求められるものであった。ここで、動脈硬化の進行は、身体全体よりも、例えば、頸動脈などの局所的に進行することが知られている。そのため、ＰＷＶ測定法によって得られた値は、あくまでも平均値に過ぎず、動脈硬化の進行状況を正確に計測することはできなかった。

一方、超音波診断装置による超音波画像を利用して計測するものは、計測対象を狭い範囲で限定することができ（例えば、頸動脈）、高い精度で血管硬化度を計測することができるものであった。しかしながら、これらは専用の医療機器が必要となり、さらに、得られた血管像から血管壁の厚さを決定したりすることは、医師等の専門的な技術及び知識を有する人に限られていた。そのため、一般の人々が日常的に、手軽に血管の力学健全性を測定することはできなかった。

そこで、本発明は、上記実情に鑑み、高価な医療機器を必要とすることなく、比較的簡易な構成、小型、かつ安価に構築され、一般家庭等において、日常的に血管の力学健全性を計測可能な血管硬化計測システムの提供を課題とするものである。

上記の課題を解決するため、本発明の血管硬化計測システムは、「被験者の動脈近傍に当接され、該動脈の脈動を検知可能な脈動センサと、前記脈動センサと電気的に接続され、検知された前記脈動を脈動−時間波形で示す脈動データを受付可能な計測部本体とを具備し、前記計測部本体は、前記被験者の年齢及び性別を含む被験者基礎情報を入力するための基礎情報入力部と、前記脈動センサから送出された前記脈動データの周波数解析を行う脈動波形解析手段と、基準となる健康被験者について計測された前記脈動データを周波数解析し、年齢及び性別に応じて標準化した標準化脈動データをデータベース化して記憶する標準化データ記憶手段と、入力された前記被験者基礎情報に基づいて、前記被験者の年齢及び性別に対応する前記標準化脈動データを前記標準化データ記憶手段から抽出する標準化データ抽出手段と、周波数解析された解析脈動データ及び抽出された前記標準化脈動データを比較する脈動データ比較手段と、前記脈動データ比較手段に基づいて、前記被験者の血管硬化度を決定する硬化度決定手段と、決定された前記血管硬化度に係る硬化度データを信号制御して表示する第一表示制御手段と」を主に具備して構成されている。

ここで、脈動センサとは、例えば、周知の圧電素子センサ等を用いることが可能であり、動脈の脈動を電気信号に変換し、脈動の大きさと時間との関係を示す脈動−時間波形のデータとしてそれぞれ捉えることができるものである。なお、これにより得られる脈動データは、検知可能な大小の脈動を全て含むため、多くの周波数成分及びノイズが混在したものである。なお、動脈とは、例えば、被験者の頸部に位置する頸動脈、或いは手首に位置する手首動脈等を挙げることができる。すなわち、従来から医師や看護師等が脈拍を計測するために手指を添えて当てる部位であれば、特に構わない。しかしながら、強い脈動を検知することができ、また検知作業が容易となるため、頸動脈に装着するものが特に好適と思われる。なお、得られた脈動−時間波形のうち、脈動の変位を二回微分することによって得られた加速度脈波を利用し、加速度脈波−時間波形として示すものであっても構わない。

また、脈動波形解析手段とは、得られた脈動データから、予め規定した任意の時間範囲（例えば、１秒間）を抽出し、抽出した波形データについて含まれる周波数解析を行うものである。これにより、周波数毎の成分分布が求められる。なお、脈動−時間波形から周波数解析を行う手法としては、既知の手法を用いることが可能であり、一般的なＦＦＴ（高速フーリエ変換）、自己回帰型のＭＥＭ（最大エントロピー法）、ＡＲ（自己回帰）モデル、ＡＲＭＡ（自己回帰−移動平均）モデルなどが例示される。さらに、時間周波数解析の手法として、ＳＴＦＴ（短時間フーリエ変換）、Ｗａｖｅｌｅｔ変換、或いはＷｉｎｇｅｒ分布などを用いることも可能である。

また、標準化データ記憶手段とは、予め複数の健康被験者に対して実施した計測結果を周波数解析し、年齢及び性別毎にデータベース化したものであり、被験者の解析脈動データとの比較を行い、血管硬化度の判定するための基準となるものである。ここで、拍動によって動脈は拡張及び収縮を繰り返すが、その振動、つまり脈動の中には、それにより励起された細かく、かつ小さな振動成分が重畳して存在している。この細かい振動成分は、血管の有する固有振動数に依存した変調を受けるが、一般に、物質は硬い物質になるほど高い固有振動数を持つため、血管が硬化する程、脈動には高い周波数成分が含まれることになる。そこで、例えば、低い周波数成分量に対する高い周波数成分量の比を求めることにより、血管硬化度を示すことが可能となる。一般的な傾向として、動脈硬化の進んだ高齢者層は、若年者層よりも、低い周波数成分量に対する高い周波数成分量の比は大きくなる。

さらに、脈動データ比較手段とは、入力された被験者基礎情報に基づいて抽出された年齢及び性別で標準化されたデータ（標準化脈動データ）と、周波数解析された解析脈動データとを比較するものである。ここで、比較の具体的手法について説明すると、例えば、上述した脈動波形における低い周波数成分量に対する高い周波数成分量の比を比較対象とすることが想定される。すなわち、得られる比が近似する場合には、実年齢に相応の血管硬化度を有するものと判断され、一方、係る比に大きな違いがある場合には、実年齢よりも血管年齢が若い、或いは老いているのいずれかに偏っていることになる。そして、係る比の差に応じて血管硬化度が決定され、その結果が表示される。なお、血管硬化度の表示
は、例えば、血管年齢を数値で表すものや、或いは解析脈動データと標準化脈動データに係る波形を重ね合わせて表示するものなどがある。

したがって、本発明の血管硬化計測システムによれば、超音波診断装置等の複雑な機器を利用することなく、頸動脈の脈動を波形化し、予め標準化された標準化脈動データと比較することにより、個々の被験者の血管硬化度を標準化脈動データからの偏位に基づいて決定することが可能となる。

さらに、本発明の血管硬化計測システムは、上記構成に加え、「前記被験者の心臓近傍表面に当接され、前記心臓の拍動を検知する心拍検知センサをさらに具備し、前記心拍検知センサと電気的に接続され、検知された前記心臓の拍動ー時間波形で示される拍動データを受付可能な前記計測部本体は、前記心拍検知センサから送出された前記拍動データの周波数解析を行う拍動波形解析手段と、周波数解析された解析拍動データ及び抽出された標準化拍動データを比較する拍動データ比較手段とをさらに備え、前記標準化データ記憶手段は、前記健康被験者について計測された前記拍動データを周波数解析し、年齢及び性別に応じて標準化した標準化拍動データをデータベース化して記憶し、前記標準化データ抽出手段は、入力された前記被験者基礎情報に基づいて、前記被験者の年齢及び性別に対応する前記標準化拍動データを前記標準化データ記憶手段から抽出し、前記硬化度決定手段は、前記脈動データ比較手段及び前記拍動データ比較手段に基づいて、前記被験者の血管硬化度を決定する」ものであっても構わない。

ここで、心拍検知センサとは、脈動センサと同様に、例えば、周知の圧電素子センサ等を用いることが可能であり、心臓の拍動を電気信号に変換し、脈動（拍動）の大きさと時間との関係を示す拍動−時間波形のデータとして取られることができるものである。なお、脈動データと同様に、得られる拍動データは、検知可能な大小の拍動を全て含むため、多くの周波数成分及びノイズが混在したものである。さらに、計測箇所の違いによって計測時間の違いは見られるものの、脈動センサ及び心拍検知センサのそれぞれによって得られ
波形は、いずれも近似したものとなると思われる。なお、脈動−時間波形と同様に、拍動の変位を二回微分することによって得られた加速度拍動を利用し、加速度拍動−時間波形として示すものであっても構わない。

また、拍動波形解析手段とは、前述した脈動波形解析手段と同様の手法が用いられ、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、自己回帰型のＭＥＭ（最大エントロピー法）、ＡＲ（自己回帰）モデル、ＡＲＭＡ（自己回帰−移動平均）モデルなどが例示される。さらに、時間周波数解析の手法として、ＳＴＦＴ（短時間フーリエ変換）、Ｗａｖｅｌｅｔ変換、或いはＷｉｎｇｅｒ分布等が利用可能である。

また、標準化データ記憶手段とは、予め複数の健康被験者に対して実施した計測結果を周波数解析し、年齢及び性別毎にデータベース化したものであり、上述の標準化脈動データと同様に、被験者の解析拍動データとの比較を行い、血管硬化度の判定するための基準となるものである。

また、拍動データ比較手段とは、入力された被験者基礎情報に基づいて抽出された年齢及び性別で標準化されたデータ（標準化拍動データ）と、周波数解析された解析拍動データとを比較するものである。なお、比較の具体的手法については、既に頸動脈の脈動に係る解析脈動データと標準化脈動データとの比較と略同一であるため、ここでは説明を省略する。

したがって、本発明の血管硬化計測システムによれば、脈動センサによる頸動脈の脈動に係る脈動データの他に、心臓の拍動に係る拍動データを得ることが行われる。ここで、拍動データは、前述したように、同時記録の場合には、各センサの装着位置の違いによって、タイミングの差異は見られるものの、脈動データと略同一の波形を示すことが確認されている（詳細については後述）。そのため、上述した解析脈動データを利用した血管硬化度の決定の際に、本処理によって得られた拍動データを周波数解析した解析拍動データと標準化拍動データとの間の比較結果を組合わせることにより、血管硬化度の値の精度が良くなる。

さらに、本発明の血管硬化計測システムは、上記構成に加え、「前記計測部本体は、前記脈動センサ及び前記心拍検知センサの少なくともいずれか一方が接続可能なマイク端子と、前記基礎情報入力部として機能する操作部と、前記血管硬化度を表示するディスプレイ部とを備える携帯電話を含む携帯情報端末が利用される」ものであっても構わない。

したがって、本発明の血管硬化計測システムによれば、計測部本体として、携帯電話等の携帯情報端末が利用される。すなわち、現在市販されている携帯電話等は、音声入力用のマイク端子や、メール送信等の際に利用され、文字及び映像などの各種データを表示可能な液晶パネルからなるディスプレイ、及び電話番号や文字入力の際に使用する複数のボタンからなる操作部等を主構成として有している。また、携帯電話の内部には、コンピュータのＣＰＵに相当する演算部や半導体体メモリ等の記憶部、さらにはデータ送信またはインターネット接続用の通信手段を備えた非常に高機能化したものである。

そこで、これらの携帯電話、ＰＤＡ、及び小型ノートパソコン等の携帯情報端末を、上記計測部本体、或いは計測部本体の一機能として利用する。ここで、携帯電話に装備されているマイク端子は、一般的にステレオ音声に対応可能なものが主流であり、このマイク端子のそれぞれ左右それぞれの音声入力用のコネクタに上述の脈動センサ及び心拍検知センサをそれぞれ接続し、脈動データ及び拍動データを電気的に入力することができる。なお、携帯電話等の備えられている通信機能（通信手段）を利用し、決定した血管硬化度を示す硬化度データを予め契約した病院等の医療機関に備えられたサーバーに被験者基礎情報とともに送信し、これを蓄積することにより、係る医療機関で被験者毎の健康管理に役立てるようにするものであっても構わない。

さらに、本発明の血管硬化計測システムは、上記構成に加え、「前記計測部本体は、相互に通信ネットワークを介して接続され、携帯電話を含む携帯情報端末によって形成される第一計測部本体、及び前記第一計測部本体とデータの送受可能な第二計測部本体に分離して形成され、前記脈動センサ及び前記心拍検知センサの少なくともいずれか一方と接続された前記第一計測部本体は、受付けた前記脈動データ及び前記拍動データの少なくともいずれか一方を、前記通信ネットワークを介して前記第二計測部本体に送出し、かつ前記第二計測部本体から送出された前記血管硬化度の前記硬化度データを受付る第一データ送受信手段をさらに備え、前記第二計測部本体は、前記第一計測部本体から前記通信ネットワークを介して送出された前記脈動データ及び前記拍動データの少なくともいずれか一方を受付け、かつ決定した前記血管硬化度の前記硬化度データを、前記通信ネットワークを介して前記第二計測部本体に送出する第二データ送受信手段を」備えるものであっても構わない。

したがって、本発明の血管硬化計測システムによれば、計測部本体を第一計測部本体及び第二計測部本体のそれぞれ二つに分離可能に形成している。そして、第一計測部本体に既出の携帯情報端末を利用している。これにより、脈動センサ、心拍検知センサ、及び第一計測部本体（携帯電話）の構成を組合わせたもので、被験者の脈動等のデータを取得し、さらに該データを第二計測部本体の送出し、決定された血管硬化度の硬化度データを受付け、これを表示することが可能となる。すなわち、携帯電話等の小型の携帯情報端末は、処理能力や記憶容量が限られることがあり、上記に示すような処理を全て実施することは困難な場合が想定される。そこで、上記の計測部本体の一部機能のみを携帯情報端末に分割し、高度な処理能力や大容量の記憶容量を要する処理及び機能を、病院等の医療機関に設置されたサーバなどに受け持たせることにより、処理能力の劣る携帯電話等であっても、本発明のシステムにおける優れた効果を享受することが可能となる。

一方、第二計測部本体は、個々の第一計測部本体から送出された脈動データ等を受付け、周波数解析を行い、標準化されたデータとの比較を行い、血管硬化度を決定し、再び第一計測部本体に硬化度データを送出することを行う。これにより、第二計測部本体には、複数の被験者のデータが集積されることになり、予め記憶されている標準化データを当該データに基づいて更新することも可能となる。その結果、標準化されたデータの精度が高くなり、それに併せて血管硬化度の決定の信頼性も高くなる。さらに、複数の第一計測部本体に対し、一つの第二計測部本体を有する構成であるため、システム全体のコストを抑えることが可能となる。

さらに、本発明の血管硬化計測システムは、上記構成に加え、「前記脈動波形解析手段及び前記拍動波形解析手段の少なくともいずれか一方は、フーリエ解析による周波数解析を行う」ものであっても構わない。

したがって、本発明の血管硬化計測システムによれば、周波数解析を行う際に最も一般的なフーリエ解析が用いられる。ここで、フーリエ変換は、時系列関数を周波数域の関数へ変換するものであり、ある関数について、どのような周波数成分がどの程度含まれているかを示すことができるものである。

本発明の効果として、従来の超音波診断装置等の高度な医療機器を使用することなく、簡易に血管硬化度の計測が可能となる。特に、計測部本体または第一計測部本体として、携帯電話等の携帯情報端末を採用することにより、高いコストを掛けることなく、一般家庭などで日常的な計測が可能となる。さらに、携帯電話の通信機能を利用することにより、解析した結果を送信し、病院等に設置されたサーバーに、被験者自身の医療情報として残すことができる。また、携帯電話の処理能力に制限がある場合には、携帯電話をデータの送受信及び結果の表示手段として用い、複雑な処理が必要となる周波数解析等の処理は、分離した第二計測部本体で実行させることができる。

以下、本発明の一実施形態の血管硬化計測システム１（以下、単に「計測システム１」と称す）について、図１乃至図７に基づいて説明する。ここで、図１は本実施形態の計測システム１の概略構成を示す説明図であり、図２は第一計測部本体２及び第二計測部本体３の機能的構成を示すブロック図であり、図３は３９歳男性の（ａ）加速度脈波−時間波形、（ｂ）時間スケールを拡大した加速度脈波−時間波形、（ｃ）周波数解析後のパワースペクトルを示す説明図であり、図４は５９歳男性・３９歳男性・２２歳女性のそれぞれのパワースペクトルを重合わせたグラフであり、図５は心電図・拍動・脈動を同時記録した一例を示す説明図であり、図６は評価値と年齢・性別の分布を示す分布図であり、図７は第一計測部本体２及び第二計測部本体３のそれぞれの処理の流れを示すフローチャートである。なお、本実施形態の計測システム１は、計測部本体を第一計測部本体２及び第二計測部本体３の二つに分離して形成し、第二計測部本体３は、医療機関Ｍに設置されているものについて示すものである。

本実施形態の計測システム１は、図１に主として示すように、被験者Ｈの頸部３１の頸動脈（図示しない）の近傍に当接され、該頸動脈の脈動を検知可能な圧電素子センサからなる脈動検知センサ９と、被験者Ｈの心臓近傍表面に当接され、心臓の拍動を検知可能な圧電素子センサからなる心拍検知センサ１０と、脈動検知センサ９及び心拍検知センサ１０とそれぞれマイク端子１１を介して接続された第一計測部本体２と、第一計測部本体２とインターネットＮを通じて相互に接続され、医療機関Ｍに設置され、第一計測部本体２との間で各種データの送受が可能な第二計測部本体３とから主に構成されている。なお、本実施形態の計測システム１は、第一計測部本体２は、市販のインターネット接続機能を有する携帯電話を利用し、一方、第二計測部本体３は汎用のコンピュータを利用している。

さらに詳述すると、第一計測部本体２は、図２に示すように、その機能的構成として、脈動検知センサ９及び心拍検知センサ１０と接続したマイク端子１１と連結され、各センサ９，１０から送出された脈動データ４及び拍動データ５を受付ける入力インターフェイス１４と、血管硬化度を計測する被験者Ｈの年齢及び性別に係る被験者基礎情報１５を入力する基礎情報入力部１６と、入力された被験者基礎情報１５及び受け付けた脈動データ４、拍動データ５を、インターネットＮを通じて第二計測部本体３に送出するとともに、第二計測部本体３から送出される被験者の血管硬化度に係る硬化度データ１７を受付可能な第一データ送受信手段１８と、受付けた硬化度データ１７を信号制御し、表示するための第一表示制御手段１９と、硬化度データ１７を表示するためのディスプレイ部２０と、入力された被験者基礎情報１５、受け付けた脈動データ４及び拍動データ５、硬化度データ１７をそれぞれ記憶する半導体メモリからなる第一データ記憶手段３０ａとを具備している。ここで、基礎情報入力部１６は、携帯電話を操作するための各種ボタンが配された操作部が利用され、第一計測部本体２を操作するためのその他の指示及び命令を入力することもできる。また、第一データ送受信手段１８は、携帯電話にインターネット接続機能に相当し、ディスプレイ部２０は携帯電話の液晶ディスプレイに相当している。なお、インターネットＮが本発明における通信ネットワークに相当する。

一方、第二計測部本体３は、その機能的構成として、図２に示すように、第一計測部本体２とインターネットを通じて接続され、該第一計測部本体２から送出された被験者基礎情報１５、脈動データ４、及び拍動データ５を受付けるとともに、決定された被験者Ｈの硬化度データ１７を第一計測部本体２に送出する第二データ送受信手段２１と、受付けた脈動データ４を高速フーリエ変換によって周波数解析を行う脈動波形解析手段２２と、受付けた拍動データ５を高速フーリエ変換によって周波数解析を行う拍動波形解析手段２３と、複数の健康体の被験者に対して計測された脈動データ４及び拍動データ５をそれぞれ周波数解析し、年齢及び性別毎に分類し、標準化した標準化脈動データ８及び標準化拍動データ２４をそれぞれデータベース化して記憶する標準化データ記憶手段２５と、入力された被験者基礎情報１５に基づいて、標準化データ記憶手段２５から被験者の年齢及び性別に対応する標準化脈動データ８及び標準化拍動データ２４をそれぞれ抽出する標準化データ抽出手段２６と、周波数解析された解析脈動データ６及び抽出された標準化脈動データ８の定量的差違を比較する脈動データ比較手段２７と、周波数解析された解析拍動データ７及び抽出された標準化拍動データ２４の定量的差違を比較する拍動データ比較手段２８と、脈動データ比較手段２７及び拍動データ比較手段２８による比較血管に基づいて、被験者の血管硬化度を決定し、硬化度データ１７を作成する硬化度決定手段２９と、受付けた脈動データ４及び拍動データ５、解析した解析脈動データ６及び解析拍動データ７、及び決定された硬化度データ１７をそれぞれ被験者Ｈの被験者基礎情報１５に対応させて記憶する第二データ記憶手段３０ｂとを主に具備している。

ここで、第二計測部本体３は、前述したように、市販のパーソナルコンピュータを利用することが可能であり、記憶手段２５，３０ｂは、ハードディスクドライブ等の記憶装置を利用することが可能であり、第二データ送受信手段２１は、インターネットに接続するための通信機器を利用することが可能であり、その他各手段は、パーソナルコンピュータに搭載された中央処理制御装置（ＣＰＵ）によって達成することが可能である。なお、第二データ記憶手段３０ｂには、係るパーソナルコンピュータを予め定められた手順に従って制御するための計測システム制御用のソフトウェア（図示しない）が記憶されている。

次に、本実施形態の計測システム１を用いた被験者Ｈの血管硬化度の計測の一例について、主に図３乃至図７に基づいて説明する。最初に第一計測部本体２の基礎情報入力部１６を利用し、計測対象となる被験者Ｈの年齢及び性別に関する被験者基礎情報１５を入力する（ステップＳ１）。このとき、係る情報の他に、計測時の計測日時、予め当該被験者Ｈが登録されている場合には被験者Ｈを認識するための被験者認識番号等の入力を併せて行うものであっても構わない。そして、被験者基礎情報１５の入力が完了した後、被験者Ｈの頸部３１の頸動脈（図示しない）の位置に、脈動検知センサ９の略円盤状のセンサ部９ａを当接して装着し、さらに被験者Ｈの心臓近傍表面に心拍検知センサ１０の略円盤状のセンサ部１０ａを当接して装着する（ステップＳ２）。これにより、各センサ部９ａ，１０ａから延びた信号コード９ｂ，１０ｂが連結されたマイク端子１１を通じて脈動データ４及び拍動データ５の入力が可能となる。そして、第一計測部本体２の操作部（被験者基礎情報入力部１６に相当）を操作し、各データの検知及び取得を行う（ステップＳ３）。このとき、脈動検知センサ９等によるデータ４，５の取得は、例えば、５秒から１０秒程度の比較的短いものでよい。なお、取得された脈動データ４及び拍動データ５は、被験者基礎情報１５とともに、第一データ記憶手段３０ａに記憶される。

ここで、前述したように、市販の携帯電話のマイク端子１１は、ステレオ音声が入力可能なものがほとんどであるため、左右それぞれに入力された信号を第一データ記憶手段３０ａに独立して記憶することが可能となる。また、ここで取得された脈動データ４及び拍動データ５は、加速度脈波を縦軸に、計測時間を横軸にとった加速度脈波−波形として示すことができる（図３（ａ）参照）。なお、加速度脈波を二回積分することによって変位を示すこととなり、一方、変位を二回微分すれば加速度脈波を得ることができる。ここで、加速度脈波−波形が本発明における脈動−時間波形に相当する。

なお、脈動データ４による加速度脈波−時間波形と、拍動データ５による加速度拍動−時間波形（拍動−時間波形に相当）とは、心臓及び頸動脈の位置関係の違いから、時間軸において若干のずれが観察されるものの、ほぼ同一の波形を示すことが確認される（図５参照）。ここで、図５は最上段に心電図波形、中段に拍動データ５の波形、最下段に脈動データ４の波形を同時記録したものであり、

そして、取得した脈動データ４及び拍動データ５を、既に入力済みの被験者基礎情報１５とともに、第一データ送受信手段１８を介し、インターネットを通じて第二計測部本体３に送出する（ステップＳ４）。その後、第一計測部本体２は、第二計測部本体３から硬化度データ１７が送出されるまで待機する（ステップＳ５）。

一方、第二計測部本体３は、第一計測部本体２から脈動データ４等の送出の有無を検出する（ステップＴ１）。ここで、脈動データ４等の送出が第一計測部本体２から有り、これを検出する場合（ステップＴ１においてＹＥＳ）、第二計測部本体２は当該データ４等を受付ける（ステップＴ２）。一方、送出が検出されない場合（ステップＴ１においてＮＯ）、ステップＴ１の処理に戻り、検出の有無を継続する。

そして、受付けた脈動データ４及び拍動データ５に対し、それぞれ高速フーリエ変換を利用した周波数解析処理を行う（ステップＴ３、ステップＴ４）。ここで、係る高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を利用した周波数解析は、周知の解析技術であり、詳細について説明を省略する。なお、上述の脈動データ４等は、数秒から数十秒間計測されたものであり、実際の解析処理には脈動データ４の一部、例えば、任意の一秒間を抽出し、当該一秒間の波形に対して周波数解析処理が行われる。図３（ｂ）に任意の一秒間を抽出した加速度脈波−時間波形の時間拡大スケールを示す。そして、これに対し、高速フーリエ変換を実行することにより、各周波数帯域毎に分離された解析脈動データ６が作成される（図３（ｃ）参照）。なお、上記において脈動データ４の各波形について図示したが、同様の処理が拍動データ５に対しても実施され、解析拍動データ７が作成されている。さらに、同様の処理によって得られた２２歳・女性の脈動データ４のパワースペクトルを図５に示す。

また、第二計測部本体２は、脈動データ４等とともに受付けた被験者基礎情報１５に基づいて、予め年齢及び性別毎に標準化された標準化脈動データ８及び標準化拍動データ２４を標準化データ記憶手段２５のデータベースから抽出する（ステップＴ５）。ここで、標準化データ８，２４は、複数の健康体の被験者に対して実施した計測に基づいて作成されたものであり、年齢及び性別毎に脈動データ４及び拍動データ５を周波数解析した結果を記憶したものである。すなわち、年齢及び性別毎の平均値を示すものであり、後述する各比較手段を行うための基準となるものである。

ここで、上記処理によって得られた各年代毎のパワースペクトルを重ね合わせると、図５に示すようになる。これによると、年齢が高くなるに従って高い周波数帯域の成分が多くなり、一方、若年層は低い周波数帯域のパワースペクトルが大きくなることが確認される。

そして、周波数解析された解析脈動データ６と抽出された標準化脈動データ８とを比較し（ステップＴ６）、さらに解析拍動データ７と抽出された標準化拍動データ２４とを比較する（ステップＴ７）。ここで、データの比較手法は特に限定されないが、周波数分析された解析データ６，７と標準化データ８，２４とのそれぞれのパワースペクトラムの積分値の比較、換言すれば、面積値を比較することが行われる。具体的に示すと、下記式（１）に基づいて評価値を算出する。

評価値＝［３０〜５０Ｈｚの積分値］／［１０〜３０Ｈｚの積分値］・・（１）

ここで、”３０〜５０Ｈｚの積分値”とは、３０ヘルツから５０ヘルツの間の周波数帯域のパワースペクトルを積分したもの、すなわち、面積であり、一方、”１０〜３０Ｈｚの積分値”も同様に、１０ヘルツから３０ヘルツの間の周波数帯域のパワースペクトルを積分したものである。評価値は高周波帯域の積分値を低周波帯域の積分値で除したもので表される。

そこで、標準化データ記憶手段２５において予め記憶した標準化脈動データ８及び標準化脈動データ２４に、健康被験者の年齢及び性別毎の評価値（標準評価値）を算出し、これと実際の被験者Ｈに対して計測されたデータの評価値との比較を行う。すなわち、基準となる評価値とほぼ同じ、つまり、”計測評価値／標準評価値”が”１”に近似する場合には、実年齢に相応の血管硬化度を有することとなり、一方、”計測評価値／標準評価値”が”１”よりも大きい場合には、実年齢よりも血管の硬化が進んでおり、逆に”１”よりも小さい場合には、実年齢よりも血管の硬化が進んでいないと判断することができる。そして、この評価値とのずれ、換言すれば、積分値のずれを判断することにより、血管硬化度を判定することができる。なお、図６に、各年齢及び性別毎の評価値の分布が示されている。ここで、○は男性を表し、△は女性を表している。また、分布図中の右斜線で表された実線は、男女合わせた回帰直線を示している。なお、同様の処理を解析拍動データ７に対して行っている。

その後、解析脈動データ６及び解析拍動データ７のそれぞれの比較を総合的に判断し、血管硬化度が決定する（ステップＴ８）。このとき、解析脈動データ６及び解析拍動データ７は、それぞれ同等の重みを有するものであっても構わない。すなわち、解析脈動データ６及び解析拍動データ７によってそれぞれ算出された評価値からのずれを平均化して血管硬化度を決定するものであっても、或いは、解析脈動データ６及び解析拍動データ７のいずれか一方に重みをおいて決定するものであっても構わない。このため、実際に頸動脈から直接取得された脈動データ４及びその解析血管である解析脈動データ６に重きを置き、血管硬化度を決定してもよい。そして、決定された血管硬化度に係る硬化度データ１７を、送出先の第一計測部本体２に第二データ送信手段２１を介して送出する（ステップＴ９）。

このとき、第一計測部本体２は、第二計測部本体３から送出された硬化度データ１７の検出有無を判断し（ステップＳ５）、検出される場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、当該硬化度データ１７を受付け（ステップＳ６）、これを第一表示制御手段１９によって信号制御することで、ディスプレイ部２０に視覚化して表示する処理を行う（ステップＳ７）。ここで、硬化度データ１７の具体例を示すと、比較の結果求められた血管年齢を数値によって表示するもの、標準化データ８，２４との波形の比較をグラフで示すもの、或いは取得された脈動データ４等の各種データを任意に切替可能に表示するものであってもよい。

以上説明したように、本実施形態の計測システム１によれば、圧電素子からなる脈動センサ９及び心拍検知センサ１０を利用し、加速度脈波（加速度拍動）−波形を標準化データ８，２４と比較することによって、被験者Ｈの血管硬化度（血管年齢）を簡易に算出することができる。これにより、従来の超音波診断装置等の高度な医療機器を利用することなく、家庭等において日常的に血管硬化度の計測が可能となる。特に、計測部本体の一部機能として、現在幅広く普及している携帯電話を利用することにより、被験者Ｈは脈動センサ９及び心拍検知センサ１０を新たな負担するだけで済むため、導入コストを大幅に低減することができる。また、これらのセンサ９，１０は、圧電素子センサであり、現在工業的に大量に製造されるものであり、入手が容易なものである。

さらに、本実施形態の計測システム１によれば、自らの血管硬化度を求めるための脈動データ４等の各種データ及び解析結果等を、医療機関Ｍに設置された第二計測部本体３に随時蓄積することができる。これにより、日常生活において定期的に計測された結果を第二計装部本体３が記憶することにより、被験者Ｈの健康状態の改善或いは悪化の状況の把握が容易に行える。さらに、第二計測部本体３は、蓄積された各種データに基づいて、予め標準化した基準となる標準化データ８，２４を随時更新することが可能となる。その結果、比較手段２７，２８において行われる比較対象の標準化データ８，２４の精度がより高くなり、決定される血管硬化度の値の信頼性がより高められる。

以上、本発明について好適な実施形態を例示したが、本発明は係る実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

すなわち、本実施形態の計測システム１において、被験者Ｈの脈動データ４を左右のいずれか一方の頸動脈（図１においては、左頸動脈）から取得したものを示したがこれに限定されるものではなく、他方の頸動脈、或いは左右双方の頸動脈について脈動データ４をそれぞれ取得し、個々に独立して血管硬化度を決定するものであっても構わない。これにより、左右の頸動脈の血管硬化度に著しく差がある場合など、被験者Ｈが何らかの疾患に罹患している可能性が高いときの診断がより簡易に行え、疾患の早期発見に繋げることができる。また、脈動検知センサ９を頸動脈に対して装着するものを示したが、これに限定されるものではなく、その他の脈動を検知することができる部位、例えば、手首、脇下、肘の内側などの部位から脈動データ４を取得するものであっても構わない。

さらに、計測部本体を第一計測部本体２及び第二計測部本体３の二つに分離して形成したものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、携帯電話の記憶容量や処理能力に余裕がある場合などは、取得したデータ４，５を送信することなく、携帯電話の中央処理制御装置において各種処理を行い、単体で血管硬化度の決定を行うものであっても構わない。すなわち、計測部本体の機能を一つの携帯電話に持たせるものであっても構わない。また、通信ネットワークとしてインターネットＮを利用するものを示したが、これに限定されるものではなく、例えば、データ送受信の可能な携帯電話回線網を利用するものであっても構わない。

また、計測部本体または第一計測部本体として携帯電話を使用するものを示したが、これに限定されるものではなく、その他の一般的な携帯情報端末、或いは計測用の専用機器として構成するものであってよい。しかしながら、高機能化した現在の携帯電話を用いることにより、上記システムが簡易に、かつより安価に構築可能である優れた利点を有していることは明らかである。

本実施形態の計測システムの概略構成を示す説明図である。 第一計測部本体及び第二計測部本体の機能的構成を示すブロック図である。 ３９歳男性の（ａ）加速度脈波−時間波形、（ｂ）時間スケールを拡大した加速度脈波−時間波形、（ｃ）周波数解析後のパワースペクトルを示す説明図である。 ５９歳男性・３９歳男性・２２歳女性のそれぞれのパワースペクトルを重合わせたグラフである。 心電図・拍動・脈動を同時記録した一例を示す説明図である。 評価値と年齢・性別の分布を示す分布図である。 第一計測部本体及び第二計測部本体のそれぞれの処理の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

１ 計測システム（血管硬化計測システム）
２ 第一計測部本体（計測部本体）
３ 第二計測部本体（計測部本体）
４ 脈動データ
５ 拍動データ
６ 解析脈動データ
７ 解析拍動データ
８ 標準化脈動データ
９ 脈動検知センサ
１０ 心拍検知センサ
１５ 被験者基礎情報
１６ 基礎情報入力部
１７ 硬化度データ
１８ 第一データ送受信手段
１９ 第一表示制御手段（硬化度表示制御手段）
２１ 第二データ送受信手段
２２ 脈動波形解析手段
２３ 拍動波形解析手段
２４ 標準化拍動データ
２５ 標準化データ記憶手段
２６ 標準化データ抽出手段
２７ 脈動データ比較手段
２８ 拍動データ比較手段
２９ 硬化度決定手段
Ｈ 被験者
Ｎ インターネット（通信ネットワーク）

Claims (5)

1. 被験者の動脈近傍に当接され、該動脈の脈動を検知可能な脈動センサと、
   前記脈動センサと電気的に接続され、検知された前記脈動を脈動−時間波形で示す脈動データを受付可能な計測部本体と
   を具備し、
   前記計測部本体は、
   前記被験者の年齢及び性別を含む被験者基礎情報を入力するための基礎情報入力部と、
   前記脈動センサから送出された前記脈動データの周波数解析を行う脈動波形解析手段と、
   基準となる健康被験者について計測された前記脈動データを周波数解析し、年齢及び性別に応じて標準化した標準化脈動データをデータベース化して記憶する標準化データ記憶手段と、
   入力された前記被験者基礎情報に基づいて、前記被験者の年齢及び性別に対応する前記標準化脈動データを前記標準化データ記憶手段から抽出する標準化データ抽出手段と、
   周波数解析された解析脈動データ及び抽出された前記標準化脈動データを比較する脈動データ比較手段と、
   前記脈動データ比較手段に基づいて、前記被験者の血管硬化度を決定する硬化度決定手段と、
   決定された前記血管硬化度に係る硬化度データを信号制御して表示する第一表示制御手段と
   を具備することを特徴とする血管硬化計測システム。
2. 前記被験者の心臓近傍表面に当接され、前記心臓の拍動を検知する心拍検知センサをさらに具備し、
   前記心拍検知センサと電気的に接続され、検知された前記心臓の拍動ー時間波形で示される拍動データを受付可能な前記計測部本体は、
   前記心拍検知センサから送出された前記拍動データの周波数解析を行う拍動波形解析手段と、
   周波数解析された解析拍動データ及び抽出された標準化拍動データを比較する拍動データ比較手段と
   をさらに備え、
   前記標準化データ記憶手段は、
   前記健康被験者について計測された前記拍動データを周波数解析し、年齢及び性別に応じて標準化した標準化拍動データをデータベース化して記憶し、
   前記標準化データ抽出手段は、
   入力された前記被験者基礎情報に基づいて、前記被験者の年齢及び性別に対応する前記標準化拍動データを前記標準化データ記憶手段から抽出し、
   前記硬化度決定手段は、
   前記脈動データ比較手段及び前記拍動データ比較手段に基づいて、前記被験者の血管硬化度を決定すること
   を特徴とする請求項１に記載の血管硬化計測システム。
3. 前記計測部本体は、
   前記脈動センサ及び前記心拍検知センサの少なくともいずれか一方が接続可能なマイク端子と、
   前記基礎情報入力部として機能する操作部と、
   前記血管硬化度を表示するディスプレイ部と
   を備える携帯電話を含む携帯情報端末が利用されることを特徴とする請求項２に記載の血管硬化計測システム。
4. 前記計測部本体は、
   相互に通信ネットワークを介して接続され、携帯電話を含む携帯情報端末によって形成される第一計測部本体、及び前記第一計測部本体とデータの送受可能な第二計測部本体に分離して形成され、
   前記脈動センサ及び前記心拍検知センサの少なくともいずれか一方と接続された前記第一計測部本体は、
   受付けた前記脈動データ及び前記拍動データの少なくともいずれか一方を、前記通信ネットワークを介して前記第二計測部本体に送出し、かつ前記第二計測部本体から送出された前記血管硬化度の前記硬化度データを受付る第一データ送受信手段をさらに備え、
   前記第二計測部本体は、
   前記第一計測部本体から前記通信ネットワークを介して送出された前記脈動データ及び前記拍動データの少なくともいずれか一方を受付け、かつ決定した前記血管硬化度の前記硬化度データを、前記通信ネットワークを介して前記第二計測部本体に送出する第二データ送受信手段をさらに備えることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の血管硬化計測システム。
5. 前記脈動波形解析手段及び前記拍動波形解析手段の少なくともいずれか一方は、
   フーリエ解析による周波数解析を行うことを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれか一つに記載の血管硬化計測システム。

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