JP2008168055A

JP2008168055A - 心拍出量推定装置

Info

Publication number: JP2008168055A
Application number: JP2007006031A
Authority: JP
Inventors: Shunei Saeki; 俊英佐伯
Original assignee: Parama Tech Co Ltd
Current assignee: Parama Tech Co Ltd
Priority date: 2007-01-15
Filing date: 2007-01-15
Publication date: 2008-07-24

Abstract

【課題】従来の非侵襲的に心拍出量を求める場合に圧脈波を利用して求める式があるが被験者の肥満度について考慮されていなかったので誤演算することがあった。
【解決手段】カフ内に空気を圧送して動脈を圧迫することで阻血した後、徐々に動脈の圧迫圧を緩めることにより血流が再開され最高血圧を得、その後コロトコフ音が消滅して最低血圧を得、または動脈流音であるコロトコフ音が生じるカフ内に空気を圧送して動脈を圧迫し始めてコロトコフ音が生じて最低血圧を取得し、その後、徐々に動脈の圧迫圧を強めることにより血流が阻血され、コロトコフ音が消滅して最高血圧を得る形式のコロトコフ音を取得することで得られる最高及び最低血圧の差である脈圧、脈波、脈拍、及び身長、体重より求めた体格指数により上腕の心拍出量を推定する心拍出量推定装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、生体の心臓から拍出される血液量、即ち心拍出量を推定する心拍出量推定装置に関する。

従来、非侵襲で生体の心拍出量を測定する装置として、超音波診断装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。超音波診断装置による心拍出量の測定は、生体の所定部位に超音波の送信機能および受信機能を有するプローブを押圧し、そのプローブにより、超音波ビームを生体に向けて照射するとともに生体からの超音波エコー信号を受信し、その超音波エコー信号に基づいて、血流速度および血管断面積を求め、その血流速度および血管断面積の積から心拍出量を算出する。
また、非特許文献１では圧脈波を利用して心拍出量を求める開示があり、上腕より得られた圧脈波を用いて心拍出量を求める式の開示がされている。

特開２０００−２０１９３０号公報 Estimation of Stroke Volume in the Dog by a Pulse Contour Method （パルス輪郭方法による犬の心拍出量評価） Circulation Research, Vol.XXVI, May 1970

特許文献１に示すような超音波診断装置は高価であり、また、手技に熟練を要し、測定時間も比較的長いという問題がある。そのため、超音波診断装置を用いた心拍出量の診断は広く臨床的に利用されるには至っていない。

非特許文献１では単一拍数の心拍出量を求める式はあり、被験生物の体重と身長についての因子が含まれていなく例えば、同じ体重であるが背の低い生物、又は背の高い生物があり、その体格指数に関する考えが考慮されていない。

本発明の請求項１ではカフ内に空気を圧送して動脈を圧迫することで阻血した後、徐々に動脈の圧迫圧を緩めることにより血流が再開され最高血圧を得、その後コロトコフ音が消滅して最低血圧を得、または動脈流音であるコロトコフ音が生じるカフ内に空気を圧送して動脈を圧迫し始めてコロトコフ音が生じて最低血圧を取得し、その後、徐々に動脈の圧迫圧を強めることにより血流が阻血され、コロトコフ音が消滅して最高血圧を得る形式のコロトコフ音を取得することで得られる最高及び最低血圧の差である脈圧、前記カフの圧迫で得られる脈波、脈拍、及び身長、体重より求めた体格指数により上腕の心拍出量を推定する心拍出量推定装置を提供するものである。

上述したように本発明のコロトコフ音測定装置では、このように従来の構成が有している問題点を解決しようとするものであり、被験者が自分の血圧状態が健常者の標準に対して数値的にどのように異なるかを示すもので、たとえ健常者のレベルにあったとしても、食事を工夫したり、睡眠を取るとか、ストレスをためないように各人が工夫することができる効果を発揮するものである。また、心拍出量の推定に際し、高価で、熟練を要し、測定時間が比較的長い超音波診断装置を使わないで上腕の心拍出量を推定することができる、体格指数を心拍出量の推定の式に入れて肥満度を考慮し、より正しい推定を行うことができる。

以下、図面と共に本発明によるコロトコフ音測定装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。

図１に示すように、本発明のコロトコフ音測定装置は、動脈を圧迫するための主ゴム嚢１と、動脈音であるコロトコフ音を検出するための副ゴム嚢２とを備える。主ゴム嚢１には空気による圧力を供給する管圧力供給管１Ｂが連結されている。また主ゴム嚢１及び副ゴム嚢２とは十分に細い導管１Ｃで連結されており、この主ゴム嚢１は薄型の略直方体で構成されている。

なお、以下では、説明の便宜上主ゴム嚢１、副ゴム嚢２の断面積と記した場合は、導管１Ｃの長手方向に垂直（径方向）な断面の面積を示すものとし、同様に導管１Ｃと記した場合も、特に断らない限り長手方向に垂直（径方向）な断面の面積を示すものとする。

前記主ゴム嚢１の断面積は、副ゴム嚢２の断面積と同一の面積に設定されている。また、導管１Ｃの断面積は、主ゴム嚢１Ａの断面積の１０分の１に設定されている。なお、主ゴム嚢１及び副ゴム嚢２は一つのカフを構成する。

前記副ゴム嚢２には、コロトコフ音測定用のマイクロホン３が接続されており、これらのマイクロホン３は、信号増幅回路４を介して後述するＣＰＵ７に接続されている。

また、前記主ゴム嚢１には、圧力供給管１Ｂを介して加圧装置５、排気制御装置６及び圧力検出回路１０が接続されており、図１に斜線で示す部分で構成される空気系は全て同圧に保持されるように構成されている。これらの加圧装置５、排気制御装置６及び圧力検出回路１０も全てＣＰＵ７に接続されており、主ゴム嚢１内の圧力を圧力検出回路１０で検出してＣＰＵ７で加圧装置５及び排気制御装置６を駆動制御することにより、主ゴム嚢１内の圧力を任意に設定できるように構成されている。

また、ＣＰＵ７には表示装置８及び記録装置９が接続されており、副ゴム嚢２内で測定するコロトコフ音を図５で示すように、一方の軸を血圧、前記一方の軸と直交する軸をコロトコフ音の強度とし二次元表示表示方法による表示を表示装置８に表示し、さらに記録装置９で記録できるように構成されている。

上述の例では、カフを動脈が通る部位に巻き付けた後カフ内に空気を圧送して動脈を圧迫することで阻血した後、徐々に動脈の圧迫圧を緩めることにより血流が再開され、動脈流音であるコロトコフ音が生じる、または、カフ内に空気を圧送して動脈を圧迫し始めてコロトコフ音が生じて最低血圧を取得し、その後、徐々に動脈の圧迫圧により血流が阻血され、コロトコフ音が消滅して最高血圧を取得する両方の形式のコロトコフ音測定装置にも適用される。

次に心拍出量の推定を圧脈波より求める式について述べる。
非特許文献１の単一拍数の心拍出量を求める式が記載されているので、その式をもとに説明する
図３において脈波のノッチの左側の面積、即ち脈波立ち上がりより大動脈弁閉鎖までの脈波の脈波面積をPsaとし、Ts[s]を収縮期時間、Td[s]を拡張期時間、脈拍数をHR、Kを定数とし、心拍出量COは
CO＝K×Psa×（1＋Ts／Td）×HR・・・・・式(1)
ここでPsaは、脈波の立ち上がりを基点としてTs間を一定間隔でサンプルした脈波レベルであるが、図３で示すように収縮期血圧Psと拡張期血圧の差Pd、即ち高さ（Ps−Pd）の脈圧で正規化し面積を計算する。なお、Ts時間の求め方であるが、脈波の立ち上がり時間より、一定間隔でサンプルした脈波レベルの単調減少より単調増加の変曲点までの時間がTsであり、Tdは脈間インターバルよりTｓを除いた時間である。
K＝CO／｛Psa（1＋Ts／Td）×HR｝・・・・・式(2)
ここの定数Kであるが、これは個々人の生体の違い（主に血管の状態［コンプライアンス］）により固有の値を有する。
非特許文献１では、この値を一定にし、個人のCOの増減を見ていたが、この方法では絶対値の精度を得ることは出来ない。
健常者の場合は、安静時で装置で測定する前に身長、体重を入力し、その数値をもってCO値が安静時のCO値と一致するよう、Kの定数値を決定する。即ち、一般に健常者の体重の１／１３がCO値にほぼ一致すると言われており、被験者肥満の度合いにより、CO値の誤差が発生するため、肥満度に相当する体格指数BMIにより以下のように補正を加える。体格指数BMIは被験者の体重をW[kg]、身長をH[m]とすると
BMI＝W÷（Hの２乗）であり、
CO＝（W／１３）×（２２／BMI）・・・・式(3)
式(3)で求めたCOを式(2)のCOに代入し、Kを求め、そのKを式(1)のKに代入してCOを求める。
具体的には健常者の血圧をWHOの基準より最高120mmHg、最低80mmHg、脈拍60bps、Ts=0.3、Td=0.7、CO＝体重／１３にて式(3)よりKの値を決定し、式(1)のKに代入して心拍出量COを求める。

Psaは脈波の立ち上がりよりTs間を一定間隔でサンプルした脈波レベルであるが、脈波レベルとコロトコフ音レベルは正の相関があり、Ts間のコロトコフ音レベルで置き換え、高さPs−Pdの脈圧で正規化し面積の計算を行ってもよい。

本発明によるコロトコフ音測定装置の構成を概略的に示すブロック図である。本発明のコロトコフ音図の例を示す図である。本発明の単一拍数の心拍出量を求める式の説明図である。

符号の説明

１・・・主ゴム蓑
１Ｃ・・導管
２・・・副ゴム蓑
３・・・マイクロフォン
４・・・信号増幅回路
５・・・加圧装置
６・・・排気制御装置
７・・・ＣＰＵ
８・・・表示装置
９・・・記録装置
１０・・圧力検出回路
１１・・演算器

Claims

カフ内に空気を圧送して動脈を圧迫することで阻血した後、徐々に動脈の圧迫圧を緩めることにより血流が再開され最高血圧を得、その後コロトコフ音が消滅して最低血圧を得、または動脈流音であるコロトコフ音が生じるカフ内に空気を圧送して動脈を圧迫し始めてコロトコフ音が生じて最低血圧を取得し、その後、徐々に動脈の圧迫圧を強めることにより血流が阻血され、コロトコフ音が消滅して最高血圧を得る形式のコロトコフ音を取得することで得られる最高及び最低血圧の差である脈圧、前記カフの圧迫で得られる脈波、脈拍、及び身長、体重より求めた体格指数により上腕の心拍出量を推定する心拍出量推定装置。