JP2010136941A - 脈波測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で導管の脈動を精度良く測定可能な脈波測定装置を提供する。
【解決手段】測定物４内に位置する血管５の脈動を検出する為に、上記血管５の上層に位置する測定物４表面部分である脈部６に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置である。板状の歪みゲージ１を、測定物４の上記脈部６位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部６から血管５までの距離よりも厚い弾性体３を介して、上記脈部６に当接し且つ上記血管５に近づく方向に押圧した状態で、上記脈動を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、血管などの導管の脈動を検出する脈波測定装置に関する。

従来の歪みゲージを使用した脈波測定装置としては、例えば特許文献１に記載の装置がある。この装置では、診察者の指に装着される薄膜部材と、その薄膜部材における指の指腹部に対向する位置に対し、指の幅方向の圧力分布を検出する検出手段とを備える。そして、上記検出手段を、指の長さ方向に沿って所定の間隔を隔てて配置される複数の細帯状の歪みゲージで構成する。
上記装置では、診察者が指に薄膜部材を装着し、被験者の脈部に沿って指を押圧する。これによって、指の幅方向の圧力分布を検出する。
特開平６−１９７８７３号公報

上記のような従来の脈波測定装置では、歪みゲージを直接脈部に押し付けているに等しい為、脈動に応じた歪みゲージの歪み変形をその分抑制する。この結果、脈波の検出精度が悪くなる恐れがある。
また、上記のような従来の脈波測定装置では、指で押し付けることから歪みゲージの押圧力が一定せず、歪みゲージが脈部にしっかりと当たるように強めに押し付ける傾向がある。この点からも脈波の検出精度が悪くなる。なお、血管の近くに血管よりも硬い腱などがある場合、しっかり押さえつけないと血管の脈動が取れない可能性がある。
本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、簡易な構造で導管の脈動を精度良く測定可能な脈波測定装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
板状の歪みゲージを、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体を介して、上記脈部に当接し且つ上記導管に近づく方向に押圧した状態で、上記脈動を検出することを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
板状の歪みゲージと、その歪みゲージを弾性体を介して先端部に固定した移動体と、を備えた検出装置本体と、上記移動体を支持し当該移動体の先端部を上記脈部に向けて接近・離隔する方向にストロークする直動案内装置と、測定物に対する上記移動体の押圧力を検出する押圧力検出手段と、上記押圧力検出手段が検出する押圧力が目標押圧荷重となるように、上記直動案内装置のストローク量を制御するストローク制御部と、を備えることを特徴とするものである。

次に、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に対し、上記弾性体は、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体であることを特徴とするものである。
次に、請求項４に記載した発明は、請求項２又は請求項３に記載した構成に対し、上記測定物は人体の腕部であり、且つ上記導管が橈骨動脈である脈波測定装置であって、
上記検出装置本体を上記橈骨動脈の流れ方向に沿って３個並列させ、その３個の検出装置本体をそれぞれ個別の直動案内装置でストローク可能に構成することを特徴とするものである。

次に、請求項５に記載した発明は、請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記検出装置本体が脈部に接触してからの移動体の変位量を取得する変位情報取得手段を備え、
上記ストローク制御部は、上記変位量が所定値以内に収まるようにストローク量を制御することを特徴とするものである。
ここで、脈部位置の弾性係数とは、脈部から導管迄の部分の弾性係数、若しくは脈部から導管迄と導管自体を含めた部分の弾性係数を指す。
また、上層とは、導管よりも表層側の部分を指す。

本発明によれば、対象とする脈部の部分と同等若しくは当該部位よりも軟らかい弾性体を介して歪みゲージを脈部に押し付ける事で、脈部位置の脈動に感度良く歪みゲージが歪むことが可能となる。また、弾性体の厚さを脈部から導管までの距離以上の厚さとすることで、脈動検出時の変形代を確保可能となる。
また、押圧時に導管を必要以上に押し潰す事が無く、この点からも感度良く脈動を検出可能となる。なお、導管の近くに腱などが存在して導管部分よりも硬い部分がある可能性があるが、上記のような弾性体を介して歪みゲージを押し付けるので、軽い押圧でも血管の脈動を取得することが可能となる。
更に、押圧力を一定にすることで、安定して脈動を検出可能となる。
また、押圧時における歪みゲージの変位を制御することで、必要以上に弾性体が潰れることが防止される。また、脈部の硬さが同じであれば、脈部の窪み具合も一定の状態とすることで、測定値が安定化する。

（第１実施形態）
次に、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。
なお、上記実施形態では導管として血管（橈骨動脈）を例に挙げて説明する。但し、他の動脈等の脈部位置でも良いし、導管は他の導管であっても良い。また測定物は人体に限定されず、測定物は動物等でも良い。さらには測定物が無生物であっても良い。

（構成）
図１は、本実施形態に係る脈波測定装置の検出部の概要構成を示す図である。
すなわち、薄板状の歪みゲージ１の表面（当接面）側に対し、汚れ防止や衛生上の観点から薄膜の保護膜２を貼り付けている。また、歪みゲージ１の裏面側に、脈部６位置と同等若しくは脈部６位置よりも軟らかい弾性体３を固定している。
脈部６位置の弾性は、測定物４表面の脈部６から導管（血管５）までの部分、若しくは測定物４表面の脈部６から導管（血管５）迄と導管（血管５）自体を含んだ部分の測定物４の弾性を指す。

そして、脈部６位置と同等若しくは脈部６位置よりも軟らかい弾性体３とするために、測定物４の上記脈部６位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部６から導管（血管５）までの距離よりも厚い弾性体３を採用する。本実施形態では、上記弾性体３として、化粧品などで使用される化粧用スポンジを使用することで、脈部６位置よりも弾性係数を小さくし、且つ、脈部６から導管（血管５）までの距離よりも厚いものを使用した。
弾性体３は、歪みゲージ１よりも軟らかいことも鑑み、平面視で歪みゲージ１全体を覆う大きさを有する。また、図１では、弾性体３が立方体形状の場合を例示しているが、半球状や錐台状など他の形状をしていても良い。

（使用例等）
そして、図１のように、血管５の上層に位置する脈部６に対し、弾性体３を介して歪みゲージ１を指などによって軽く押し付ける。この状態で、歪みゲージ１からの歪み情報に相当する電圧値を取得し、その取得した電圧値を増幅してディスプレイ２１などに表示したり印字したりする。
ここで、上記のように弾性体３に３軸の歪みゲージ１を貼り付けて、５秒間脈動を測定した所、精度良く脈動に応じたで電圧変動を検出することが出来たことを確認した。

次に、一つの上記弾性体３に対し、動脈の流れ方向に並列するようにして１０ｍｍの間隔を開けて２つの単軸歪みゲージ１を貼り付けて、脈動を０．５秒間測定したところ、図２に示すような結果を得た。２つの歪みゲージ１からの測定値に時間差が出来たことを確認した。この差から、時間と距離の関係を用いることで、血流速度や血流の加速度を求めることが可能であることが分かる。

なお、この場合には、素手で軽く弾性体３を介して歪みゲージ１を脈部６に押し当てている。この影響を、測定波形での電圧値が受けてしまう可能性がある。カフなどで固定するなどによって、弾性体３を介して押圧力を一定にすることが好ましい。
押圧荷重を一定にして測定した歪みゲージ１の電圧変化の例を図３に示す。このように明確に脈波を検出することが可能である。
また。第１脈波についてカオスアトラクタ表示したものを図４に示す。丸で囲った部分が、図３における丸で囲った部分である。このカオスアトラクタ表示で脈波を評価しても良い。図５に、脈波全体のカオスアトラクタ表示（時間−速度表示）を示す。この脈波全体のカオスアトラクタ表示で評価しても良い。

（本実施形態の効果）
本実施形態では、測定物４における脈部６位置と同等若しくはそれよりも軟らかな弾性体３を介して、歪みゲージ１を脈部６に軽く押し付けている。これによって、導管（血管５）である血管５の脈動による歪みゲージ１の歪み変形を弾性体３が許容することで、その分、精度良く脈波を検出することが出来る。
（変形例）
上記説明では、弾性体３としてスポンジを例示したが、中空の弾性体３（風船等）で弾性体３を構成しても良い。また、弾性体を２層構造として、歪みゲージ側を軟らかい弾性体としても良い。

（第２実施形態）
次に、本実施形態に係る脈波測定装置について図面を参照して説明する。なお、上記実施形態と同様な部材などについては同一の符号を付して説明する。
本実施形態は、東洋医学で使用される脈診方式の一つである、六部定位脈診の診断に使用可能な脈波測定装置の場合の例である。すなわち、本実施形態の脈波測定装置は、前腕部における橈骨動脈の上層に位置する３箇所の脈部６（寸、関、尺）の脈を測定する装置である。

（構成）
図６は本実施形態の構成を示す概要図である。図７は本実施形態の検出装置本体１０及びその検出装置本体１０をストロークさせる第１直動案内装置１２を説明する概要構成図である。
本実施形態の脈波測定装置は、３つの脈部６（寸、関、尺）にそれぞれ接触して押圧するための３本の検出装置本体１０と、３つのロードセル１１と、各検出装置本体１０をそれぞれストロークさせる３つの第１直動案内装置１２と、上記３つの直動案内を支持するアーム部１３と、そのアーム部１３をストロークさせる第２直動案内装置１４と、測定物４としての腕部を載置する枕部１５とを備える。

上記検出装置本体１０は、図７示すように、移動体１０ａ、弾性体３、歪みゲージ１、及び保護膜２（不図示）を備える。すなわち、検出装置本体１０は、移動体１０ａの先端部に対し弾性体３を介して歪みゲージ１を固定し、その歪みゲージ１の当接面に薄膜からなる保護膜２を被着して構成される。
保護膜２、歪みゲージ１、及び弾性体３の構成については上記第１実施形態と同様である。図７では、弾性体３が円錐台形状をしている場合を例示している。

上記３つの検出装置本体１０は、歪みゲージ１を下側にして配置されると共に一列に並ぶように配置される。各検出装置本体１０は、個別の第１直動案内装置１２によって、上下にストローク可能となっている。この例では、第１直動案内装置１２として、回転式の電動モータ１２ａでボールねじのねじ軸を回転させることで、上記検出装置本体１０がストロークする場合を例示している。第１直動案内装置１２として、リニアガイド装置その他の直動案内装置を採用しても良い。各第１直動案内装置１２は、コントローラ２０からの信号に応じて駆動して各検出装置本体１０を上下に変位させる。

また、上記検出装置本体１０に負荷された荷重がそれぞれロードセル１１によって検出される。各ロードセル１１は、検出した荷重信号をコントローラ２０に出力する。
上記３つの直動案内装置は、一つのアーム部１３に支持され、このアーム部１３に対して上述のように検出装置本体１０をそれぞれ個別にストロークさせる。
更に、上記アーム部１３を昇降させるための第２直動案内装置１４を備える。第２直動案内装置１４の構造は、上記第１直動案内装置１２と同様である。

その第２直動案内装置１４は、支持体１７に支持されている。その支持体１７は基板１６に設置される。また、上記３つの検出装置本体１０の下方位置に枕部１５が配置され、その枕部１５は基板１６に固定されている。
コントローラ２０は、ストローク制御部を構成する。そのコントローラ２０は、作動すると、先ず、第２直動案内装置１４を駆動制御する。具体的には、３つのロードセル１１からの信号に基づき、３つの検出装置本体１０のいずれか一つが測定物４表面に当接するまでアーム部１３を下降する。３つの検出装置本体１０のいずれか一つが測定物４の表面に当接したと判定すると、第２直動案内装置１４を停止する。

続いて、３つの第１直動案内装置１２を駆動制御する。具体的には、各ロードセル１１からの荷重情報に基づき、押圧荷重が目標押圧荷重となるまで各検出装置本体１０を下降させる。すなわち、各ロードセル１１からの荷重情報に基づきストローク量をフィードバック制御して、押圧力が目標押圧荷重となるように制御する。
ここで、人体の橈骨動脈の脈部６を対象とした場合には、上記目標押圧荷重は、１Ｎ〜２Ｎの間に制御することが好ましいことを確認した。例えば目標押圧荷重を１Ｎとして制御する。

各検出装置本体１０の押圧荷重が目標押圧荷重となったと判定したら、各歪みゲージ１からの歪み情報としての電圧値を所定時間取得する。取得した歪み情報は、アンプで増幅した後に、記録したり、表示部に表示させたり、印字したりする。
脈波の測定が完了すると、第１及び第２直動案内装置１４が再度作動して、アーム部１３及び検出装置本体１０を上方にストロークさせて初期値に復帰させる。このとき、３つの検出装置本体１０間の高さ補正を行っても良い。

（使用例）
測定対象者の前腕部（腕）を枕部１５の上に載置させる。測定対象者は、枕部１５に前腕部を置いた時に、橈骨動脈が上側に来るように設定する。
この状態で、不図示のスタートスイッチを作動させると、第２直動案内装置１４及び第１直動案内装置１２が作動して、アーム部１３を降下させ、続けて各検出測定装置本体を目標押圧荷重で脈部６に押し付けられた状態とする。

その状態で、各検出装置本体１０に設けた歪みゲージ１からの電圧値を入力して脈波の情報を取得する。
このとき、弾性体３は、脈部６位置と同等か脈部６位置よりも軟らかいので、脈動に対する歪みゲージ１の歪みを許容する。
また、一定の押圧荷重の状態で測定するので、検出する電圧値が安定して、測定する脈波の測定値が安定する。

（本実施形態の効果）
上記第１実施形態の効果の他に、次のような効果を奏する。
一定の押圧荷重状態で測定することで安定して脈波を検出することが可能となる。この結果、より脈波検出精度が向上する。
また、寸、関、尺の三つの脈部６の脈波を同時期に測定することが可能となる。
またこのとき、２つの歪みゲージ１からの検出値に基づき、第１実施形態で説明したような血流速度等を求めることも可能である。

（変形例）
本実施形態では、寸、関、尺の三つの脈部６の脈波を同時期に測定することを目的としているので、検出装置本体１０を３つ備える。一箇所の脈波を検出する場合には、検出装置本体１０及びストロークするための直動案内装置も一つで構わない。
また、上記実施形態では、第２直動案内装置１４によって、３つの検出装置本体１０を粗移動させているが、この第２直動案内装置１４を省略しても構わない。

また、移動体１０ａを伸縮可能なシリンダ装置（空圧シリンダ装置等）としても良い。
また、検出装置本体１０が脈部６に接触してからのストローク量を検出し、このストローク量に基づき押圧力を調整しても良い。
すなわち、脈部６に接触してからのストローク量に応じて、脈部６が変形すると共に検出装置本体１０が変形（主として弾性体３）する。このため、弾性体３の圧縮変形量を所定値以内に収める為に、次のように制御しても良い。

すなわち、目標押圧荷重を１Ｎ〜２Ｎというように所定の荷重幅で設定しておくと共に、上記ストローク量を所定の範囲に設定しておく。そして、実際の押圧荷重及びストローク量の両方が共に満足した時点で、脈波の測定を実施する。
このように、脈部６に接触してからのストローク量を所定範囲に収めることで、過度に弾性体３が変形することを回避することが出来る。

また、生体の部位や個人差によって脈部６の硬さは異なるが、脈部６に接触してからのストローク量を所定範囲に収めることで、同じ硬さの脈部６位置であれば、脈部６の窪み状態が所定の範囲内に抑えることが可能となる。
ここで、脈部６の硬さが同じ硬さの場合に、脈部６の窪み具合が異なると、波形の大きさが形状に影響が出来る。
これに対し、脈部６の硬さが同じ硬さの場合に、脈部６の窪み具合が所定の範囲に抑えることが可能となって、安定した測定値を得ることが可能となる。

本発明に基づく第１実施形態に係る装置構成を示す概略図である。 脈波の測定例を示す図である。 脈波の測定例を示す図である。 第１脈波のカオスアトラクタ表示を示す図である。 全体のカオスアトラクタ表示を示す図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る装置構成を示す概略図である。 本発明に基づく第２実施形態に係る装置構成を示す概略図である。

符号の説明

１ ゲージ
２ 保護膜
３ 弾性体
４ 測定物
５ 血管（導管）
６ 脈部
１０ 検出装置本体
１０ａ 移動体
１１ ロードセル（押圧力検出手段）
１２ 第１直動案内装置
１３ アーム部
１４ 第２直動案内装置
１５ 枕部
１６ 基板
１７ 支持体
２０ コントローラ（ストローク制御部）
２１ ディスプレイ

Claims (5)

1. 測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
   板状の歪みゲージを、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体を介して、上記脈部に当接し且つ上記導管に近づく方向に押圧した状態で、上記脈動を検出することを特徴とする脈波測定装置。
2. 測定物内に位置する導管の脈動を検出する為に、上記導管の上層に位置する測定物表面部分である脈部に当接して上記脈動を検出する脈波測定装置であって、
   板状の歪みゲージと、その歪みゲージを弾性体を介して先端部に固定した移動体と、を備えた検出装置本体と、
   上記移動体を支持し当該移動体の先端部を上記脈部に向けて接近・離隔する方向にストロークする直動案内装置と、
   測定物に対する上記移動体の押圧力を検出する押圧力検出手段と、
   上記押圧力検出手段が検出する押圧力が目標押圧荷重となるように、上記直動案内装置のストローク量を制御するストローク制御部と、
   を備えることを特徴とする脈波測定装置。
3. 上記弾性体は、測定物の上記脈部位置での弾性係数と同等若しくは当該弾性係数よりも小さい弾性係数であり且つ脈部から導管までの距離よりも厚い弾性体であることを特徴とする請求項２に記載した脈波測定装置。
4. 上記測定物は人体の腕部であり、且つ上記導管が橈骨動脈である脈波測定装置であって、
   上記検出装置本体を上記橈骨動脈の流れ方向に沿って３個並列させ、その３個の検出装置本体をそれぞれ個別の直動案内装置でストローク可能に構成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載した脈波測定装置。
5. 上記検出装置本体が脈部に接触してからの移動体の変位量を取得する変位情報取得手段を備え、
   上記ストローク制御部は、上記変位量が所定値以内に収まるようにストローク量を制御することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載した脈波測定装置。

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