JP2016036488A - Pulse wave measurement device and biological information measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脈波測定装置及び生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a pulse wave measurement device and a biological information measurement device.
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。動脈硬化を非観血的に定量診断する手法の1つとして大動脈について2点間の脈波伝播速度(PWV : Pulse Wave Velocity)を測定する大動脈脈波伝播速度検査法が知られている。 In recent years, with the increasing aging society, early diagnosis and treatment of early treatment of arteriosclerotic diseases are urgently needed. As one method for quantitatively diagnosing arteriosclerosis in a non-invasive manner, an aortic pulse wave velocity test method for measuring a pulse wave velocity (PWV) between two points of the aorta is known.
大動脈脈波伝播速度検査法は、脈波伝播速度は硬い物質中で速く、軟かい物質中では遅いといった性質を利用する。大動脈脈波伝播速度検査法では、先ず、脈波が心臓から見て同一方向の大動脈の2点間を伝搬するのに要する時間を測定し、次いで測定した時間と2点間の距離(動脈長)とから脈波伝播速度を算出する。そして、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といった事実から、測定した脈波伝播速度が速いほど動脈硬化が進んでいると診断する。 The aortic pulse wave velocity inspection method uses the property that the pulse wave velocity is fast in a hard substance and slow in a soft substance. In the aortic pulse wave velocity inspection method, first, the time required for the pulse wave to propagate between two points of the aorta in the same direction as viewed from the heart is measured, and then the measured time and the distance between the two points (arterial length). ) To calculate the pulse wave velocity. From the fact that the healthy arterial wall is soft and rich and the arteriosclerotic blood vessel wall is hard and brittle, it is diagnosed that the higher the measured pulse wave velocity, the more the arteriosclerosis is progressing.
PWVの種類としては、cfPWV(carotid-femoral PWV:頸動脈−股動脈間PWV)(例えば、非特許文献1参照)やbaPWV(brachial-ankle PWV:上腕−足首間PWV)(例えば、非特許文献2参照)、hcPWV(heart-carotid PWV:心臓−頸動脈間PWV)等がある。 The types of PWV include cfPWV (carotid-femoral PWV: carotid-femoral PWV) (for example, see Non-Patent Document 1) and baPWV (brachial-ankle PWV: upper arm-ankle PWV) (for example, non-patent literature). 2), hcPWV (heart-carotid PWV).
さらに、PWVを用いた動脈硬化度の指標として、CAVI(Cardio-Ankle Vascular Index)(例えば、非特許文献3参照)がある。CAVIは、上腕と足首(または膝窩)とにカフを装着して血圧及び脈波を計測すると共に、胸骨に心音マイクを装着して心音を計測する。 Furthermore, as an index of the degree of arteriosclerosis using PWV, there is CAVI (Cardio-Ankle Vascular Index) (for example, see Non-Patent Document 3). CAVI measures blood pressure and pulse wave by wearing a cuff on the upper arm and ankle (or popliteal area), and measures heart sound by wearing a heart sound microphone on the sternum.
ところで、従来のcfPWVにおいては、PWVを測定するための起点を頸動脈とし終点を大腿動脈の鼠径部にしており、baPWVにおいては起点を上腕とし終点を足首にしている。PWVの測定は、理想的には、血液の流れから見て(換言すれば脈の伝播方向において)起点を上流側に終点を下流側に配置することが好ましい。しかしながら、cfPWV及びbaPWVともに、起点及び終点が、心臓から駆出された血液が異なる方向に分岐する動脈上に設定されおり、好ましいとは言えない。起点及び終点をこのような位置に設定せざるを得ないのは、動脈脈波をとれる位置が実際上動脈が体表に近い位置に限られるからである。 By the way, in the conventional cfPWV, the starting point for measuring PWV is the carotid artery and the end point is the groin of the femoral artery, and in baPWV, the starting point is the upper arm and the end point is the ankle. In the PWV measurement, it is ideal to place the starting point on the upstream side and the end point on the downstream side as viewed from the blood flow (in other words, in the propagation direction of the pulse). However, both cfPWV and baPWV are not preferable because the starting point and the ending point are set on an artery where blood ejected from the heart branches in different directions. The reason why the starting point and the ending point have to be set at such positions is that the position where the arterial pulse wave can be taken is actually limited to the position where the artery is close to the body surface.
また、hcPWVにおいては、心音及び動脈のノッチ部という、計測しにくい要素を用いており、精度の低下するおそれがある。 In addition, hcPWV uses elements that are difficult to measure, such as heart sounds and notch portions of arteries, which may reduce accuracy.
本発明は、以上の点を考慮してなされたものであり、PWV測定にとって好ましい脈波を測定できる脈波測定装置、及び、その脈波を用いてPWV等の生体情報を高精度で求めることが生体情報測定装置を提供する。 The present invention has been made in consideration of the above points, and a pulse wave measuring device capable of measuring a pulse wave preferable for PWV measurement, and obtaining biological information such as PWV with high accuracy using the pulse wave. Provides a biological information measuring device.
本発明の脈波測定装置の一つの態様は、
被検者の第1部位に取り付けられる第1電極と、
前記被検者の第2部位に取り付けられる第2電極と、
前記第1及び第2電極に高周波電流を供給する高周波電流供給部と、
前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍に設けられ、前記高周波電流が供給されたときに動脈から発生する磁界を検出する磁界検出部と、
前記磁界検出部によって検出された磁気に基づいて、前記動脈の脈波を得る脈波計測部と、
を具備する。
One aspect of the pulse wave measuring device of the present invention is:
A first electrode attached to the first part of the subject;
A second electrode attached to the second part of the subject;
A high-frequency current supply unit for supplying a high-frequency current to the first and second electrodes;
A magnetic field detector provided near the body surface between the first electrode and the second electrode in the subject and detecting a magnetic field generated from an artery when the high-frequency current is supplied;
Based on the magnetism detected by the magnetic field detection unit, a pulse wave measurement unit for obtaining a pulse wave of the artery,
It comprises.
本発明の生体情報測定装置の一つの態様は、
上記脈波測定装置と、
前記脈波測定装置による測定箇所よりも心臓から見て遠い被検者の末梢動脈の脈波を測定する末梢動脈脈波測定部と、
前記脈波測定装置によって得られた大動脈脈波に基づいて心臓から血液が駆出される第1タイミングを検出すると共に、前記末梢動脈脈波測定部によって得られた末梢動脈脈波に基づいて前記末梢動脈脈波測定部が装着された部位に脈が到達する第2タイミングを検出し、前記第2タイミングと前記第1タイミングとの差から脈波伝播時間を算出する演算部と、
を具備する。
One aspect of the biological information measuring device of the present invention is:
The pulse wave measuring device;
A peripheral arterial pulse wave measurement unit for measuring a peripheral arterial pulse wave of a subject far from the heart than a measurement point by the pulse wave measuring device;
The first timing at which blood is ejected from the heart is detected based on the aortic pulse wave obtained by the pulse wave measuring device, and the peripheral artery pulse wave is obtained based on the peripheral arterial pulse wave obtained by the peripheral arterial pulse wave measuring unit. A calculation unit that detects a second timing at which the pulse arrives at a site where the arterial pulse wave measurement unit is mounted, and calculates a pulse wave propagation time from a difference between the second timing and the first timing;
It comprises.
本発明の生体情報測定装置の一つの態様は、
上記脈波測定装置と、
前記脈波測定装置による測定箇所よりも心臓から見て遠い被検者の末梢動脈の脈波を測定する末梢動脈脈波測定部と、
前記脈波測定装置によって得られた脈波に基づいた第1タイミングを検出すると共に、前記末梢動脈脈波測定部によって得られた末梢動脈脈波に基づいて前記末梢動脈脈波測定部が装着された部位に脈が到達する第2タイミングを検出し、前記第2タイミングと前記第1タイミングとの差から脈波伝播時間を算出する演算部と、
を具備する。
One aspect of the biological information measuring device of the present invention is:
The pulse wave measuring device;
A peripheral arterial pulse wave measurement unit for measuring a peripheral arterial pulse wave of a subject far from the heart than a measurement point by the pulse wave measuring device;
The first timing based on the pulse wave obtained by the pulse wave measurement device is detected, and the peripheral artery pulse wave measurement unit is mounted based on the peripheral artery pulse wave obtained by the peripheral artery pulse wave measurement unit. Calculating a pulse wave propagation time from a difference between the second timing and the first timing;
It comprises.
本発明の生体情報測定装置の一つの態様は、
上記脈波測定装置を有し、
前記磁界検出部として、前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍に設けられる第1の磁界検出部と、前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍であり、前記高周波電流が供給されたときに前記第1の磁界検出部よりも電流の下流側に設けられる第2の磁界検出部と、を有し、
さらに、前記第1の磁界検出部の検出結果に基づく第1の動脈脈波タイミングと、前記第2の磁界検出部の検出結果に基づく第2の動脈脈波タイミングとから、脈波伝播時間を算出する演算部を有する。
One aspect of the biological information measuring device of the present invention is:
Having the pulse wave measuring device,
As the magnetic field detection unit, a first magnetic field detection unit provided near the body surface between the first electrode and the second electrode in the subject, the first electrode and the second in the subject A second magnetic field detection unit provided near the body surface between the electrodes and provided downstream of the first magnetic field detection unit when the high-frequency current is supplied;
Further, the pulse wave propagation time is calculated from the first arterial pulse wave timing based on the detection result of the first magnetic field detection unit and the second arterial pulse wave timing based on the detection result of the second magnetic field detection unit. It has a calculation part to calculate.
本発明によれば、被検者に高周波電流を供給し、そのときに動脈を流れる電流によって発生する磁界を磁界検出部によって検出し、検出した磁界に基づいて動脈の脈波を検出したことにより、例えば大動脈のように体表から遠い動脈の脈波も検出できるようになる。 According to the present invention, a high frequency current is supplied to a subject, a magnetic field generated by a current flowing through the artery at that time is detected by the magnetic field detection unit, and a pulse wave of the artery is detected based on the detected magnetic field. For example, a pulse wave of an artery far from the body surface such as an aorta can be detected.
この結果、例えば、大動脈弁が開いて血液が実際に心臓から駆出されたタイミングを磁界により検出するので、非侵襲的に精度の良い大動脈脈波を検出できる。よって、この大動脈脈波に基づく心臓からの血液駆出タイミングを用いて脈波伝播速度を得ることにより、精度の良い脈波伝播速度を得ることができる。 As a result, for example, the timing at which the aortic valve is opened and the blood is actually ejected from the heart is detected by the magnetic field, so that the aortic pulse wave can be detected noninvasively with high accuracy. Therefore, an accurate pulse wave velocity can be obtained by obtaining a pulse wave velocity using the blood ejection timing from the heart based on this aortic pulse wave.
また、例えば、磁界検出部によって動脈の任意の2点の磁界を検出して、その2点の動脈脈波を検出し、その2点の動脈脈波に基づいて脈波伝播時間を算出すれば、任意の2点間のPWVを高精度で求めることができるようになる。 Also, for example, if the magnetic field detector detects the magnetic field at any two points in the artery, detects the arterial pulse waves at the two points, and calculates the pulse wave propagation time based on the two arterial pulse waves Thus, the PWV between any two points can be obtained with high accuracy.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<原理>
先ず、実施の形態の具体的な構成を説明する前に、本実施の形態の原理について、図1を用いて説明する。
<Principle>
First, before describing a specific configuration of the embodiment, the principle of the present embodiment will be described with reference to FIG.
心臓が収縮するとき、大動脈は駆出された血液で膨らむ。この大動脈が膨らんだ状態にて、大動脈の電気的抵抗は低下する。人体の頸部又は頭部と下肢に電極を付けて高周波電流を流すと、電流は体内の抵抗の小さい箇所をより多く流れる。血液は体の他の要素と比較して電気抵抗値が小さいので、電流は主として大動脈に沿って流れる。よって、頸部又は頭部から下肢に流れる電流値は、大動脈の血液の量に大きく依存する。つまり、大動脈に血液が駆出される度に、大動脈を流れる電流が変化することになる。この大動脈を流れる電流により、図2に示すように、右ねじの法則によって周囲には磁界が生じており、血液が駆出される度に磁界の強さも変化する。 As the heart contracts, the aorta swells with the ejected blood. When the aorta is inflated, the electrical resistance of the aorta decreases. When an electrode is attached to the neck or head and lower limbs of a human body and a high-frequency current is applied, the current flows more in a portion having a low resistance in the body. Since blood has a low electrical resistance compared to other elements of the body, current flows primarily along the aorta. Therefore, the value of current flowing from the neck or head to the lower limb greatly depends on the amount of blood in the aorta. That is, every time blood is ejected into the aorta, the current flowing through the aorta changes. Due to the current flowing through the aorta, as shown in FIG. 2, a magnetic field is generated around by the right-hand rule, and the strength of the magnetic field changes whenever blood is ejected.
本発明では、この磁界の変化を体外に配置した磁界検出部で検出することで、大動脈脈波を得、大動脈脈波から大動脈弁の開放時点(血液の駆出タイミング)を検出する。この大動脈弁開放時点から、もう一つの脈波検出部位までの脈波到達時間を計測することで脈波伝播時間を計測でき、その脈波伝播時間を用いてPWVを求める。 In the present invention, the change of the magnetic field is detected by a magnetic field detection unit arranged outside the body to obtain an aortic pulse wave, and the opening time of the aortic valve (blood ejection timing) is detected from the aortic pulse wave. The pulse wave propagation time can be measured by measuring the pulse wave arrival time from this aortic valve opening time to another pulse wave detection site, and the PWV is obtained using the pulse wave propagation time.
もう一つのPWV測定方法として、本発明では、高周波電流が流れる区間の上流位置と下流位置の2箇所に磁界検出部を配置することで、磁界検出部によって動脈の任意の2点の磁界を検出して、その2点の動脈脈波を検出し、その2点の動脈脈波に基づいて脈波伝播時間を算出する。これにより、任意の2点間のPWVを高精度で求めることができるようになる。 As another PWV measurement method, in the present invention, magnetic field detectors are arranged at two locations, an upstream position and a downstream position in a section in which a high-frequency current flows, so that the magnetic field detector detects magnetic fields at two arbitrary points in the artery. Then, the two arterial pulse waves are detected, and the pulse wave propagation time is calculated based on the two arterial pulse waves. As a result, the PWV between any two points can be obtained with high accuracy.
<実施の形態1>
図3は、本発明の脈波測定装置が搭載された生体情報測定装置の全体構成を示す概略図である。
<Embodiment 1>
FIG. 3 is a schematic diagram showing the overall configuration of a biological information measuring device equipped with the pulse wave measuring device of the present invention.
生体情報測定装置100は、第1カフ110と第2カフ120とを有する。第1カフ110及び第2カフ120のそれぞれには第1電極111及び第2電極121が設けられている。第1カフ110は被検者の上肢に装着され、第2カフ120は被検者の下肢に装着される。本実施の形態では、第1カフ110は左上腕に装着され、第2カフ120は右足首に装着される。
The biological
さらに、生体情報測定装置100は、血圧脈波計測部130、高周波電流供給回路140、磁気検出・脈波計測部150、心電図計測部160、制御・演算部170、記憶部181、入力部182、表示部183、音声部184及び印字部185を有する。
Furthermore, the biological
制御・演算部170は、CPU(Central Processing Unit)及びメモリ等を有し、メモリに記憶された生体情報測定プログラムをCPUで実行することにより、装置内各部の動作を制御するほか、各種の生体情報を得るために必要な演算を行う。
The control /
記憶部181は、ハードディスク等の記憶装置であり、制御・演算部170の制御に従って測定結果等を記憶する。入力部182は、キーボード、マウス或いはボタン等の入力装置から構成されており、ユーザの操作に応じた操作信号を制御・演算部170に出力する。制御・演算部170は操作信号に応じた制御及び演算を行う。表示部183は、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置であり、制御・演算部170の制御に従って設定画面、操作ガイダンス或いは生体情報検査結果レポート等を表示する。なお、表示部183をタッチパネルにより構成して、表示機能に加えて入力機能も備えたものとしてもよい。音声部184は、スピーカ装置であり、制御・演算部170の制御に従って操作ガイダンス或いはアラーム音等を出力する。印字部185は、サーマルプリンタ等のプリンタ装置であり、制御・演算部170の制御に従って生体情報検査結果レポート等を印字する。
The
血圧脈波計測部130は、被検者の末梢動脈の脈波及び血圧を測定する。血圧脈波計測部130は、各カフ110、120に対する給排気を行うポンプ及び排気弁、各カフ110、120の圧力を検出する圧力センサ、及び、圧力センサによる検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路等から構成されている。血圧脈波計測部130は、ホースを介してカフ110、120の空気袋に空気を導入することでカフ110、120の内圧(以下、カフの内圧を「カフ圧」という)を加圧すると共に、空気袋から空気を排出することでカフ110、120のカフ圧を減圧する。加圧後のカフ圧の目標値は、脈波計測の場合と血圧計測の場合とで異なり、それぞれ個別に設定可能である。
The blood pressure pulse
本実施の形態の場合には、末梢動脈脈波の計測と大動脈脈波の計測とが同時に行われる。 In the case of this embodiment, the measurement of the peripheral arterial pulse wave and the measurement of the aortic pulse wave are performed simultaneously.
末梢動脈脈波の計測は、第1カフ110及び第2カフ120の両方、或いは、第1カフ110又は第2カフ120のいずれかを用いて行うことができる。本実施の形態の場合には、第1カフ110つまり上腕カフを用いて血圧を測定し、第2カフ120を用いて末梢動脈脈波を測定するようになっている。
The peripheral arterial pulse wave can be measured using both the
末梢動脈脈波を計測する場合、血圧脈波計測部130は、先ず、カフ120のカフ圧が所定値になるまで加圧する。血圧脈波計測部130は、加圧後のカフ120のカフ圧の変動を末梢動脈脈波信号として圧力センサで検出し、検出した末梢動脈脈波信号を制御・演算部170に出力する。
When measuring the peripheral artery pulse wave, the blood pressure pulse
一方、血圧計測の場合、血圧脈波計測部130は、血液のとまるであろう所定値までカフ110を加圧した後に、減圧中にカフ110のカフ圧の振動を圧力センサにより検出しながら、振幅の増大が始まる時点のカフ圧を収縮期血圧として検出すると共に、振動の減少が最も顕著なカフ圧を拡張期血圧として検出する。そして、血圧脈波計測部130は、検出した収縮期血圧及び拡張期血圧をそれぞれ示す血圧信号を制御・演算部170に出力する。
On the other hand, in the case of blood pressure measurement, the blood pressure pulse
心電図計測部160は、各カフ110、120の体表面に接する面に設けられた電極111、121に接続されている。心電図計測部160は、電極111、121により検出された検出信号に対して増幅等の所定の信号処理を施す信号処理回路を有する。心電図計測部160は、信号処理後の検出信号を心電図信号として制御・演算部170に出力する。
The
高周波電流供給回路140は、被検者の頸部又は頭部に取り付けられた電極101と、第2カフ120の電極121に高周波電流を供給する。これにより、被検者の頸部又は頭部と下肢の間に高周波電流が流れるようになる。なお、本実施の形態では、高周波電流を流すための電極のうち第1電極101は頸部又は頭部に、第2電極121は足首に設けられているが、第2電極は図1に示したように大腿部に設けてもよい。要は、第1電極及び第2電極は、高周波電流が流れる主ルートが大動脈起始部を通過するような位置に設ければよい。例えば、第1電極を上腕に設けてもよい。つまり、第1カフ110の電極111を介して高周波電流を供給してもよい。但し、頸部や頭部に電極を設けた方が、結果的に大動脈により大きな電流が流れることになるので好ましい。
The high-frequency
高周波電流供給部140が供給する高周波電流の周波数は、数kHzから100kHz程度のオーダーである。本実施の形態では、50kHz前後で、かつ、1mA程度の高周波電流を供給する。供給する電流値は、磁気センサ102の感度などに応じて設定すればよい。
The frequency of the high-frequency current supplied by the high-frequency
ここで、電極101、121に供給する高周波電流の周波数は数kHzから100kHz程度のオーダーであり、一方、心電図の成分は高くとも100Hz程度であり、周波数帯域が大きく離れている。よって、心電図の計測と高周波電流の供給を同時に行っても、心電図の計測に悪影響は及ばない。
Here, the frequency of the high-frequency current supplied to the
磁気検出・脈波計測部150は、磁気センサ102により検出された検出結果に基づいて大動脈脈波信号を得る。具体的に説明すると、磁気センサ102は、被検者の体表近くに設けられており、大動脈に電流が流れたときに、図2に示したように、右ねじの法則によって発生する磁界を検出し、検出した磁界の大きさに応じた電気信号を磁気検出・脈波計測部150に出力する。磁気検出・脈波計測部150は、入力した電気信号から心拍同期性成分を基本波とする成分を検波により抽出することで、大動脈脈波信号を得る。
The magnetic detection / pulse
上述したように大動脈を通る経路での電気的抵抗は、大動脈の血液量によって変化し、血液量が多いほど小さくなる。よって、大動脈弁開放直後には、大動脈拍動流が生じて血液量が多くなり、電気的抵抗は小さくなる。磁気検出・脈波計測部150により得られる大動脈脈波は、このような大動脈弁からの拍動流によって変動する脈波である。この大動脈脈波を観察することで、大動脈弁から血液が駆出されたタイミングを検出できる。この大動脈脈波を用いて心臓からの血液の駆出タイミングを検出すれば、血流を直接検出しているので心臓からの血液の駆出タイミングを高精度で検出できる。これに対して、圧電センサ等を用いて心臓の動きを検出することで心臓からの血液の駆出タイミングを検出する方法では、心臓疾患の有無や血圧等に応じて心臓が動き始めてから血液が駆出されるまでの時間間隔が異なるため、心臓の動きから血液の駆出タイミングを正確に推測することは困難である。
As described above, the electrical resistance in the path through the aorta varies depending on the blood volume of the aorta, and decreases as the blood volume increases. Therefore, immediately after the opening of the aortic valve, an aortic pulsating flow occurs, the blood volume increases, and the electrical resistance decreases. The aortic pulse wave obtained by the magnetic detection / pulse
次に、図4及び図5を用いて、大動脈脈波と末梢動脈脈波とを用いたPWVの算出の方法について説明する。 Next, a method for calculating PWV using the aortic pulse wave and the peripheral arterial pulse wave will be described with reference to FIGS.
PWVを算出するにあたって、制御・演算部170は、図4に示す処理手順を実行する。制御・演算部170は、ステップS0でPWV算出処理を開始すると、ステップS1において血圧脈波計測部130が加圧するカフ110、120のカフ圧を設定する。続く、ステップS2において磁気検出・脈波計測部150で計測された大動脈脈波を読み込み、ステップS3において血圧脈波計測部130で計測された末梢動脈脈波を読み込む。
In calculating the PWV, the control /
ステップS2及びS3で読み込まれる大動脈脈波及び末梢動脈脈波の様子を、図5に示す。図5では、大動脈脈波と末梢動脈脈波の時間軸を同一時間軸に合わせて示してある。 FIG. 5 shows the state of the aortic pulse wave and the peripheral arterial pulse wave read in steps S2 and S3. In FIG. 5, the time axes of the aortic pulse wave and the peripheral arterial pulse wave are shown in accordance with the same time axis.
ステップS4において、制御・演算部170は、大動脈脈波が大きくなる変化点(つまり立ち上がり点)、及び、末梢動脈脈波の圧力が大きくなる変化点(つまり立ち上がり点)を検出する。この変化点を検出するにあたっては、例えば微分法等を用いることができる。図5の例では、大動脈脈波は時点t1の点が上述の変化点となっており、末梢動脈脈波は時刻t2の点が上述の変化点となっている。
In step S4, the control /
制御・演算部170は、ステップS5において、t2−t1を計算することで、心臓200から第2カフ120の装着部位までの脈波の伝播時間Tを算出する。次に、制御・演算部170は、ステップS6において、予め設定された心臓200から第2カフ120の装着部位までの距離Lを用いて、T/Lを計算することで、PWVを算出する。
In step S5, the control /
以上説明したように、本実施の形態によれば、被検者の頸部又は頭部と、下肢とに取り付けられた電極101、121に高周波電流供給回路140によって高周波電流を供給し、そのときに大動脈から発生する磁界を磁気センサ102によって検出し、検出した磁気に基づいて大動脈脈波を得るようにしたことにより、大動脈弁が開いて血液が実際に心臓から駆出されたタイミングを磁界により精度良く検出できる。よって、この駆出タイミングを用いてPWVを計測することにより、精度の良いPWVを検出できる。
As described above, according to the present embodiment, the high-frequency current is supplied to the
また、本実施の形態の生体情報測定装置100は、心電図計測部160を有するので、磁気検出・脈波計測部150によって計測される大動脈脈波のレベルが小さい場合には、心電図をリファレンスにして、大動脈脈波中の変化点を検出すべき位置の絞り込み(つまりターゲット範囲の設定)を行うことができるようになる。
Moreover, since the biological
なお、本発明においては、精度の良いPWVを得るためには、磁界の検出感度を高めることが重要となる。以下では、磁界の検出感度を高めるための構成について説明する。 In the present invention, it is important to increase the detection sensitivity of the magnetic field in order to obtain an accurate PWV. Hereinafter, a configuration for increasing the magnetic field detection sensitivity will be described.
図6では、磁界検出部として、磁性体ベルト300が用いられている。磁性体ベルト300は、人体の胴体を周回するように配置される。より詳述すると、磁性体ベルト300は、人体を輪切りにする向きに胴体を周回するように配置されている。本実施の形態では、大動脈弁からの血液の駆出タイミングを検出するようになっているので、磁性体ベルト300は大動脈弁(大動脈起始部)に近い胸部を周回するように配置される。磁性体ベルト300は、その材質内を磁界が通過し易い(つまり磁気抵抗が低い)一方で、その材質内で渦電流が生じ難い(電流が流れ難い)材料によって形成されている。特に、電極101、121に供給する高周波電流の周波数の磁界が通過し易い材質により形成されている。本実施の形態では、50kHz程度の高周波電流が供給されるので、大動脈から発生する磁界も50kHz程度であり、この磁界を集めるために、磁性体ベルト300は、50kHz程度の磁界を通し易いように構成されている。このような磁性体ベルト300は、例えばゴムに酸化鉄の粉を練り込むことで製造できる。
In FIG. 6, a magnetic belt 300 is used as the magnetic field detector. The magnetic belt 300 is arranged so as to go around the human torso. More specifically, the magnetic belt 300 is disposed so as to go around the trunk in a direction in which the human body is cut into a circle. In this embodiment, since the ejection timing of blood from the aortic valve is detected, the magnetic belt 300 is arranged so as to go around the chest close to the aortic valve (starting portion of the aorta). The magnetic belt 300 is formed of a material in which a magnetic field easily passes through the material (that is, the magnetic resistance is low), but an eddy current is not easily generated in the material (a current does not easily flow). In particular, it is formed of a material through which a magnetic field having a high frequency current supplied to the
磁性体ベルト300の周回方向の一部には、磁気センサ301が設けられている。磁性体ベルト300によって集められた磁界は、磁気センサ301によって検出される。磁気センサ301からはリード線302が導出されており、磁気センサ301による検出結果はリード線302を介して磁気検出・脈波計測部150へ出力される。
A magnetic sensor 301 is provided in part of the circumferential direction of the magnetic belt 300. The magnetic field collected by the magnetic belt 300 is detected by the magnetic sensor 301. A
磁性体ベルト300を設けることにより、大動脈中を流れる高周波電流により生じる磁界を効率良く磁性体ベルト300に集めることができるので、磁界の検出感度を高める構成とすることができる。 By providing the magnetic belt 300, the magnetic field generated by the high-frequency current flowing in the aorta can be efficiently collected on the magnetic belt 300, so that the detection sensitivity of the magnetic field can be increased.
図7は、磁界検出部をカーレントトランス構成とした場合の例である。磁性体ベルト300にコイル303を巻回することにより、磁性体ベルト300によって集められた電界をコイル303で検出することができる。
FIG. 7 shows an example in which the magnetic field detection unit has a current transformer configuration. By winding the
図8は、磁界検出部としてロゴスキーコイル400を用いた例である。人体の胴体を周回するようにロゴスキーコイル400を配置し、大動脈中を流れる高周波電流により生じる磁界がロゴスキーコイル400中を周回したときロゴスキーコイル400から生じる電圧を検出することで、磁界の検出感度を高める構成とすることができる。なお、図8では、ロゴスキーコイル400を簡素化して示しているが、本実施の形態のロゴスキーコイル400は、図9に示すように構成されている。ロゴスキーコイル400は、円周方向の一部が分割された(切り欠かれた)磁性体コア401と、磁性体コア401を巻回する巻線402と、巻戻し線403とを有する。このように磁性体コア401を設けたことにより、磁界の検出感度を高めることができる。
FIG. 8 shows an example in which a
ロゴスキーコイル400は、円周方向の一部が分割されている(切り欠かれている)ので、この切り欠かれている箇所を広げるようにすれば、胴体への装着を容易に行うことができるという長所がある。磁性体ベルト300の場合にも、一部切欠きを設け、その切り欠き部分を広げることができるような構成とすれば、胴体への装着を容易に行うことができるようになる。この切り欠き部分には、磁性体ベルト300と同じ材質からなる留め具を配置し、装着完了後に留め具を止めれば、切欠きによる磁界収集能力の低下を防ぐことができる。
Since the
因みに、上述した実施の形態のように大動脈の周囲の磁界を集めるような磁界収集手段を用いて磁界を検出する場合には、供給する高周波電流は定電圧の高周波電流であることが好ましい。一方で、大動脈に最も近い1つの体表面のみで磁界を検出する場合などは、供給する高周波電流は、定電圧の高周波電流であっても、定電流の高周波電流であってもよい。 Incidentally, when the magnetic field is detected using the magnetic field collecting means that collects the magnetic field around the aorta as in the above-described embodiment, the high-frequency current to be supplied is preferably a constant-frequency high-frequency current. On the other hand, when a magnetic field is detected only with one body surface closest to the aorta, the supplied high-frequency current may be a constant-voltage high-frequency current or a constant-current high-frequency current.
なお、上述の実施の形態では、末梢動脈の脈波を測定する末梢動脈脈波測定部としてカフ110、120を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、末梢動脈脈波の測定はカフ以外のものを用いて行ってもよい。末梢動脈脈波は、例えばトノメトリ方式、光電脈波方式、歪みセンサ方式、超音波方式等によって測定することもできる。
In the above-described embodiment, the case where the
また、上述の実施の形態では、磁界検出部(例えば磁性体ベルト300)を用いて心臓から血液が駆出されるタイミングを検出する場合について述べたが、磁界検出部(例えば磁性体ベルト300)を用いて検出するのは心臓から血液が駆出されるタイミングに限らない。例えば、磁界検出部である磁性体ベルト300を大腿部に装着し、末梢動脈脈波測定部であるカフを足首に装着し、大腿部の脈波から第1タイミングを得ると共に足首の脈波から第2タイミングを得、第2タイミングと第1タイミングとの差を求めれば、大腿部と足首との間の脈波伝播時間を求めることができるようになる。 In the above-described embodiment, the case where the timing at which blood is ejected from the heart is detected using the magnetic field detection unit (for example, the magnetic belt 300) has been described. The detection using this is not limited to the timing at which blood is ejected from the heart. For example, a magnetic belt 300 that is a magnetic field detector is attached to the thigh, a cuff that is a peripheral artery pulse wave measurement unit is attached to the ankle, the first timing is obtained from the pulse wave of the thigh, and the pulse of the ankle is obtained. If the second timing is obtained from the wave and the difference between the second timing and the first timing is obtained, the pulse wave propagation time between the thigh and the ankle can be obtained.
<実施の形態2>
上述した実施の形態1では、磁界検出部(例えば磁性体ベルト300)によって得られた大動脈脈波に基づいて心臓から血液が駆出される第1タイミングを検出すると共に、末梢動脈脈波測定部(例えばカフ120)によって得られた末梢動脈脈波に基づいて末梢動脈脈波測定部が装着された部位に脈が到達する第2タイミングを検出し、第2タイミングと前記第1タイミングとの差から脈波伝播時間を算出し、それに基づいてPWVを算出した。
<Embodiment 2>
In the first embodiment described above, the first timing at which blood is ejected from the heart is detected based on the aortic pulse wave obtained by the magnetic field detection unit (for example, the magnetic belt 300), and the peripheral arterial pulse wave measurement unit ( For example, based on the peripheral arterial pulse wave obtained by the cuff 120), the second timing at which the pulse arrives at the site where the peripheral arterial pulse wave measuring unit is mounted is detected, and the difference between the second timing and the first timing is detected. The pulse wave propagation time was calculated, and PWV was calculated based on it.
本実施の形態では、図10に示すように、高周波電流を供給する2つの電極の間に、2つの磁界検出部を設け、第1の磁界検出部の検出結果に基づいて得られた第1の動脈脈波と、第2の磁界検出部の検出結果に基づいて得られた第2の動脈脈波とから、脈波伝播時間を算出し、それに基づいてPWVを算出する。図10の場合には、2つの電極の間に、磁性体ベルト310と磁性体ベルト320が設けられている。磁性体ベルト310によって集められた磁界は磁気センサ311及びリード線312を介して磁気検出・脈波計測部150に出力されると共に、磁性体ベルト320によって集められた磁界は磁気センサ321及びリード線322を介して磁気検出・脈波計測部150に出力される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, two magnetic field detectors are provided between two electrodes that supply a high-frequency current, and the first obtained based on the detection result of the first magnetic field detector. The pulse wave propagation time is calculated from the second arterial pulse wave and the second arterial pulse wave obtained based on the detection result of the second magnetic field detector, and the PWV is calculated based on the pulse wave propagation time. In the case of FIG. 10, a
磁気検出・脈波計測部150は、磁性体ベルト310により得られた動脈脈波の立ち上り時点と、磁性体ベルト320により得られた動脈脈波の立ち上り時点との差から、脈波伝播時間を算出し、PWVを算出する。このPWVは、磁性体ベルト310が装着された箇所に対応する動脈位置と、磁性体ベルト320が装着された箇所に対応する動脈位置との間のPWVなので、それらの動脈位置の間に存在する動脈の動脈硬化の指標とすることができる。
The magnetic detection / pulse
勿論、PWVを算出する区間は、図10の区間に限らない。例えば図11に示したように、第1の磁性体ベルト310を腹部に装着し、第2の磁性体ベルト320を大腿部に装着すれば、その間の動脈のPWVを測定することができる。
Of course, the interval for calculating the PWV is not limited to the interval in FIG. For example, as shown in FIG. 11, if the first
このように本実施の形態によれば、磁界検出部によって動脈の任意の2点の磁界を検出して、その2点の動脈脈波を検出し、その2点の動脈脈波に基づいて脈波伝播時間を算出することにより、任意の2点間のPWVを高精度で求めることができるようになる。本発明は、特に、従来は測定が困難であった体表から離れた位置の動脈の脈波も検出することができるので、PWVを測定できる動脈の選択範囲が飛躍的に広がる。 As described above, according to the present embodiment, the magnetic field detector detects the magnetic field at any two points of the artery, detects the arterial pulse waves at the two points, and based on the arterial pulse waves at the two points, the pulse is detected. By calculating the wave propagation time, the PWV between any two points can be obtained with high accuracy. In particular, the present invention can detect a pulse wave of an artery at a position away from the body surface, which has been difficult to measure in the past, so that the selection range of the artery capable of measuring PWV is dramatically expanded.
因みに、磁性体ベルト300、310、320等の磁界検出部を設ける位置は、体表面(素肌)に直接触れる位置でもよく、体表面との間に衣服が介在した位置でもよい。要は、磁界検出部は、高周波電流を流したときに人体から生じる磁界を検出できるような体表近傍位置に設ければよい。同様に、高周波電流を供給するための電極は、体表面(素肌)に直接触れる位置に設けてもよく、体表面との間に布などの物質が介在した位置に設けてもよい。要は、高周波電流を供給するための電極は、人体に所望値の高周波電流を流すことができる状態で取り付ければよい。
Incidentally, the position where the magnetic field detection units such as the
上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することのない範囲で、様々な形で実施することができる。 The above-described embodiments are merely examples of implementation in carrying out the present invention, and the technical scope of the present invention should not be construed as being limited thereto. That is, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist or main features thereof.
本発明は、脈波伝播速度等の生体情報を測定する生体情報測定装置に適用し得る。 The present invention can be applied to a biological information measuring device that measures biological information such as a pulse wave velocity.
100 生体情報測定装置
101、111、121 電極
102、301、311、321 磁気センサ
110、120 カフ
130 血圧脈波計測部
140 高周波電流供給回路
150 磁気検出・脈波計測部
160 心電図計測部
170 制御・演算部
200 心臓
300、310、320 磁性体ベルト
400 ロゴスキーコイル
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被検者の第2部位に取り付けられる第2電極と、
前記第1及び第2電極に高周波電流を供給する高周波電流供給部と、
前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍に設けられ、前記高周波電流が供給されたときに動脈から発生する磁界を検出する磁界検出部と、
前記磁界検出部によって検出された磁気に基づいて、前記動脈の脈波を得る脈波計測部と、
を具備する脈波測定装置。 A first electrode attached to the first part of the subject;
A second electrode attached to the second part of the subject;
A high-frequency current supply unit for supplying a high-frequency current to the first and second electrodes;
A magnetic field detector provided near the body surface between the first electrode and the second electrode in the subject and detecting a magnetic field generated from an artery when the high-frequency current is supplied;
Based on the magnetism detected by the magnetic field detection unit, a pulse wave measurement unit for obtaining a pulse wave of the artery,
A pulse wave measuring apparatus comprising:
前記第2電極は、前記被検者の下肢に取り付けられるものである、
請求項1に記載の脈波測定装置。 The first electrode is attached to the neck or head of the subject,
The second electrode is attached to a lower limb of the subject.
The pulse wave measuring device according to claim 1.
前記被検者の胸部に設けられる、
請求項1又は請求項2に記載の脈波測定装置。 The magnetic field detector is
Provided on the chest of the subject;
The pulse wave measuring device according to claim 1 or 2.
前記被検者の人体を輪切りにする向きに周回するように設けられ、磁界を集める磁性体ベルトと、
前記磁性体ベルトによって集められた磁界を検出する磁気センサと、
を有する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の脈波測定装置。 The magnetic field detector is
A magnetic belt that is provided to circulate in a direction to cut the human body of the subject, and that collects a magnetic field;
A magnetic sensor for detecting a magnetic field collected by the magnetic belt;
Having
The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記被検者の人体の胴体を周回するように設けられ、磁性体をコアとするロゴスキーコイルを有する、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の脈波測定装置。 The magnetic field detector is
It is provided so as to go around the torso of the subject's human body, and has a Rogowski coil with a magnetic body as a core,
The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記被検者の人体を輪切りにする向きに周回するように設けられ、磁界を集める磁性体ベルトと、
前記磁性体ベルトを巻回するコイルと、
を有するカーレントトランス構成でなる、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の脈波測定装置。 The magnetic field detector is
A magnetic belt that is provided to circulate in a direction to cut the human body of the subject, and that collects a magnetic field;
A coil for winding the magnetic belt;
Comprising a current transformer configuration having
The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 3.
前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍に設けられる第1の磁界検出部と、
前記被検者における前記第1電極と前記第2電極の間の体表近傍であり、前記高周波電流が供給されたときに前記第1の磁界検出部よりも電流の下流側に設けられる第2の磁界検出部とを、
有する請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の脈波測定装置。 The magnetic field detector is
A first magnetic field detector provided in the vicinity of the body surface between the first electrode and the second electrode in the subject;
A second surface provided near the body surface between the first electrode and the second electrode in the subject and provided downstream of the first magnetic field detector when the high-frequency current is supplied. The magnetic field detector of
The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 6.
前記脈波測定装置による測定箇所よりも心臓から見て遠い被検者の末梢動脈の脈波を測定する末梢動脈脈波測定部と、
前記脈波測定装置によって得られた大動脈脈波に基づいて心臓から血液が駆出される第1タイミングを検出すると共に、前記末梢動脈脈波測定部によって得られた末梢動脈脈波に基づいて前記末梢動脈脈波測定部が装着された部位に脈が到達する第2タイミングを検出し、前記第2タイミングと前記第1タイミングとの差から脈波伝播時間を算出する演算部と、
を具備する生体情報測定装置。 The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 6,
A peripheral arterial pulse wave measurement unit for measuring a peripheral arterial pulse wave of a subject far from the heart than a measurement point by the pulse wave measuring device;
The first timing at which blood is ejected from the heart is detected based on the aortic pulse wave obtained by the pulse wave measuring device, and the peripheral artery pulse wave is obtained based on the peripheral arterial pulse wave obtained by the peripheral arterial pulse wave measuring unit. A calculation unit that detects a second timing at which the pulse arrives at a site where the arterial pulse wave measurement unit is mounted, and calculates a pulse wave propagation time from a difference between the second timing and the first timing;
A biological information measuring device comprising:
前記脈波測定装置による測定箇所よりも心臓から見て遠い被検者の末梢動脈の脈波を測定する末梢動脈脈波測定部と、
前記脈波測定装置によって得られた脈波に基づいた第1タイミングを検出すると共に、前記末梢動脈脈波測定部によって得られた末梢動脈脈波に基づいて前記末梢動脈脈波測定部が装着された部位に脈が到達する第2タイミングを検出し、前記第2タイミングと前記第1タイミングとの差から脈波伝播時間を算出する演算部と、
を具備する生体情報測定装置。 The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 6,
A peripheral arterial pulse wave measurement unit for measuring a peripheral arterial pulse wave of a subject far from the heart than a measurement point by the pulse wave measuring device;
The first timing based on the pulse wave obtained by the pulse wave measurement device is detected, and the peripheral artery pulse wave measurement unit is mounted based on the peripheral artery pulse wave obtained by the peripheral artery pulse wave measurement unit. Calculating a pulse wave propagation time from a difference between the second timing and the first timing;
A biological information measuring device comprising:
前記第1の磁界検出部の検出結果に基づいて得られた第1の動脈脈波と、前記第2の磁界検出部の検出結果に基づいて得られた第2の動脈脈波とから、脈波伝播時間を算出する演算部と、
を具備する生体情報測定装置。
The pulse wave measuring device according to claim 7,
From the first arterial pulse wave obtained based on the detection result of the first magnetic field detection unit and the second arterial pulse wave obtained based on the detection result of the second magnetic field detection unit, the pulse An arithmetic unit for calculating the wave propagation time;
A biological information measuring device comprising:
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