JP2023086348A - 生体検査装置および生体検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】血圧検査とＨＲＶ計測検査を有効活用して、被検者の健康状態をより多面的に検査し得る、生体検査装置および生体検査方法を提供すること。【解決手段】生体検査装置は、被検者に装着されたカフによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、被検者の血圧を計測する血圧計測部と、被検者のＨＲＶ（Heart Rate Variability）を計測するＨＲＶ計測部と、血圧計測部によりカフ圧が変化されたときの、ＨＲＶ計測部により計測されたＨＲＶ計測値の変化に基づいて、被検者の健康状態を判定する判定部と、を有する。【選択図】図２

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り （１）フクダ電子株式会社の関連会社 販売日 令和３年２月５日 フクダ電子北海道販売（株） 令和３年２月１７日 フクダ電子北東北販売（株） 令和３年２月６日 フクダ電子南東北販売（株） （その他２０社） （２）フクダ電子の関連会社がアクセス可能なウェブサイト（非公開） 掲載日 令和３年１月１５日 （３）フクダ電子の関連会社のためのウェブ勉強会（非公開） 開催日 令和２年１２月１６日 令和２年１２月１７日

本発明は、カフを用いて被検者の健康状態を検査する生体検査装置および生体検査方法に関する。

従来、カフを用いて被検者の血管状態を検査する装置として血圧脈波検査装置がある。血圧脈波検査装置は、動脈硬化の指標として、ＣＡＶＩ（Cardio Ankle Vascular Index）やＰＷＶ（Pulse Wave Velocity）を計測する。ＰＷＶは心臓から大動脈に血液を送り出す際に発生する波動が動脈の血管壁を伝わる速さであり、速くなるほど血管が硬くなっていることを意味する。ＰＷＶは血管上の２点の脈波およびその伝播時間（ＰＷＴ）を計測し、この２点間の距離を伝播時間で除すことにより求められる。

ＰＷＶを計測可能な血圧脈波検査装置が例えば特許文献１に記載されている。ＰＷＶに加えてＣＡＶＩを計測可能な血圧脈波検査装置が例えば特許文献２に記載されている。

特開２０１７－１６４３０１号公報 特開２００６－１１０１５５号公報

ところで、血圧脈波検査装置は、一般に、動脈硬化などを検査する血圧脈波検査機能以外にも、心電図検査機能が搭載されている。心電図検査機能には、１２誘導心電図検査、不整脈検査、リズム計測検査、マスターテスト検査、負荷後検査、ストレス検査、ＨＲＶ（Heart Rate Variability）計測検査などがある。

ここで、ＨＲＶ計測検査とは、被検者の心電図のＲＲ間隔などに基づいて心拍変動や心拍のゆらぎを検出することで、被検者の自律神経活動を把握する検査である。ＨＲＶの計測結果により、自律神経に関連した心疾患や、糖尿病による自律神経障害などを評価することができるようになる。一般にＨＲＶ計測検査は、安静心電図検査と同様に、ベッドに仰向けに寝た状態の被検者の心電図を測定することで行われる。

本発明は、血圧検査とＨＲＶ計測検査を有効活用して、被検者の健康状態をより多面的に検査し得る、生体検査装置および生体検査方法を提供する。

本発明の生体検査装置の一つの態様は、
被検者に装着されたカフによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、前記被検者の血圧を計測する血圧計測部と、
前記被検者のＨＲＶ（Heart Rate Variability）を計測するＨＲＶ計測部と、
前記血圧計測部によりカフ圧が変化されたときの、前記ＨＲＶ計測部により計測されたＨＲＶ計測値の変化に基づいて、前記被検者の健康状態を判定する判定部と、
を備える。

本発明の生体検査方法の一つの態様は、
被検者に装着されたカフによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、前記被検者の血圧を計測するステップと、
前記被検者のＨＲＶを計測するステップと、
カフ圧が変化したしたときのＨＲＶ計測値に基づいて、前記被検者の健康状態を判定するステップと、
を含む。

本発明によれば、カフ圧が変化されたときのＨＲＶ計測値の変化に基づいて、被検者の健康状態を判定するようにしたので、被検者の健康状態をより多面的に検査し得る、生体検査装置および生体検査方法を実現できる。

実施の形態に係る血圧脈波検査装置の全体構成を示すブロック図 実施の形態の要部構成を示すブロック図

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。

＜１＞血圧脈波検査装置の全体構成
図１は、本発明の実施の形態に係る血圧脈波検査装置の全体構成を示すブロック図である。

図１において、血圧脈波検査装置１の本体１ａには、演算処理部１０、入力部７０、表示部８０、表示制御部８１、印字部９１、記憶部９２、音声出力部９３、血圧脈波計測部３０、心音計測部４０、心電図計測部５０および脈波計測部６０が設けられている。

血圧脈波計測部３０は、上腕用計測制御部３１および下肢用計測制御部３２を有する。上腕用計測制御部３１には、右上腕用カフ２１Ｒおよび左上腕用カフ２１Ｌがそれぞれホース２１ｈを介して接続され、下肢用計測制御部３２には、右足首用カフ２２Ｒおよび左足首用カフ２２Ｌがそれぞれホース２２ｈを介して接続されている。

血圧脈波計測部３０は、オシロメトリック式の血圧計測機能と空気袋式の脈波計測機能とを有する。

上肢用計測制御部３１は、圧力センサ３３と、圧力センサ３３による検出信号に対して増幅などの所定の信号処理を施す信号処理回路と、カフ２１Ｒ、カフ２１Ｌに対する給排気を行うポンプおよび排気弁と、この給排気動作を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インターフェース等を有するコンピュータと、を有する。上肢用計測制御部３１は、ホース２１ｈを介してカフ２１Ｒ、カフ２１Ｌのゴム嚢に空気を導入することでカフ２１Ｒ、２１Ｌの内圧（以下、カフの内圧を「カフ圧」という）を加圧するとともに、ゴム嚢から空気を排出することでカフ２１Ｒ、２１Ｌのカフ圧を減圧する。カフ２１Ｒは被検者の右上腕に装着され、カフ２１Ｌは被検者の左上腕に装着される。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。

脈波計測の場合、上肢用計測制御部３１は、加圧後のカフ２１Ｒ、２１Ｌのカフ圧の変動を脈波信号として圧力センサ３３で検出し、検出された脈波信号を演算処理部１０に出力する。脈波計測は、演算処理部１０からの要求に応じて行われる。なお、脈波計測には、２つのカフ２１Ｒ、２１Ｌのうち片方のみが使用されてもよいし、両方が使用されても良い。

血圧計測の場合、上肢用計測制御部３１は、減圧中にカフ２１Ｒ、２１Ｌのカフ圧の振動を圧力センサ３３により検出しながら、振幅の増大が最も顕著なカフ圧を収縮期血圧として検出するとともに、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、上肢用計測制御部３１は、検出された収縮期血圧および拡張期血圧をそれぞれ示す血圧信号を演算処理部１０に出力する。血圧計測は、演算処理部１０からの要求に応じて行われる。なお、演算処理部１０からの要求があった場合、通常は、カフ２１Ｒのみを用いた右側血圧計測とカフ２１Ｌのみを用いた左側血圧計測とが順次行われるが、これらの血圧計測は並行して行われてもよい。

下肢用計測制御部３２は、圧力センサ３４と、圧力センサ３４による検出信号に対して増幅などの所定の信号処理を施す信号処理回路と、カフ２２Ｒ、カフ２２Ｌに対する給排気を行うポンプおよび排気弁と、この給排気動作を制御するＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェース等を有するコンピュータと、を有する。下肢用計測制御部３２は、ホース２２ｈを介してカフ２２Ｒ、カフ２２Ｌのゴム嚢に空気を導入することでカフ２２Ｒ、２２Ｌのカフ圧を加圧するとともに、ゴム嚢から空気を排出することでカフ２２Ｒ、２２Ｌのカフ圧を減圧する。カフ２２Ｒは被検者の右足首に装着され、カフ２２Ｌは被検者の左足首に装着される。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。脈波計測時および血圧計測時の下肢用計測制御部３２の動作については、上肢用計測制御部３１と同様であるため、ここではその詳細な説明を省略する。

上肢用計測制御部１０１および下肢用計測制御部３２のコンピュータは、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵで実行することにより、以下に説明する血圧脈波計測のための演算処理などを行う。

なお、血圧脈波計測部３０は、本実施の形態では、上肢用計測制御部３１と下肢用計測制御部３２とを独立に設けてなるものであるが、上肢用計測制御部３１と下肢用計測制御部３２とが一体化してなるものであってもよい。

心音計測部４０には心音マイク２３が接続されている。心電図計測部５０には、四肢用心電電極部２４ａおよび胸部用心電電極部２４ｂが接続されている。脈波計測部６０には、アモルファス式脈波センサ２５ａ、２５ｂが接続されている。

演算処理部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェース等を有するコンピュータである。演算制御部１０は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵで実行する。

演算処理部１０は、血圧脈波計測部３０、心音計測部４０、心電図計測部５０および脈波計測部６０（以下これらを「各生体情報計測部」という）を制御する。

また、演算処理部１０は、各生体情報計測部から供給された生体情報を受信する。そして、受信した生体情報を、画面に表示する必要があるときには表示用データに編集または変換した上で表示部８０に、レポート用の用紙に印字する必要があるときには印字用データに編集または変換した上で印字部９１に、出力する。また、演算処理部１０は適宜、受信した生体情報を記憶部９２に記憶したり、記憶された生体情報を読み出したりする。

また、演算処理部１０は、各生体情報計測部から受信した生体情報の波形分析等を行う。波形分析では、波形における特徴部（区分点）の検出等を行う。特徴部としては、例えば、心II音の開始部、上腕での脈波の立上り部、足首での脈波の立上り部、脈波のノッチ、上腕での脈波の切痕部、等が挙げられる。

演算処理部１０は、この分析結果と、受信した生体情報により示された数値（例えば血圧）とに基づいて、動脈硬化度の算出を行う。また、演算処理部１０は、心電図に基づいて、ＨＲＶ計測を行う。

動脈硬化度の算出処理について具体的に説明する。演算処理部１０は、脈波伝播速度として上腕－足首間脈波伝播速度ｂａＰＷＶ（brachial-ankle Pulse Wave Velocity）および心臓－足関節間動脈脈波伝播速度ｈａＰＷＶ（heart-ankle Pulse Wave Velocity）を求めるとともに、下肢上肢血圧比として足関節上腕血圧比ＡＢＩ（Ankle Brachial Pressure Index）を求める。すなわち、演算処理部１０は、血圧脈波計測部３０により検出された脈波を用いて足関節上腕血圧比（ＡＢＩ）および脈波伝播速度（ＰＷＶ）を算出する。また、演算制御部１０は、血圧脈波計測部３０により検出された脈波を用いて被検者の血圧値を算出する。さらに、演算制御部１０は、心臓－足関節間動脈脈波伝播速度ｈａＰＷＶに基づいて算出されるＣＡＶＩ（Cardio Ankle Vascular Index）などの指標も算出する。ここで、演算制御部１０は、心臓－足関節間動脈脈波伝播速度ｈａＰＷＶを対数脈波で補正することによりＣＡＶＩを算出する。知られているように、上腕－足首間脈波伝播速度ｂａＰＷＶおよび心臓－足関節間動脈脈波伝播速度ｈａＰＷＶは血管の硬さを示す指標であり、また、足関節上腕血圧比ＡＢＩは血管の詰まりを示す指標である。

また、演算処理部１０は、ユーザの操作による入力や指示の内容を入力部７０から受信し、受信内容に従って、各生体情報計測部や表示部８０、印字部９１、記憶部９２および音声出力部９３の機能に関連する設定を行ったり、それぞれの動作の開始や停止を制御したりする。

表示部８０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示画面を有する表示装置であり、演算処理部１０から表示用データとして入力された生体情報、分析結果および動脈硬化度等を画面に表示する。

印字部９１は、給紙機構や印字用ヘッド等を主要構成として有し、演算処理部１０から印字用データとして入力された生体情報、分析結果および動脈硬化度を用紙に印字する。

記憶部９２は、ハードディスクドライブや書き込み可能な光ディスクドライブ、不揮発性メモリ等により構成され、演算処理部１０からの情報の記憶が可能である。また、記憶部９２には、各生体情報計測部によって計測された生体情報、つまり心電図、脈波および心音が記録される。

音声出力部９３は、スピーカ等を主要構成として有し、演算処理部１０から入力されたガイダンス用データまたは報知音出力指示信号に従って、ガイダンス音声または報知音等を出力する。

入力部７０は、キーボードやマウス、ボタン、タッチパネル等から構成され、ユーザの操作による入力や指示を受け付けて、演算処理部１０に送る。

脈波計測部６０は、被検者に適切に装着されたアモルファス式脈波センサ２５ａ、２５ｂにより検出された被検者の脈波信号を演算処理部１０に供給する。これにより、脈波の計測および解析が行われる。なお、アモルファス式脈波センサ２５ａ、２５ｂの一方は例えば被検者の頸動脈部に装着され、他方は例えば被検者の大腿動脈部または膝部に装着される。

心電図計測部５０は、被検者に装着された四肢用心電電極部２４ａおよび胸部用心電電極部２４ｂにより検出された心電図信号を演算処理部１０に供給する。これにより、心電図の計測および解析が行われる。四肢用心電電極部２４ａは、典型的には、右手首、左手首、右足首および左足首にそれぞれ装着される４つの心電電極からなる。両足首用の心電電極に関しては、両足首への装着が右足首用カフ２２Ｒおよび左足首用カフ２２Ｌにより妨げられないように形成されていることが好ましい。また、胸部用心電電極部２５ｂは、典型的には、胸部の６箇所にそれぞれ装着される６つの心電電極からなる。

心音計測部４０は、被検者に装着された心音マイク２３により検出された心音信号を演算処理部１０に供給する。これにより、心音の計測および解析が行われる。

＜２＞本実施の形態の要部構成
図２は、本実施の形態による血圧脈波検査装置の要部構成を示すブロック図である。本実施の形態の場合、図２の構成のうち、制御部１０１、ＨＲＶ計測部１０２および判定部１０３は、演算処理部１０に設けられている。上述したように、演算処理部１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種インターフェース等を有するコンピュータである。演算制御部１０は、制御部１０１、ＨＲＶ計測部１０２および判定部１０３の各機能を、ＲＯＭに記憶された制御プログラムをＣＰＵで実行することで実現する。

制御部１０１は、血圧脈波計測部３０、心電図計測部５０、ＨＲＶ計測部１０２および判定部１０３の動作を制御する。例えば、制御部１０１は、これらの部分のオン動作およびオフ動作を制御する。また、制御部１０１は、血圧脈波計測部３０がカフ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌを加圧するカフ圧を制御する。

ＨＲＶ計測部１０２は、心電図計測部５０によって得られた心電図を入力し、被検者のＨＲＶを計測する。例えば、ＨＲＶ計測部１０２は、所定期間（例えば２分以上）の心電図のＲＲ間隔やパワースペクトルに基づいて心拍変動や心拍のゆらぎを計測し、これをＨＲＶ計測値として判定部１０３に出力する。

判定部１０３は、血圧脈波計測部３０によりカフが加圧されているときにＨＲＶ計測部１０２により計測されたＨＲＶ計測値に基づいて、被検者の健康状態を判定する。

例えば、判定部１０３は、血圧脈波計測部３０によりカフ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌが第１のカフ圧とされているときの第１のＨＲＶ計測値と、血圧脈波計測部３０によりカフ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌが第１のカフ圧よりも大きい第２のカフ圧とされているときの第２のＨＲＶ計測値と、の変化の度合いに基づいて、被検者の健康状態を判定する。典型的には、第１のカフ圧はゼロであり（例えば加圧前または排気後）、第２のカフ圧は血圧脈波計測部３０による血圧脈波計測中での最大カフ圧であり例えば２００ｍｍＨｇ程度である。

ここで、血管や自律神経に障害がある非健常者は、カフ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌによる加圧を行っても、健常者と比べて、自律神経異常が生じない傾向にある。

本発明では、この点に着目して、血圧脈波計測時にカフによる加圧を行った際の被検者のＨＲＶ計測値の変化を観察し、ＨＲＶ計測値の変化が小さいほど血管や自律神経に障害があり、健康状態から遠いと判定するようになっている。

なお、判定部１０３が判定の対象とするＨＲＶ計測値は、第１のカフ圧に対応する第１のＨＲＶ計測値と、第２のカフ圧に対応する第２のＨＲＶ計測値とに限らない。要は、判定部１０３は、血圧脈波計測時にカフ圧が変化されたときのＨＲＶ計測値の変化に基づき、カフ圧の変化に対してＨＲＶ計測値の変化が小さいほど血管や自律神経に障害があるという知見を基準に、健康状態の判定を行うようにすればよい。

判定部１０３による判定結果、および、血圧脈波計測部３０による血圧脈波および動脈硬化度などの計測結果は、表示制御部８１を介して表示部８０に表示される。

＜３＞まとめ
以上説明したように、本実施の形態によれば、被検者に装着されたカフ２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、被検者の血圧を計測する血圧計測部（血圧脈波計測部３０）と、被検者のＨＲＶを計測するＨＲＶ計測部１０２と、血圧計測部（血圧脈波計測部３０）によりカフ圧が変化されたときの、ＨＲＶ計測部１０２により計測されたＨＲＶ計測値の変化に基づいて、被検者の健康状態を判定する判定部１０３と、を設けたことにより、血圧検査とＨＲＶ計測検査を有効活用して、被検者の健康状態をより多面的に検査し得る、生体検査装置および生体検査方法を実現できる。

特に、血圧検査時のカフ圧の変動を有効活用して、ＨＲＶ計測を行うので、単独でＨＲＶ計測を行う場合と比較して、トータルの検査時間を短縮化できる。

また、健康状態を、血圧脈波計測による検査結果に加えて、ＨＲＶ計測を基にした判定結果として提示できるので、医療従事者はより多面的に被検者の健康状態を判断できるようになる。

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なく、様々な形で実施することができる。

上述の実施の形態では、ＨＲＶ計測部１０２は、心電図に基づいてＨＲＶを計測した場合について述べたが、例えば脈波に基づいてＨＲＶ（心拍数の変動）を計測してもよい。

上述の実施の形態では、血圧脈波検査装置１に本発明を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、要は、被検者の上肢及び又は下肢を加圧するカフと、被検者のＨＲＶを計測するＨＲＶ計測部と、カフ圧が変化したときのＨＲＶ計測値の変化に基づき、被検者の健康状態（障害といってもよい）を判定する判定部と、を有していればよい。よって、本発明は、例えばカフおよびＨＲＶ計測機能を有するホルター心電計や、カフおよびＨＲＶ計測機能を有する生体情報モニターに適用することも可能である。

本発明は、カフを用いて被検者の健康状態を検査する生体検査装置および方法に広く適用可能である。

１ 血圧脈波検査装置
１０ 演算処理部
２１Ｒ、２１Ｌ、２２Ｒ、２２Ｌ カフ
３０ 血圧脈波計測部
５０ 心電図計測部
１０１ 制御部
１０２ ＨＲＶ計測部
１０３ 判定部

Claims (5)

1. 被検者に装着されたカフによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、前記被検者の血圧を計測する血圧計測部と、
   前記被検者のＨＲＶ（Heart Rate Variability）を計測するＨＲＶ計測部と、
   前記血圧計測部によりカフ圧が変化されたときの、前記ＨＲＶ計測部により計測されたＨＲＶ計測値の変化に基づいて、前記被検者の健康状態を判定する判定部と、
   を備える生体検査装置。
2. 前記健康状態には、血管状態および自律神経状態が含まれる、
   請求項１に記載の生体検査装置。
3. 前記判定部は、前記血圧計測部により前記カフが第１のカフ圧とされているときの前記ＨＲＶ計測値と、前記血圧計測部により前記カフが前記第１のカフ圧よりも大きい第２のカフ圧とされているときの前記ＨＲＶ計測値と、の変化の度合いに基づいて、前記健康状態を判定する、
   請求項１または２に記載の生体検査装置。
4. 前記第１のカフ圧はゼロであり、前記第２のカフ圧は前記血圧計測部による血圧計測中での最大カフ圧である、
   請求項３に記載の生体検査装置。
5. 被検者に装着されたカフによって被検者の上肢及び又は下肢を加圧して、前記被検者の血圧を計測するステップと、
   前記被検者のＨＲＶを計測するステップと、
   カフ圧が変化したしたときのＨＲＶ計測値に基づいて、前記被検者の健康状態を判定するステップと、
   を含む生体検査方法。
   

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