JP3006123B2 - 動脈硬さ観測装置 - Google Patents
動脈硬さ観測装置Info
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Description
より被検診者の動脈の硬さを非観血に観測する動脈硬さ
観測装置に関する。
や超音波診断装置などが用いられている。また、心臓の
動きに関連した動脈脈波は、血液循環機能の状態を示す
重要な情報を含んでいるので、血液循環機能の良否の判
断に広く利用され、一般的に毛細血管の含血量を示す容
積脈波の観測が行われている。この動脈脈波の検出に
は、ピエゾ素子やコンデンサマイクホン等を利用して心
拍による圧力変化を電気信号に変換して検出する方法
や、血液中のヘモグロビンによる変調作用を利用して血
流量変化を光学的に検出などの方法が採用されている。
によって、寸口すなわち手首の内側にある橈骨莖状の突
起部位の動脈の脈をもって被検診者の病状を判断してい
る。この東洋医学における脈診では、上記寸口の脈を
上、中、下すなわち寸、関、尺の三部位にわけてそれぞ
れに現れる2つの経脈の脈気を把握する方法が採られ
る。上記寸は手首の動脈の末梢側を指し、この寸の脈
は、人間の頭から胸までの健康状態を表している。ま
た、関は動脈の末梢側と心臓側との中間を指し、この関
の脈は、胸から臍までの健康状態を表している。さら
に、尺は動脈の心臓側を指し、臍から足先までの健康状
態を表している。
センサ等で動脈脈波を得て、波形観測によって脈診を行
う装置として、例えば特公昭57−52054号公報に
開示されているような脈診装置が知られている。
ぞれ寸口の寸、関、尺の三部位における動脈脈波を電気
信号の波形に変換する3個の圧力センサ51,52,5
3と、これらの圧力センサ51,52,53を被検診者
の手首54に装着して動脈に押し付ける加布帯55とか
らなっている。上記各圧力センサ51,52,53は、
それぞれ被検診者の手首54すなわち寸口の動脈上に並
べて配置され、その上から上記加布帯55が巻き付けら
れ装着される。そして、上記加布帯55に設けられてい
る図示しない空気袋に導管56を介して空気ポンプから
圧縮空気を送り込み、この空気量を調整することにより
動脈に加わる圧力を可変して動脈脈波の変化を計測でき
るようになっている。
は、例えば静電形マイクロホンや圧電形マイクロホン等
から構成される。具体的には、例えば静電形マイクロホ
ンの振動板電極と固定電極の間に数十MΩの抵抗を介し
て高い直流電圧を印加し、振動板電極を圧力検出箇所で
ある寸口動脈上に直接接触させ、圧力により振動板電極
と固定電極の間隔が変化して静電容量が変化し、このと
き生じる電圧を検出するようになっている。そして、上
記各圧力センサ51,52,53は、それぞれ接続コー
ド51a,52a,53aを介して図示しない電磁オシ
ログラフ等に接続され、計測された動脈脈波を記録紙等
に記録して波形観測できるようになっている。
臓疾患の検査には心電図や超音波診断装置などが用いら
れているが、心臓疾患の進行とともに変化する動脈の硬
さを非観血に観測することが難しく、上記動脈の硬さの
情報を心臓疾患等の判断に利用することができないでい
た。動脈の硬さを非観血に観測する方法としては、橈骨
動脈などに応力と歪みの関係を調べるセンサを押し当て
て動脈の硬さを推定する方法が知られている。しかし、
この方法は、動脈と上皮間の組織の影響が強く、不正確
で動脈の硬さを定量化することはできない。
て提案されたものであって、動脈の硬さの情報を心臓疾
患等の判断に利用することができるようにすることを目
的とし、熟練を必要とすることなく非観血に被検診者の
動脈の硬さを適確に判断できる動脈硬さ観測装置を提供
するものである。
測装置は、上述の目的を達成するために、動脈に沿って
隣接して配された3つの押圧部位において同圧にて血流
通過制限を行う押圧手段と、上記押圧手段による押圧力
を制御する押圧制御手段と、上記動脈に沿って隣接して
配された3つの押圧部位の中央にて動脈脈波を検出する
第1の圧力センサ及び末梢側にて動脈脈波を検出する第
2の圧力センサと、上記押圧手段による押圧力を検出す
る第3の圧力センサと、上記第1の圧力センサにより所
定レベル以上の検出出力信号が得られたことを検出する
第1のレベル検出手段と、上記第2の圧力センサにより
所定レベル以上の検出出力信号が得られたことを検出す
る第2のレベル検出手段と、上記第3の圧力センサによ
る検出出力信号を上記第1のレベル検出手段による検出
出力信号によりラッチする第1のラッチ手段と、上記第
3の圧力センサによる検出出力信号を上記第2のレベル
検出手段による検出出力信号によりラッチする第2のラ
ッチ手段と、上記第1のラッチ手段によるラッチ出力信
号と上記第2のラッチ手段によるラッチ出力信号との差
分を検出する差分検出手段と、上記差分検出手段による
差分検出出力信号を動脈硬さ観測情報として出力する出
力手段とを備え、上記第1のレベル検出手段による検出
出力信号が得られる血流通過限界状態における上記第3
の圧力センサによる検出出力信号と上記第2のレベル検
出手段による検出出力信号が得られる血流通過限界状態
における上記第3の圧力センサによる検出出力信号から
動脈硬さ観測情報を得るようにしたことを特徴とするも
のである。
って隣接して配された3つの押圧部位において同圧にて
血流通過制限を行い、上記動脈に沿って隣接して配され
た3つの押圧部位の中央における動脈脈波を第1の圧力
センサにより検出するとともに、末梢側における動脈脈
波を第2の圧力センサにより検出し、さらに、上記血流
通過制限を行う押圧手段による押圧力を第3の圧力セン
サにより検出する。そして、上記第1の圧力センサによ
り所定レベルの検出出力信号が得られる血流通過限界状
態における上記第3の圧力センサによる検出出力信号
と、上記第2の圧力センサにより所定レベルの検出出力
信号が得られる血流通過限界状態における上記第3の圧
力センサによる検出出力信号との差分検出出力信号を動
脈硬さ観測情報として出力する。
施例について、図面に従い詳細に説明する。
図1に示すように構成される。この図1に示す動脈硬さ
観測装置は、東洋医学における寸口の寸、関、尺の脈波
を検出して被検診者の病状を判断する脈診装置に本発明
を適用したもので、上記寸口の寸、関、尺の動脈脈波を
検出して電気信号の波形に変換する第1乃至第3の圧力
センサ1,2,3を備え、これら各圧力センサ1,2,
3による検出出力信号S1 ,S2 ,S3 を波形観測する
ための出力装置4に供給するようになっている。
は、例えば圧電形マイクロホン等の圧力電気変換素子に
より構成され、上記寸口の寸、関、尺の動脈脈波を圧力
変化としして検出する。これら第1乃至第3の圧力セン
サ1,2,3は、図2に示すように被検診者の手首に装
着される加布帯5により両端が連結される固定板6の内
壁部分に配設されている。そして、上記第1乃至第3の
圧力センサ1,2,3は、上記加布帯5に設けた空気袋
7に空気が注入されることによって、上述の東洋医学に
おける寸口の寸、関、尺に対応する被検出部位に押圧さ
れ、図3に示すように被検診者の手首の皮膚組織20を
介して動脈21を閉塞する。
御部8により制御される図示しない空気ポンプにより空
気が注入され、また、上記押圧制御部8により制御され
る図示しない排気バルブを介して排気されるようになっ
ている。さらに、上記空気袋7による上記第1乃至第3
の圧力センサ1,2,3の押圧力を第4の圧力センサ9
により検出するようになっている。
脈脈波を検出する第1の圧力センサ1は、その検出出力
信号S1 を上記出力装置4に供給するとともに、第1の
レベル検出回路10及びノッチ検出回路11に供給す
る。
1の圧力センサ1により所定レベル以上の検出出力信号
S1 が得られたことを検出する。この第1のレベル検出
回路10による検出出力信号は、タイマスタート信号と
して第1及び第3のタイマ回路12,15に供給され
る。
上記第1の圧力センサ1による検出出力信号S1 すなわ
ち心臓側の動脈脈波に含まれるノッチ部分(波形欠落部
分)を検出する。この第1のノッチ検出回路11は、上
記第1の圧力センサ1による検出出力信号S1 の基本波
成分を抽出するローパスフィルタ11Aと、このローパ
スフィルタ11Aにより抽出される基本波成分を上記第
1の圧力センサ1による検出出力信号S1 から減算する
減算器11Bとから成る。この減算器11Bによる減算
出力信号として得られる第1のノッチ検出信号は、上記
第1のタイマ回路12にタイマストップ信号として供給
されるとともに積分回路14に供給され、さらに、第2
のタイマ回路13にタイマスタート信号として供給され
る。
記第1の圧力センサ1により所定レベル以上の検出出力
信号S1 が得られたことを上記第1のレベル検出回路1
0で検出してから、上記第1の圧力センサ1の検出出力
信号S1 に含まれるノッチ部分を上記第1のノッチ検出
回路11で検出するまでの時間を計測する。この第1の
タイマ回路12による計測出力信号は、上記出力装置4
に供給される。また、上記積分回路14は、上記第1の
ノッチ検出回路11により得られる第1のノッチ検出信
号を積分する。この積分回路14による積分出力信号
は、上記出力装置4に供給される。
側との中間の動脈脈波を検出する第2の圧力センサ2
は、その検出出力信号S2 を上記出力装置4に供給する
とともに、第2のレベル検出回路16及びノッチ検出回
路17に供給する。
2の圧力センサ2により所定レベル以上の検出出力信号
S2 が得られたことを検出する。この第2のレベル検出
回路16による検出出力信号は、上記出力装置4及び押
圧制御部8に供給されるとともに、上記第3のタイマ回
路15にタイマストップ信号として供給され、さらに、
第1のラッチ回路18に第1のラッチ信号として供給さ
れる。
圧力センサ1により所定レベル以上の検出出力信号S1
が得られたことを上記第1のレベル検出回路10で検出
してから、上記第2の圧力センサ2により所定レベル以
上の検出出力信号S2 が得られたことを上記第2のレベ
ル検出回路16で検出するまでの時間を計測する。この
第3のタイマ回路15による計測出力信号は、上記出力
装置4に供給される。
上記第2の圧力センサ2による検出出力信号S2 すなわ
ち心臓側と末梢側との中間の動脈脈波に含まれるノッチ
部分(波形欠落部分)を検出する。この第2のノッチ検
出回路17は、上記第2の圧力センサ2による検出出力
信号S2 の基本波成分を抽出するローパスフィルタ17
Aと、このローパスフィルタ17Aにより抽出される基
本波成分を上記第2の圧力センサ2による検出出力信号
S2 から減算する減算器17Bとから成る。この減算器
17Bによる減算出力信号として得られる第2のノッチ
検出信号は、上記第2のタイマ回路13にタイマストッ
プ信号として供給される。
記第1の圧力センサ1の検出出力信号S1 に含まれるノ
ッチ部分を上記第1のノッチ検出回路11で検出してか
ら、上記第2の圧力センサ2の検出出力信号S2 に含ま
れるノッチ部分を上記第2のノッチ検出回路17で検出
するまでの時間を計測する。この第2のタイマ回路13
による計測出力信号は、上記出力装置4に供給される。
脈脈波を検出する第3の圧力センサ3は、その検出出力
信号S3 を上記出力装置4に供給するとともに、第3の
レベル検出回路19に供給する。
3の圧力センサ3により所定レベル以上の検出出力信号
S3 が得られたことを検出する。この第3のレベル検出
回路19による検出出力信号は、第2のラッチ回路20
に第2のラッチ信号として供給される。
乃至第3の圧力センサ1,2,3の押圧力を検出する上
記第4の圧力センサ9は、その検出出力信号S4 を上記
第1及び第2のラッチ回路18,20に供給する。
記第4の圧力センサ9による検出出力信号S4 を上記第
1のラッチ信号すなわち上記第2のレベル検出回路16
による検出出力信号によってラッチし、そのラッチ出力
信号を減算器21と除算器22に供給する。この第1の
ラッチ回路18によるラッチ出力信号は、上記第1の圧
力センサ1下を血流が全通過状態となって上記第2の圧
力センサ2により所定レベル以上の検出出力信号S2 が
得られる血流全通過圧力P1 を示す。
4の圧力センサ9による検出出力信号S4 を上記第2の
ラッチ信号すなわち上記第3のレベル検出回路19によ
る検出出力信号によってラッチし、そのラッチ出力信号
を上記減算器21に供給する。この第2のラッチ回路2
0によるラッチ出力信号は、上記第2の圧力センサ2下
を血流が全通過状態となって上記第3の圧力センサ3に
より所定レベル以上の検出出力信号S3 が得られる血流
全通過圧力P2 を示す。
18によるラッチ出力信号から上記第2のラッチ回路2
0によるラッチ出力信号を減算し、その減算出力信号を
上記除算器22に供給する。この減算器21による減算
出力信号は、上記第1のラッチ回路18のラッチ出力信
号により示される上記第1の圧力センサ1下を血流が全
通過状態となる血流全通過圧力P1 と上記第2のラッチ
回路20のラッチ出力信号により示される上記第2の圧
力センサ2下を血流が全通過状態となる血流全通過圧力
P2 との圧力差P1 −P2 を示す。
1による減算出力信号を上記第1のラッチ回路18によ
るラッチ出力信号で除算することにより、上記減算出力
信号で示される上記圧力差P1 −P2 を正規化する。こ
の除算器22による除算出力信号すなわち正規化した圧
力差情報(P1−P2 )/P1 は、上記出力装置4に供
給される。
態が第1乃至第3の動作モードに切り換えられて使用さ
れる。
空気ポンプ及び排気バルブを上記押圧制御部8により制
御して、上記空気袋7による上記第1乃至第3の圧力セ
ンサ1,2,3の押圧力を血流遮断状態から全通過状態
まで徐々に変化させ、上記第1乃至第3の圧力センサ
1,2,3の各検出出力信号S1 ,S2 ,S3 を出力装
置4で波形観測する。これにより、東洋医学における寸
口の寸、関、尺の動脈脈波を観測して、被検診者の病状
の判断を行うことができる。
1,2,3の各検出出力信号S1 ,S2 ,S3 は、上記
空気袋7による上記第1乃至第3の圧力センサ1,2,
3の押圧力を血流遮断状態から全通過状態まで徐々に変
化させた場合、図4に示すように、先ず心臓側に位置す
る第1の圧力センサ1による検出出力信号S1 の信号レ
ベルが上昇し、次に中央に位置する第2の圧力センサ2
による検出出力信号S2 の信号レベルが上昇し、最後に
末梢側に位置する第3の圧力センサ3による検出出力信
号S3 の信号レベルが上昇し、押圧力が低下すると第1
乃至第3の圧力センサ1,2,3による検出出力信号S
1 ,S2 ,S3 の各信号レベルが同時に低下する。
7による上記第1乃至第3の圧力センサ1,2,3の押
圧力を血流遮断状態から徐々に低下させ、上記第2のレ
ベル検出回路16による検出出力信号が得られる血流通
過限界状態で押圧力P1 を一定に維持するように、上記
第2のレベル検出回路16による検出出力信号に基づい
て、上記押圧制御部8により図示しない空気ポンプ及び
排気バルブを制御する。
及び第2の圧力センサ1,2に得られる各検出出力信号
S1 ,S2 は、上記出力装置4で波形観測すると、図5
に上記第1の圧力センサ1の検出出力信号S1 の波形を
実線で示し、また、上記第2の圧力センサ2の検出出力
信号S2 の波形を破線で示すように、被検診者の血液循
環機能が正常である場合には、心収縮開始時点t1 から
大動脈弁閉鎖時点t2まで滑らかに連続する山状の波形
となる。
異常がある場合には上記心室収縮開始時点t1から大動
脈弁閉鎖時点t2までの途中にノッチが発生する。例え
ば弁の異常などによる伝播の速い圧異常では、図6に上
記第1の圧力センサ1の検出出力信号S1の波形を実線
で示し、また、上記第2の圧力センサ2の検出出力信号
S2の波形を破線で示すように、ノッチn1,n2が略
同時刻tnに現れる。さらに、例えば心筋の異常などに
よる伝播の遅い流れ異常では、図7に上記第1の圧力セ
ンサ1の検出出力信号S1の波形を実線で示し、また、
上記第2の圧力センサ2の検出出力信号S2の波形を破
線で示すように、時間差Δtを伴うノッチn1,n2が
現れる。
おいて、上記心室収縮開始時点t1から上記第1の圧力
センサ1の検出出力信号S1にノッチn1が現れるまで
の時間tnを上記第1のタイマ回路12により計測する
とともに、上記第1の圧力センサ1の検出出力信号にノ
ッチn1が現れてから上記第2の圧力センサ2の検出出
力信号S2にノッチn2が現れるまでの時間すなわち上
記ノッチn1,n2の時間差Δtを上記第2のタイマ回
路13により計測し、各ノッチn1,n2の発生時間情
報tn,Δtを上記出力装置4で表示する。
路12,13による各測定データtn ,Δtを血液循環
機能観測データとして上記出力装置4で表示することに
より、熟練を必要とすることなく被検診者の血液循環機
能の状態を非観血に且つ適確に判断できる。
力信号S1 に現れるノッチn1 を検出する上記第1のノ
ッチ検出回路11による第1のノッチ検出信号を上記積
分回路14により積分してノッチnの大きさ(面積)を
求めることにより、疾患の状態を定量化することがで
き、上記積分回路14による積分出力信号を血液循環機
能観測データとして上記出力装置4で表示することによ
り、疾患の状態の判断をより一層適確に行うことができ
る。
記第3のタイマ回路15は、上記第1の圧力センサ1に
より所定レベル以上の検出出力信号S1 が得られたこと
を上記第1のレベル検出回路10で検出してから、上記
第2の圧力センサ2により所定レベル以上の検出出力信
号S2 が得られたことを上記第2のレベル検出回路16
で検出するまでの時間、すなわち、上記第1の圧力セン
サ1と上記第2の圧力センサ2の間の距離Lだけ血液が
移動するのに要する時間τを計測する。
の圧力センサ1を薄膜流として血液が移動する速度v
は、数1に示すように、
力センサ1と上記第2の圧力センサ2の間の距離Lだけ
血液が移動するのに要する時間τの計測によって、上記
血液粘度μを推定することができる。
信号が供給される上記出力装置4は、上記第1の圧力セ
ンサ1と上記第2の圧力センサ2の間の距離Lだけ血液
が移動するのに要する時間τの計測値を血液粘度μの計
測データとして表示する。これにより、非観血に動脈の
血液粘度μを正規化した血液粘度情報を得ることができ
る。
第1の圧力センサ1による検出出力信号S1に基づく基
準の波形信号と上記第2の圧力センサ2による検出出力
信号S2との比較出力信号を血管内壁状態観測情報とし
て上記出力装置4で波形表示する。上記血流通過限界状
態で上記第1の圧力センサ1下を薄膜流として移動する
血液は、動脈の血管内壁の荒れた状態に応じた波面(圧
の上昇、降下を示す)を呈し、上記第2の圧力センサ2
による検出出力信号S2は、図8に示すように、動脈の
血管内壁の荒れた状態に応じた波形となる。従って、非
観血に動脈の血管内壁の荒さ情報を得ることができる。
の第1の圧力センサ1及び中央の第2の圧力センサ2に
よる各検出出力信号S1 ,S2 の波形観測を行うのであ
るが、末梢側に第3の圧力センサ3があることにより、
末梢側の血液の影響を取り除いて精度の高い波形観測を
行うことができる。
7による上記第1乃至第3の圧力センサ1,2,3の押
圧力を血流遮断状態から徐々に低下させるように、上記
押圧制御部8により図示しない空気ポンプ及び排気バル
ブを制御し、上記除算器22による除算出力信号により
示される正規化した圧力差情報(P1−P2 )/P1 を
動脈硬さ観測情報として上記出力装置4で表示する。
て隣接して配置された第1乃至第3の圧力センサ1,
2,3を押圧した場合、心臓側の第1の圧力センサ1及
び末梢側の第3の圧力センサ3による荷重が第2の圧力
センサ2の位置する中央に影響を与え、中心荷重が増加
する。そして、荷重の増加分は、上記第1乃至第3の圧
力センサ1,2,3を押圧する被検診者の手首の動脈の
硬さに正の相関を持っている。従って、上記心臓側の第
1の圧力センサ1下を血流が全通過状態となる血流全通
過圧力P1 と、上記中央の第2の圧力センサ2下を血流
が全通過状態となる血流全通過圧力P2 との圧力差P1
−P2 は、上記被検診者の手首の動脈の硬さを示す情報
として用いることができる。なお、血流全通過圧力点は
最高血圧と皮膚組織を介して荷重のバランス点であるこ
とから、上記圧力差P1 −P2 は、血圧や皮膚組織の個
人差に殆ど影響を受けない。
上記除算器22により正規化することにより血圧等に起
因する個人差を無くした動脈硬さ観測情報として上記出
力装置4で表示する。これにより、非観血に動脈の硬さ
観測情報を得ることができる。
測装置では、動脈に沿って隣接して配された3つの押圧
部位において同圧にて血流通過制限を行い、上記動脈に
沿って隣接して配された3つの押圧部位の中央における
動脈脈波を第1の圧力センサにより検出するとともに、
末梢側における動脈脈波を第2の圧力センサにより検出
し、さらに、上記血流通過制限を行う押圧手段による押
圧力を第3の圧力センサにより検出することにより、上
記第1の圧力センサにより所定レベルの検出出力信号が
得られる血流通過限界状態における上記第3の圧力セン
サによる検出出力信号と、上記第2の圧力センサにより
所定レベルの検出出力信号が得られる血流通過限界状態
における上記第3の圧力センサによる検出出力信号との
差分検出出力信号を定量化した動脈硬さ観測情報として
得ることができる。そして、上記動脈硬さ観測情報を出
力手段から出力するので、熟練を必要とすることなく非
観血に被検診者の動脈の硬さを適確に判断できる。従っ
て、動脈の硬さの情報を心臓疾患等の判断に利用するこ
とができる。
ク図である。
サの配設状態を示す斜視図である。
サによる動脈の押圧状態を示す断面図である。
サにより得られる各検出出力信号の信号レベルの変化状
態を示す特性図である。
に示した脈診装置における第1及び第2の圧力センサに
より得られる各検出出力信号の波形を示す波形図であ
る。
異常の観測波形を示す波形図である。
れ異常の観測波形を示す波形図である。
測波形を示す波形図である。
出する脈波検出装置を示す斜視図である。
Claims (1)
- 【請求項1】動脈に沿って隣接して配された3つの押圧
部位において同圧にて血流通過制限を行う押圧手段と、
上記押圧手段による押圧力を制御する押圧制御手段と、
上記動脈に沿って隣接して配された3つの押圧部位の中
央にて動脈脈波を検出する第1の圧力センサ及び末梢側
にて動脈脈波を検出する第2の圧力センサと、上記押圧
手段による押圧力を検出する第3の圧力センサと、上記
第1の圧力センサにより所定レベル以上の検出出力信号
が得られたことを検出する第1のレベル検出手段と、上
記第2の圧力センサにより所定レベル以上の検出出力信
号が得られたことを検出する第2のレベル検出手段と、
上記第3の圧力センサによる検出出力信号を上記第1の
レベル検出手段による検出出力信号によりラッチする第
1のラッチ手段と、上記第3の圧力センサによる検出出
力信号を上記第2のレベル検出手段による検出出力信号
によりラッチする第2のラッチ手段と、上記第1のラッ
チ手段によるラッチ出力信号と上記第2のラッチ手段に
よるラッチ出力信号との差分を検出する差分検出手段
と、上記差分検出手段による差分検出出力信号を動脈硬
さ観測情報として出力する出力手段とを備え、上記第1
のレベル検出手段による検出出力信号が得られる血流通
過限界状態における上記第3の圧力センサによる検出出
力信号と上記第2のレベル検出手段による検出出力信号
が得られる血流通過限界状態における上記第3の圧力セ
ンサによる検出出力信号から動脈硬さ観測情報を得るよ
うにしたことを特徴とする動脈硬さ観測装置。
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