JP3530893B2

JP3530893B2 - 動脈硬化評価装置

Info

Publication number: JP3530893B2
Application number: JP2001390840A
Authority: JP
Inventors: 清幸成松
Original assignee: コーリンメディカルテクノロジー株式会社
Priority date: 2001-12-25
Filing date: 2001-12-25
Publication date: 2004-05-24
Anticipated expiration: 2021-12-25
Also published as: TW546129B; JP2003190107A; EP1325705A2; US6666827B2; EP1325705A3; CN1428129A; US20030120158A1; KR20030055092A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振幅増加指数に基
づいて動脈硬化を評価する動脈硬化評価装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】振幅増加指数は、AI(=Augmentation Ind
ex)として知られているものであり、一般には、脈波の
ピークの大きさとその脈波の進行波成分のピークの大き
さとの差を、その脈波の脈圧で割った値の百分率として
算出される。この振幅増加指数は、動脈硬化が進行する
ほど大きくなる傾向にあることから、動脈硬化を評価す
る指標として期待されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、振幅増加指数
は、血圧や心理的ストレスなど生理的変動や室温などの
環境の影響を受けるので、測定値にばらつきや変動が大
きく、振幅増加指数と動脈硬化との相関はそれほど高く
ない。そのため、いまのところ振幅増加指数のみを用い
て動脈硬化を評価することはできないとされている。

【０００４】本発明は以上の事情を背景として為された
ものであって、その目的とするところは、振幅増加指数
に基づいて高い精度で動脈硬化の診断を行うことができ
る動脈硬化評価装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者は上記目的を達
成するために種々検討を重ねた結果、以下の知見を見い
だした。すなわち、動脈硬化が進行すると、体の各部位
で検出される脈波の形状形が相互に類似した形状になる
ことが知られており、このことに着目した結果、波形か
ら算出することができる振幅増加指数も、動脈硬化が進
行するほど、体の各部位における値が相互に似た値にな
ることから、体の複数の部位における振幅増加指数を算
出し、算出した複数の振幅増加指数を比較すれば、動脈
硬化を判定できることを見出した。さらに、複数の振幅
増加指数は、生理的変動や環境の影響を同じように受け
ることから、複数の振幅増加指数を比較することにより
判定される動脈硬化は精度が高いことを見出した。本発
明は、かかる知見に基づいて成されたものである。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】すなわち、前記目
的を達成するための第１発明は、生体の所定の複数の部
位における脈波を検出する脈波検出装置と、その脈波検
出装置によって検出される前記複数の部位における各脈
波に基づいて、脈波の進行波成分の振幅に対するその脈
波の振幅の増加の程度を表す振幅増加指数をそれぞれ算
出する振幅増加指数算出手段と、前記振幅増加指数算出
手段によって算出された複数の振幅増加指数の比較に基
づいて動脈硬化を判定する動脈硬化判定手段とを含むこ
とを特徴とする動脈硬化評価装置である。

【０００７】

【第１発明の効果】この発明によれば、振幅増加指数算
出手段により、生体の複数の部位における振幅増加指数
が算出され、動脈硬化判定手段では、それら複数の部位
における振幅増加指数の比較に基づいて動脈硬化が判定
される。すなわち、同一人から得られた複数の振幅増加
指数が比較されて動脈硬化が判定されることから、生理
的変動や環境の影響が相殺されるので、１つの振幅増加
指数に基づく動脈硬化の判定よりも判定精度が向上す
る。

【０００８】

【第１発明の態様】ここで、好ましくは、前記動脈硬化
評価装置は、前記振幅増加指数算出手段により算出され
た複数の振幅増加指数を比較した比較値を算出する比較
値算出手段をさらに含み、前記動脈硬化判定手段は、そ
の比較値算出手段により算出された比較値と、前記振幅
増加指数算出手段により算出された複数の振幅増加指数
のうちの少なくとも１つとに基づいて、動脈硬化を判定
するものである。このようにすれば、生体の複数の部位
における振幅増加指数を比較した比較値に加えて、振幅
増加指数の大きさも考慮して動脈硬化が判定されるの
で、さらに動脈硬化の判定精度が向上する。

【０００９】また、好ましくは、前記動脈硬化評価装置
は、前記振幅増加指数算出手段により算出された複数の
振幅増加指数を比較した比較値を算出する比較値算出手
段と、前記生体の所定の２部位間を脈波が伝播する速度
に関連する脈波伝播速度情報を算出する脈波脈波伝播速
度情報算出手段とをさらに含み、前記動脈硬化判定手段
は、前記比較値算出手段により算出された比較値と、前
記脈波伝播速度情報算出手段により算出された脈波伝播
速度情報とに基づいて、動脈硬化を判定するものであ
る。このようにすれば、動脈硬化判定手段では、生体の
複数の部位における振幅増加指数を比較した比較値に加
えて、振幅増加指数と同様に動脈硬化を反映する指標で
ある脈波伝播速度情報も考慮されて動脈硬化が判定され
るので、さらに動脈硬化の判定精度が向上する。

【００１０】また、好ましくは、前記動脈硬化評価装置
は、前記振幅増加指数算出手段により算出された複数の
振幅増加指数を比較した比較値を算出する比較値算出手
段と、前記複数の脈波検出装置により検出された複数の
脈波のうちの少なくとも１つの脈圧を決定する脈圧決定
手段とをさらに含み、前記動脈硬化判定手段は、前記比
較値算出手段により算出された比較値と、前記脈圧決定
手段により決定された脈圧とに基づいて、動脈硬化を判
定するものである。このようにすれば、生体の複数の部
位における振幅増加指数を比較した比較値に加えて、動
脈硬化を反映する脈圧も考慮されて動脈硬化が判定され
るので、さらに動脈硬化の判定精度が向上する。

【００１１】

【課題を解決するための第２の手段】また、前記目的を
達成するための第２発明は、生体の所定の複数の部位に
おける脈波を検出する脈波検出装置と、その脈波検出装
置によって検出される前記複数の部位における各脈波に
基づいて、脈波の進行波成分の振幅に対するその脈波の
振幅の増加の程度を表す振幅増加指数をそれぞれ算出す
る振幅増加指数算出手段と、その振幅増加指数算出手段
により算出された複数の振幅増加指数を表示する表示器
とを含むことを特徴とする動脈硬化評価装置である。

【００１２】

【第２発明の効果】この発明によれば、振幅増加指数算
出手段により、生体の複数の部位における振幅増加指数
が算出され、その複数の部位における振幅増加指数が表
示器に表示されるので、それら複数の振幅増加指数を比
較して、それらの値が相互に近似する値であるほど動脈
硬化が進行しており、それらの値が相互にかけ離れた値
であるほど動脈硬化が進行していないと判断することに
より、１つの振幅増加指数のみを用いて動脈硬化を評価
するよりも精度よく動脈硬化を評価することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が適用され
た動脈硬化評価装置１０の回路構成を示すブロック図で
ある。

【００１４】図１において、カフ１２はゴム製袋を布製
帯状袋内に有し、たとえば右腕の上腕部１４に巻回され
る。カフ１２には、圧力センサ１６、調圧弁１８が配管
２０を介してそれぞれ接続されている。また、調圧弁１
８には、配管２２を介して空気ポンプ２４が接続されて
いる。調圧弁１８は、空気ポンプ２４により発生させら
れた圧力の高い空気を、その空気の圧力を調圧してカフ
１２内へ供給し、或いは、カフ１２内の空気を排気する
ことによりカフ１２内の圧力を調圧する。

【００１５】圧力センサ１６は、カフ１２内の圧力を検
出してその圧力を表す圧力信号SPを静圧弁別回路２６お
よび脈波弁別回路２８にそれぞれ供給する。静圧弁別回
路２６はローパスフィルタを備えており、圧力信号SPに
含まれる定常的な圧力すなわちカフ１２の圧迫圧力（以
下、この圧力をカフ圧PCという）を表すカフ圧信号SCを
弁別してそのカフ圧信号SCをＡ／Ｄ変換器３０を介して
電子制御装置３２へ供給する。脈波弁別回路２８はバン
ドパスフィルタを備えており、圧力信号SPの振動成分で
あるカフ脈波信号SM1を弁別してそのカフ脈波信号SM1を
Ａ／Ｄ変換器３４を介して電子制御装置３２へ供給す
る。このカフ脈波信号SM1は、カフ１２により圧迫され
る図示しない上腕動脈からの上腕脈波wbを表すので、カ
フ１２、圧力センサ１６、脈波弁別回路２８等により上
腕脈波検出装置３５が構成される。

【００１６】また、動脈硬化評価装置１０は、図２に示
す圧脈波検出プローブ３６を備えている。圧脈波検出プ
ローブ３６は、頸動脈波検出装置として機能するもので
あり、図２に示すように、被測定者の頸部３８に装着バ
ンド４０により装着されている。この圧脈波検出プロー
ブ３６の構成を図３に示す。図３に詳しく示すように、
圧脈波検出プローブ３６は、容器状を成すセンサハウジ
ング４２と、そのセンサハウジング４２を収容するケー
ス４４と、センサハウジング４２を頸動脈４６の幅方向
に移動させるためにそのセンサハウジング４２に螺合さ
れ且つケース４４内に設けられた図示しないモータによ
って回転駆動されるねじ軸４８とを備えている。この圧
脈波検出プローブ３６は、センサハウジング４２の開口
端が頸部３８の体表面５０に対向する状態で頸部３８に
装着されている。

【００１７】上記センサハウジング４２の内部には、ダ
イヤフラム５２を介して圧脈波センサ５４が相対移動可
能かつセンサハウジング４２の開口端からの突出し可能
に設けられており、これらセンサハウジング４２および
ダイヤフラム５２等によって圧力室５６が形成されてい
る。この圧力室５６内には、図１に示すように、空気ポ
ンプ５８から調圧弁６０を経て圧力の高い空気が供給さ
れるようになっており、これにより、圧脈波センサ５４
は圧力室５６内の圧力(Pa)に応じた押圧力で前記体表面
５０に押圧させられる。

【００１８】上記センサハウジング４２およびダイヤフ
ラム５２は、圧脈波センサ５４を頸動脈４６に向かって
押圧する押圧装置６２を構成しており、上記ねじ軸４８
および図示しないモータは、圧脈波センサ５４が体表面
５０に向かって押圧させられる押圧位置を、頸動脈４６
の幅方向に移動させる幅方向移動装置６４を構成してい
る。

【００１９】上記圧脈波センサ５４の押圧面６６には、
多数の半導体感圧素子（以下、感圧素子という）Eが、
頸動脈４６の幅方向すなわちねじ軸４８と平行な圧脈波
センサ５４の移動方向において、その頸動脈４６の直径
よりも長くなるように、且つ一定の間隔で配列されてお
り、たとえば、図４に示すように、配列間隔が0.6mm程
度とされた15個の感圧素子E(a)、E(b)、…E(o)が配列さ
れている。

【００２０】このように構成された圧脈波検出プローブ
３６が、頸部３８の体表面５０の頸動脈４６上に押圧さ
れると、圧脈波センサ５４により、頸動脈４６から発生
して体表面５０に伝達される圧脈波（頸動脈波wc）が検
出され、その頸動脈波wcを表す圧脈波信号SM2がＡ／Ｄ
変換器６８を介して電子制御装置３２へ供給される。図
５の実線は、圧脈波センサ５４により逐次検出される圧
脈波信号SM2すなわち頸動脈波wcの一例を示している。

【００２１】電子制御装置３２は、CPU７０、ROM７２、
RAM７４、および図示しないI/Oポート等を備えた所謂マ
イクロコンピュータにて構成されており、CPU７０は、R
OM７２に予め記憶されたプログラムに従ってRAM７４の
記憶機能を利用しつつ信号処理を実行することにより、
I/Oポートから駆動信号を出力して空気ポンプ２４、５
８および調圧弁１８、６０を制御する。CPU７０は、そ
の空気ポンプ２４、５８および調圧弁１８、６０を制御
することにより、カフ圧PCおよび圧力室５６内の圧力を
制御する。また、CPU７０は、脈波弁別回路２８から供
給されるカフ脈波信号SM1および圧脈波センサ５４から
供給される圧脈波信号SM2に基づいて、振幅増加指数AI
の算出等を実行し、さらに、表示器７６の表示内容を制
御する。

【００２２】図６は、動脈硬化評価装置１０における電
子制御装置３２の制御機能の要部を説明する機能ブロッ
ク線図である。最適押圧位置制御手段８０は、圧脈波セ
ンサ５４に備えられた複数の感圧素子Eのうち最大圧力
を検出する素子（以下、この素子を最大圧力検出素子EM
という）の配列位置が、配列の端を基準として、それか
ら所定数または所定距離内側までに位置するものである
ことを条件とする押圧位置更新条件が成立するか否かを
判断する。そして、その押圧位置更新条件が成立した場
合には、以下の押圧位置更新作動を実行する。すなわ
ち、押圧位置更新作動は、圧脈波センサ５４を体表面５
０から一旦離隔させるとともに、幅方向移動装置６４に
より押圧装置６２および圧脈波センサ５４を所定距離移
動させた後、押圧装置６２により圧脈波センサ５４を比
較的小さい予め設定された第１押圧力HDP1で押圧させ、
その状態で再び上記押圧位置更新条件が成立するか否か
を判断し、押圧位置更新条件が成立しなくなるまで、よ
り好ましくは、前記最大圧力検出素子EMが配列位置の略
中央に位置するまで上記の作動および判断を実行する。
なお、上記押圧位置更新条件における配列の端からの所
定数または所定距離は、圧脈波センサ５４により押圧さ
れる動脈（本実施例では頸動脈４６）の直径に基づいて
決定され、たとえば、その直径の１／４に設定される。

【００２３】押圧力制御手段８２は、圧脈波センサ５４
が最適押圧位置制御手段８０により最適押圧位置に位置
させられた後、押圧装置６２による圧脈波センサ５４の
押圧力HDP(Hold Down Pressure)を、所定の押圧力範囲
内で拍動に対応して逐次変化させ、或いは所定の押圧力
範囲内を比較的緩やかな一定速度で連続的に変化させ
る。そして、その押圧力HDPの変化過程で得られる頸動
脈波wcに基づいて最適押圧力HDPOを決定し、押圧装置６
２による圧脈波センサ５４の押圧力HDPをその最適押圧
力HDPOに制御する。ここで、最適押圧力HDPOとは、たと
えば、最大圧力検出素子EMにより検出される頸動脈波wc
の脈圧PPc（すなわち頸動脈波wcの一脈波において最大
圧力値から最小圧力値を引いた値）が予め設定された最
低脈圧PPc_L以上となる押圧力HDPであり、この最低脈圧P
Pc_Lは、脈圧PPcが小さすぎると頸動脈波wcが不明瞭にな
ることから、頸動脈波wcが明確に検出できるような脈圧
PPcの最低値として実験に基づいて予め設定されてい
る。

【００２４】カフ圧制御手段８４は、静圧弁別回路２６
から供給されるカフ圧信号SCに基づいて空気ポンプ２４
および調圧弁１８を制御して、カフ圧PCを所定の脈波検
出圧に制御する。ここで、脈波検出圧とは、上腕部１４
における最低血圧値よりも低い圧力であって脈波弁別回
路２８により弁別されるカフ脈波信号SM1が十分な信号
強度となるような圧力であり、たとえば６０mmHgに設定
されている。

【００２５】進行波ピーク決定手段８６は、圧脈波セン
サ５４の押圧力HDPが上記最適押圧力HDPOに制御されて
いる状態で圧脈波センサ５４の最大圧力検出素子EMによ
り逐次検出される頸動脈波wcについて、その頸動脈波wc
に含まれる進行波成分(Incident wave)wciのピークpci
の大きさ（すなわち脈圧PPci）とそのピークpciの発生
時点を決定するとともに、カフ圧PCが前記脈波検出圧に
制御されている状態で脈波弁別回路２８により弁別され
る上腕脈波wbについても、その上腕脈波wbに含まれる進
行波成分wbiのピークpbiの大きさ（すなわち脈圧PPbi）
とそのピークpbi発生時点を決定する。頸動脈波wcの進
行波成分wciのピークpciの決定方法と、上腕脈波wbの進
行波成分wbiのピークpbiの決定方法は同じであるので、
頸動脈波wcを例として、進行波成分wciのピークpciの決
定方法を説明する。動脈波wcでは、進行波成分wciは図
５の破線に示すようになり、進行波成分wciのピークpci
は、全体の頸動脈波（観測波）wcの立ち上がり点からピ
ークpcまでの間において、変曲点或いは極大点として現
れる。（なお、図５では進行波成分wciのピークpciは観
測波の変曲点として現れている。）従って、進行波ピー
ク決定手段８６は、逐次検出される圧脈波信号SM2に、
所定の演算処理を施すことにより、頸動脈波wcの立ち上
がり点からピークpcまでの間における変曲点または極大
点を検出し、その変曲点または極大点の大きさを進行波
成分wciのピークpbiの大きさに決定し、その変曲点また
は極大点が発生した時点を進行波成分wciのピーク発生
時点に決定する。ここで、上記演算処理は、所定の次数
の微分処理またはフィルタ処理など、変曲点或いは極大
点検出のための一般的な処理である。

【００２６】なお、図５において、一点鎖線、頸動脈波
wcの反射波成分wcrを示しており、頸動脈波wcは、心臓
から血液が駆出される際に生じ末梢方向へ進行する圧波
（進行波成分wci）と、その反射波である反射波成分wcr
の合成波であり、反射の主たる部位は総腸骨動脈の分岐
部付近であると考えられている。

【００２７】振幅増加指数算出手段８８は、脈波の進行
波成分の振幅に対するその脈波の振幅の増加の程度を表
す振幅増加指数AIを、頸動脈波wcおよびその頸動脈波wc
と略同時に検出した上腕脈波wbについて、それぞれ算出
する。すなわち、圧脈波センサ５４の押圧力HDPが前記
最適押圧力HDPOに制御されている状態で圧脈波センサ５
４の最大圧力検出素子EMにより検出される頸動脈波wcに
基づいて頸動脈波振幅増加指数AIcを算出し、カフ圧PC
が前記脈波検出圧に制御されている状態で脈波弁別回路
２８により弁別される上腕脈波wbに基づいて上腕脈波振
幅増加指数AIbを算出する。そして、算出した頸動脈波
振幅増加指数AIcおよび上腕脈波振幅増加指数AIbを表示
器７６に表示する。

【００２８】上記振幅増加指数AIについて、頸動脈波振
幅増加指数AIcを例にしてさらに説明すると、頸動脈波
振幅増加指数AIcは、頸動脈波wcの脈圧PPcの大きさから
進行波成分wciの脈圧PPciを引いたピーク差ΔPcを、頸
動脈波wcの脈圧PPcで割った値の百分率、すなわち式１
から求められるものが最もよく用いられる。（式１） AIc=(ΔPc/PPc)×100 しかし、式１から求められる頸動脈波振幅増加指数AIc
以外に、進行波成分wciの脈圧PPciを頸動脈波wcの脈圧P
Pcで割った値(=PPci/PPc)、頸動脈波wcの脈圧PPcを進行
波成分wciの脈圧PPciで割った値(=PPc/PPci)、上記ピー
ク差ΔPcを進行波成分wciの脈圧PPciで割った値(=ΔPc/
PPci)、頸動脈波wcの脈圧PPcを上記ピーク差ΔPcで割っ
た値(=PPc/ΔPc)、進行波成分wciの脈圧PPciを上記ピー
ク差ΔPcで割った値(=PPci/ΔPc)、およびそれらの百分
率なども頸動脈波振幅増加指数AIcとして用いることが
できる。なお、上腕脈波振幅増加指数AIbも同様の計算
により算出する。

【００２９】比較値算出手段９０は、振幅増加指数算出
手段８８により算出された頸動脈波振幅増加指数AIcと
上腕脈波振幅増加指数AIbとを比較した比較値を算出す
る。この比較値は、頸動脈波振幅増加指数AIcの大きさ
と上腕脈波振幅増加指数AIbの大きさとを相対的に比較
できる値であればよく、たとえば、頸動脈波振幅増加指
数AIcと上腕脈波振幅増加指数AIbとの比R（R=AIc/AIbま
たはAIb/AIc）、頸動脈波振幅増加指数AIcと上腕脈波振
幅増加指数AIbとの差d（d=AIc-AIbまたはAIb-AIc）、上
記差dを上記比Rで割った値（=d/R）などがある。前述の
ように、動脈硬化が進行するほど体の各部位における脈
波の形状が相互に類似してくることから、上記比較値は
動脈硬化の程度に関連して変動し、たとえば、上記比R
は動脈硬化が進行するほど１に近い値になり、上記差d
は動脈硬化が進行するほど０に近くなる。

【００３０】動脈硬化判定手段９２は、上記比較値算出
手段９０により算出された比較値に基づいて動脈硬化を
判定し、その判定結果を表示器７６に表示する。動脈硬
化の判定は、動脈硬化の有無の判定であっても、動脈硬
化の程度を判定するものであってもよい。動脈硬化の有
無を判定する場合には、比較値算出手段９０により算出
された比較値が予め実験に基づいて設定された動脈硬化
範囲内の値となった場合に動脈硬化であると判定する。
ここで、上記動脈硬化範囲は、比較値が比Rである場合
には１を中心とする比較的狭い範囲であり、比較値dが
差である場合には０を中心とする比較的狭い範囲であ
る。また、動脈硬化の程度を判定する場合には、上記比
較値と動脈硬化度との間の動脈硬化判定関係が予めROM
７２に記憶されており、その関係と比較値算出手段９０
により実際に算出された比較値から動脈硬化の程度を判
定する。上記動脈硬化判定関係には、たとえば、比較値
と動脈硬化度とを変数とする関数を用いる。

【００３１】図７および図８は、図６の機能ブロック線
図に示したCPU７０の制御作動をさらに具体的に説明す
るためのフローチャートであって、図７は脈波信号SM1,
SM2を読み込むための信号読み込みルーチン、図８はそ
の読み込んだ脈波信号SM1,SM2を処理する信号処理ルー
チンである。

【００３２】図７において、まずステップＳＡ１（以
下、ステップを省略する。）では、空気ポンプ２４を起
動させ、且つ調圧弁１８を制御することにより、カフ圧
PCを６０mmHgに設定された脈波検出圧に制御する。

【００３３】続いて、最適押圧位置制御手段８０に相当
するステップＳＡ２からＳＡ４を実行する。まずＳＡ２
では、押圧装置６２を制御することにより圧力室５６内
の圧力を制御して、圧脈波センサ５４の押圧力HDPを予
め設定された第１押圧力HDP1とする。上記第１押圧力HD
P1は、各感圧素子Eにより検出される頸動脈波wcのS/N比
が、それら複数の頸動脈波wcのピークpcの大きさを比較
的高い精度で決定できる程度に大きくなるような押圧力
HDPとして、予め実験に基づいて決定されている。

【００３４】続くＳＡ３では、押圧面６６に配列された
感圧素子Eのうち最大圧力検出素子EMの配列位置が、配
列の端から所定数または所定距離内側までに位置するも
のであるかを条件とする押圧位置更新条件（ＡＰＳ起動
条件）が成立したか否かを判断する。この判断が否定さ
れた場合には、後述するＳＡ５以降を実行する。

【００３５】一方、ＳＡ３の判断が肯定された場合、す
なわち、圧脈波センサ５４の頸動脈４６に対する装着位
置が不適切である場合には、続くＳＡ４において、APS
制御ルーチンを実行する。このAPS制御ルーチンは、最
大圧力検出素子EMが感圧素子Eの配列の略中央位置とな
る最適押圧位置を決定するための制御であり、以下の連
続的な作動により構成される。すなわち、APS制御ルー
チンは、圧脈波センサ５４を一旦体表面５０から離隔さ
せ、幅方向移動装置６４により押圧装置６２および圧脈
波センサ５４を所定距離移動させた後、押圧装置６２に
より圧脈波センサ５４を再び前記第１押圧力HDP1で押圧
させ、その状態における最大圧力検出素子EMが配列略中
央位置にある感圧素子Eであるか否かを判断し、この判
断が肯定されるまで上記作動が繰り返し実行する制御で
ある。

【００３６】上記ＳＡ４において、圧脈波センサ５４の
押圧位置を最適押圧位置とした場合、または、前記ＳＡ
３の判断が肯定された場合には、ＳＡ５において、その
状態における最大圧力検出素子EMを決定し、続いて押圧
力制御手段８２に相当するＳＡ６において、HDP制御ル
ーチンを実行する。このHDP制御ルーチンでは、押圧装
置６２により圧脈波センサ５４の押圧力HDPを前記第１
押圧力HDP1から連続的に増加させ、その押圧力増加過程
で、前記ＳＡ５で決定した最大圧力検出素子EMによって
検出される頸動脈波wcの脈圧PPcが予め設定された最適
脈圧PL以上となったか否かに基づいて最適押圧力HDPOを
決定し、圧脈波センサ５４の押圧力HDPをその決定した
最適押圧力HDPOに維持する。

【００３７】続くＳＡ７では、脈波弁別回路２８から供
給されるカフ脈波信号SM1、および圧脈波センサ５４の
最大圧力検出素子EMから供給される圧脈波信号SM2を読
み込み、続くＳＡ８では、カフ脈波信号SM1および圧脈
波信号SM2をそれぞれ一拍分読み込んだか否かを判断す
る。このＳＡ８の判断が否定された場合は、前記ＳＡ７
を繰り返し実行してカフ脈波信号SM1および圧脈波信号S
M2をさらに読み込む。一方、上記ＳＡ８の判断が肯定さ
れた場合は、続くＳＡ９において、空気ポンプ２４を停
止させ調圧弁１８を制御することにより、カフ圧PCを大
気圧まで排圧するとともに、空気ポンプ５８を停止させ
調圧弁６０を制御することにより、圧脈波センサ５４の
押圧力HDPも大気圧まで排圧する。そして、ＳＡ９の実
行後は、図８に示す信号処理ルーチンを実行する。

【００３８】続いて、図８の信号処理ルーチンを説明す
る。まず、ＳＢ１において、図７のＳＡ７で読み込んだ
圧脈波信号SM2およびカフ脈波信号SM1に基づいて、頸動
脈波wcのピークpcおよび上腕脈波wbのピークpbを決定
し、それら頸動脈波wcのピークpcの大きさおよび上腕脈
波wbのピークpbの大きさをRAM７４に記憶する。

【００３９】続いて、進行波ピーク決定手段８６に相当
するＳＢ２を実行する。ＳＢ２では、図７のＳＡ７で読
み込んだ圧脈波信号SM2のうち、頸動脈波wcの立ち上が
り点から上記ＳＢ１で決定したピークpcまでの間の信号
を、４次微分処理することにより、立ち上がり点からピ
ークpcまでの間に存在する変曲点または極大点を検出
し、且つ、その変曲点または極大点の発生時間を進行波
成分wciのピークpciの発生時点としてRAM７４に記憶
し、その変曲点または極大点の大きさを進行波成分wci
のピークpciの大きさとしてRAM７４に記憶さする。ま
た、同様にして、上腕脈波wbの進行波成分wbiのピークp
biの大きさおよび発生時点を決定し、且つRAM７４に記
憶する。

【００４０】続いて振幅増加指数算出手段８８に相当す
るＳＢ３を実行する。ＳＢ３では、前記ＳＢ１で決定し
た頸動脈波wcのピークpcの大きさから前記ＳＢ２で決定
した頸動脈波wcの進行波成分wciのピークpciの大きさを
引くことによりピーク差ΔPcを算出し、そのピーク差Δ
Pcと、前記ＳＢ１で決定した頸動脈波wcのピークpcの大
きさすなわち脈圧PPcとを前記式１に代入することによ
り頸動脈波振幅増加指数AIc(%)を算出する。また、同様
にして、上腕脈波振幅増加指数AIb(%)も算出する。そし
て、それら頸動脈波振幅増加指数AIcおよび上腕脈波振
幅増加指数AIbを表示器７６に表示する。表示器７６に
表示された頸動脈波振幅増加指数AIcと上腕脈波振幅増
加指数AIbとを比較することにより、動脈硬化を判定す
ることができるが、図８のフローチャートでは、さら
に、動脈硬化を自動的に判定する以下のステップが設け
られている。

【００４１】比較値算出手段９０に相当するＳＢ４で
は、上記ＳＢ３で算出した頸動脈波振幅増加指数AIcか
ら上腕脈波振幅増加指数AIbを引くことにより、比較値
として振幅増加指数差ΔAIを算出する。

【００４２】続いて動脈硬化判定手段９２に相当するＳ
Ｂ５を実行する。ＳＢ５では、上記ＳＢ４で算出した振
幅増加指数差ΔAIが、０を中心とする比較的狭い範囲に
予め設定されている動脈硬化範囲内の値であるか否かを
判断し、動脈硬化範囲内の値であれば、動脈硬化である
と判定し、動脈硬化範囲内の値でなければ動脈硬化はな
いと判定する。そして、その判定結果を表示器７６に表
示する。

【００４３】上述のフローチャートに基づく実施例によ
れば、ＳＢ３（振幅増加指数算出手段８８）において、
頸部３８および上腕部１４における振幅増加指数AIが算
出され、ＳＢ５（動脈硬化判定手段９２）では、頸部３
８および上腕部１４における振幅増加指数AIを比較した
値である振幅増加指数差ΔAIに基づいて動脈硬化が判定
される。すなわち、同一人から得られた２つの振幅増加
指数AIが比較されて動脈硬化が判定されることから、生
理的変動や環境の影響が相殺されるので、１つの振幅増
加指数AIに基づく動脈硬化の判定よりも判定精度が向上
する。

【００４４】また、上述のフローチャートに基づく実施
例によれば、ＳＢ３（振幅増加指数算出手段８８）にお
いて、頸部３８における振幅増加指数AIである頸動脈波
振幅増加指数AIcと上腕部１４における振幅増加指数AI
である上腕脈波振幅増加指数AIbとが算出され、それら
頸動脈波振幅増加指数AIcと上腕脈波振幅増加指数AIbと
が表示器７６に表示されるので、その２つの振幅増加指
数AIを比較して、２つの値が近似する値であるほど動脈
硬化が進行しており、２つの値がかけ離れた値であるほ
ど動脈硬化が進行していないと判断することにより、１
つの振幅増加指数AIのみを用いて動脈硬化を評価するよ
りも精度よく動脈硬化を評価することができる。

【００４５】次に、本発明の他の実施形態を説明する。
なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構
成を有する部分には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００４６】図９は、前述の実施の形態とは別の動脈硬
化評価装置における電子制御装置３２の制御機能の要部
を説明する機能ブロック線図である。本実施形態が前述
の実施形態と異なるのは、図示しない入力装置が備えら
れていること、および電子制御装置３２の制御機能のみ
である。上記入力装置は、患者の身長Hが入力されるも
のであり、入力操作に基づいて患者の身長Hを表す信号S
Hを電子制御装置３２へ供給する。また、本実施形態の
電子制御装置３２の制御機能において前述の実施形態の
電子制御装置３２の制御機能と異なるのは、脈波伝播速
度情報算出手段９４が設けられていること、および動脈
硬化判定手段９６の機能のみである。以下、脈波伝播速
度情報算出手段９４および動脈硬化判定手段９６につい
て説明する。

【００４７】脈波伝播速度情報算出手段９４は、脈波弁
別回路２８により弁別されるカフ脈波信号SM1および圧
脈波センサ５４により検出される圧脈波信号SM2に基づ
いて脈波伝播速度情報を算出する。すなわち、カフ脈波
信号SM1が表す上腕脈波wbにおいて、立ち上がり点やピ
ークなどの所定部位が検出された時間と、圧脈波脈波信
号SM2が表す頸動脈波wcにおいて上記上腕脈波wbの所定
部位に対応する部位が検出された時間との時間差を、脈
波伝播時間DT(sec)として算出する。さらに、図示しな
い入力装置から供給された患者の身長Hを、身長Hと伝播
距離Lとの間の予め記憶された関係である式２に代入す
ることにより伝播距離Lを求め、さらに、得られた伝播
距離Lと上記脈波伝播時間DTとを式３に代入することに
より脈波伝播速度PWV(cm/sec)を算出する。なお、式２
から算出される伝播距離Lは、大動脈弁からカフ１２が
装着されている部位までの血管経路の長さと、大動脈弁
から圧脈波検出プローブ３６が装着されている部位まで
の血管経路の長さとの差を意味する。（式２） L=αH+β （α,βは、実験に基づいて決定された定数）（式３） PWV=L/DT

【００４８】動脈硬化判定手段９６は、比較値算出手段
９０により算出された比較値と、脈波伝播速度情報算出
手段９４により算出された脈波伝播速度情報とに基づい
て動脈硬化を判定し、その判定結果を表示器７６に表示
する。動脈硬化の判定は、前述の実施形態における動脈
硬化判定手段９２と同様に、動脈硬化の有無の判定であ
っても、動脈硬化の程度を判定するものであってもよ
い。動脈硬化の有無を判定する場合には、以下のように
する。前述の実施形態では比較値のみから動脈硬化を判
定しているが、その場合には、比較値が、動脈硬化があ
ると判定される範囲と正常であると判定される範囲との
境界値付近の値である場合には、動脈硬化の判定精度が
十分でない可能性がある。そこで、比較値のみによる判
定では、動脈硬化の判定精度が十分でない境界範囲を予
め設定し、前記比較値算出手段９０により算出された比
較値がその境界範囲内の値である場合には、さらに、前
記脈波伝播速度情報算出手段９４により算出された脈波
伝播速度情報を参照し、脈波伝播速度情報が動脈硬化を
示す値であれば、動脈硬化であると判定し、脈波伝播速
度情報が動脈硬化を示す値でない場合には動脈硬化でな
いと判定する。動脈硬化の程度を判定する場合には、脈
波伝播速度情報と動脈硬化の程度との間の動脈硬化決定
関係が予め定められ、前記比較値算出手段９０により算
出された比較値が動脈硬化範囲である場合に、脈波伝播
速度情報算出手段９４により実際に算出された脈波伝播
速度情報と上記動脈硬化決定関係から、動脈硬化の程度
を決定する。なお、上記動脈硬化決定関係は、たとえば
脈波伝播速度情報が脈波伝播速度PWVである場合には、
脈波伝播速度PWVが速くなるほど動脈硬化の程度が大き
くなるように設定されている。

【００４９】図１０は、図９の機能ブロック線図に示し
たCPU７０の制御作動をさらに具体的に説明するための
フローチャートであって信号処理ルーチンである。この
信号処理ルーチンは、前述の実施形態の図８に対応し、
図８の信号処理ルーチンと同様に、図７の信号読み込み
ルーチンの実行後に実行するルーチンである。なお、図
１０のフローチャートは、図示しない入力装置から患者
の身長Hを表す信号SHが供給された後に実行するように
なっている。

【００５０】図１０のＳＣ１乃至ＳＣ４では、図８のＳ
Ｂ１乃至ＳＢ４と同様の処理を実行する。そしてＳＣ４
の実行後は、脈波伝播速度情報算出手段９４に相当する
ＳＣ５乃至ＳＣ７を実行する。ＳＣ５では、前記ＳＣ１
で決定した上腕動脈波wbのピークpbの発生時点と、同じ
くＳＣ１で決定した頸動脈波wcのピークpcの発生時点と
の時間差を脈波伝播時間DTとして算出する。そして、続
くＳＣ６では、予め入力された患者の身長Hを前記式２
に代入することにより伝播距離Lを算出し、ＳＣ７で
は、ＳＣ５で算出した脈波伝播時間DTおよびＳＣ６で算
出した伝播距離Lを、前記式３に代入することにより脈
波伝播速度PWVを算出する。そして、算出した脈波伝播
速度PWVを、振幅増加指数差ΔAIが表示されている表示
器７６に表示する。

【００５１】続くＳＣ８は動脈硬化判定手段９６に相当
する。ＳＣ８では、まず、前記ＳＣ４で算出した振幅増
加指数差ΔAIが、予め設定された動脈硬化範囲、正常範
囲、境界範囲のいずれに属するかを判断する。これらの
範囲は、図１１に示すように、上記動脈硬化範囲が０を
中心とする比較的狭い範囲に設定され、境界範囲が正常
範囲と動脈硬化範囲の間の範囲に設定されている。そし
て、振幅増加指数差ΔAIが動脈硬化範囲内の値である場
合には、動脈硬化であると判定し、振幅増加指数差ΔAI
が正常範囲内の値である場合には、動脈硬化はないと判
定する。また、振幅増加指数差ΔAIが境界範囲内の値の
場合には、さらに、前記ＳＣ７で算出した脈波伝播速度
PWVが予め設定された異常範囲の値である場合には動脈
硬化であると判定し、以上範囲の値でない場合には動脈
硬化でないと判定する。そして、上記のようにして判定
した判定結果を、表示器７６に表示する。

【００５２】上述のフローチャートに基づく実施例によ
れば、ＳＣ８（動脈硬化判定手段９６）では、頸部３８
および上腕部１４における振幅増加指数AIを比較した振
幅増加指数差ΔAIに加えて、振幅増加指数AIと同様に動
脈硬化を反映する指標である脈波伝播速度PWVも考慮さ
れて動脈硬化が判定されるので、さらに動脈硬化の判定
精度が向上する。

【００５３】以上、本発明の実施形態を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。

【００５４】たとえば、振幅増加指数AIそのものも動脈
硬化に関連して変化するので、第２の実施形態の脈波伝
播速度情報に代えて、振幅増加指数算出手段８８で算出
した振幅増加指数AIの大きさを用い、動脈硬化判定手段
９６において、比較値と振幅増加指数AIの大きさに基づ
いて動脈硬化を判定してもよい。なお、振幅増加指数算
出手段８８では、頸動脈波振幅増加指数AIcと上腕脈波
振幅増加指数AIbの２つの振幅増加指数AIを算出してい
るので、どちらか一方の振幅増加指数AIを用いてもよい
し、両者の平均値を用いてもよい。このようにすれば、
頸部３８および上腕部１４における振幅増加指数AIを比
較をした比較値に加えて、振幅増加指数AIの大きさも考
慮して動脈硬化が判定されるので、さらに動脈硬化の判
定精度が向上する。

【００５５】また、脈圧PPも動脈硬化に関連して変化
し、動脈硬化が進行するほど脈圧が大きくなる。これ
は、動脈硬化が進行するほど血管が拡張しにくくなるの
で、血液の駆出による圧力の増大が血管の拡張によって
消費されにくくなるからである。従って、第２の実施形
態の脈波伝播速度情報算出手段９４に代えて、頸動脈波
wcの脈圧PPcおよび上腕脈波wbの脈圧PPbの少なくとも一
方を決定する脈圧決定手段を設け、動脈硬化判定手段９
６において、比較値と脈圧決定手段により決定した脈圧
PPとに基づいて動脈硬化を判定してもよい。なお、動脈
硬化判定手段で頸動脈波wcの脈圧PPcおよび上腕脈波wb
の脈圧PPbの２つの脈圧PPを決定する場合には、動脈硬
化判定手段では、どちらか一方の脈圧PPを用いてもよい
し、両者の平均値を用いてもよい。このようにすれば、
頸部３８および上腕部１４における振幅増加指数AIを比
較をした比較値に加えて、脈圧PPも考慮して動脈硬化が
判定されるので、さらに動脈硬化の判定精度が向上す
る。

【００５６】また、前述の動脈硬化評価装置１０には、
上腕脈波検出装置３５および頸動脈波検出装置（圧脈波
検出プローブ）３６の２つの脈波検出装置が備えられて
いるが、複数の部位に装着可能な脈波検出装置であれ
ば、装着部位を変更して複数の部位における脈波を検出
することができるので、そのような脈波検出装置を用い
る場合には、脈波検出装置は１つ備えられていればよ
い。また、脈波検出装置は３つ以上であってもよい。３
つ以上の部位における脈波が得られる場合には、動脈硬
化の判定は、たとえば、それら３つ以上の脈波から２つ
の脈波を選択する場合に考えられるすべての組み合わせ
について比較値を算出し、その複数の比較値の平均値を
用いて動脈硬化を判定する。なお、脈波検出装置の装着
部位としては、上腕部１４、頸部３８以外に、手首、大
腿部、足首等がある。

【００５７】また、前述の実施形態では、比較値算出手
段９０において２つの振幅増加指数AIの比較値を算出
し、動脈硬化判定手段９２により、比較値算出手段９０
で算出した比較値に基づいて動脈硬化を判定していた
が、ROM７２に２つの振幅増加指数AIから動脈硬化を判
定するマップが予め記憶され、そのマップを用いて、振
幅増加指数算出手段８８により実際に算出した２つの振
幅増加指数AIから、直接、動脈硬化を判定してもよい。

【００５８】なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲
において、その他種々の変更が加えられ得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の動脈硬化評価装置の回路構成を示すブ
ロック図である。

【図２】図１の動脈硬化評価装置に備えられた圧脈波検
出プローブが、頸部に装着された状態を示す図である。

【図３】図２の圧脈波検出プローブを一部切り欠いて説
明する拡大図である。

【図４】図１の圧脈波センサの押圧面に配列された感圧
素子の配列状態を説明する図である。

【図５】図１の圧脈波センサの感圧素子から出力される
圧脈波信号SM2が表す頸動脈波wcを例示する図である。

【図６】図１の動脈硬化評価装置における電子制御装置
の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。

【図７】図６の機能ブロック線図に示したCPUの制御作
動をさらに具体的に説明するためのフローチャートであ
って、信号読み込みルーチンである。

【図８】図６の機能ブロック線図に示したCPUの制御作
動をさらに具体的に説明するためのフローチャートであ
って、信号処理ルーチンである。

【図９】図１とは別の動脈硬化評価装置における電子制
御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図で
ある。

【図１０】図９の機能ブロック線図に示したCPUの制御
作動をさらに具体的に説明するためのフローチャートで
あって信号処理ルーチンである。

【図１１】図１０のＳＣ８で用いられる、振幅増加指数
差と動脈硬化との関係を示す図である。

【符号の説明】

１０：動脈硬化評価装置３５：上腕脈波検出装置３６：圧脈波検出プローブ（頸動脈波検出装置）７８：表示器８８：振幅増加指数算出手段９０：比較値算出手段９２：動脈硬化判定手段９４：脈波伝播速度情報算出手段９６：動脈硬化判定手段

フロントページの続き (56)参考文献特開平９−122091（ＪＰ，Ａ) 特開平９−201342（ＪＰ，Ａ) 特開平10−328150（ＪＰ，Ａ) 特開平10−85193（ＪＰ，Ａ) 特許2975741（ＪＰ，Ｂ２) 特許3027750（ＪＰ，Ｂ２) 特許3400417（ＪＰ，Ｂ２) 米国特許5265011（ＵＳ，Ａ) ＷＩＬＭＥＲＷＮＩＣＨＯＬＳ, ＭＩＣＨＡＥＬＦＯ’ＲＯＵＫＥ, ＭｃＤｏｎａｌｄ’ｓＢｌｏｏｄＦｌｏｗｉｎＡｒｔｅｒｉｅｓ，米国，ＯｘｆｏｒｄｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙＰｒｅｓｓ，Ｉｎｃ，1998年，ＦｏｕｒｔｈＥｄｉｔｉｏｎ，Ｐａｇｅｓ 89 ｔｏ 91 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/02 A61B 5/0245

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生体の所定の複数の部位における脈波を
検出する脈波検出装置と、該脈波検出装置によって検出される前記複数の部位にお
ける各脈波に基づいて、脈波の進行波成分の振幅に対す
る該脈波の振幅の増加の程度を表す振幅増加指数をそれ
ぞれ算出する振幅増加指数算出手段と、前記振幅増加指数算出手段によって算出された複数の振
幅増加指数の比較に基づいて動脈硬化を判定する動脈硬
化判定手段とを含むことを特徴とする動脈硬化評価装
置。
【請求項２】前記振幅増加指数算出手段により算出さ
れた複数の振幅増加指数を比較した比較値を算出する比
較値算出手段をさらに含み、前記動脈硬化判定手段は、該比較値算出手段により算出
された比較値と、前記振幅増加指数算出手段により算出
された複数の振幅増加指数のうちの少なくとも１つの振
幅増加指数とに基づいて、動脈硬化を判定するものであ
ることを特徴とする請求項１に記載の動脈硬化評価装
置。
【請求項３】前記振幅増加指数算出手段により算出さ
れた複数の振幅増加指数を比較した比較値を算出する比
較値算出手段と、前記生体の所定の２部位間を脈波が伝播する速度に関連
する脈波伝播速度情報を算出する脈波脈波伝播速度情報
算出手段とをさらに含み、前記動脈硬化判定手段は、前記比較値算出手段により算
出された比較値と、前記脈波伝播速度情報算出手段によ
り算出された脈波伝播速度情報とに基づいて、動脈硬化
を判定するものであることを特徴とする請求項１に記載
の動脈硬化評価装置。
【請求項４】前記振幅増加指数算出手段により算出さ
れた複数の振幅増加指数を比較した比較値を算出する比
較値算出手段と、前記複数の脈波検出装置により検出された複数の脈波の
うちの少なくとも１つの脈圧を決定する脈圧決定手段と
をさらに含み、前記動脈硬化判定手段は、前記比較値算出手段により算
出された比較値と、前記脈圧決定手段により決定された
脈圧とに基づいて、動脈硬化を判定するものであること
を特徴とする請求項１に記載の動脈硬化評価装置。
【請求項５】生体の所定の複数の部位における脈波を
検出する脈波検出装置と、該脈波検出装置によって検出される前記複数の部位にお
ける各脈波に基づいて、脈波の進行波成分の振幅に対す
る該脈波の振幅の増加の程度を表す振幅増加指数をそれ
ぞれ算出する振幅増加指数算出手段と、該振幅増加指数算出手段により算出された複数の振幅増
加指数を表示する表示器とを含むことを特徴とする動脈
硬化評価装置。