JP3643564B2 - 自律神経機能評価装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の自律神経の機能を容易に検査するための自律神経機能評価装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自律神経失調症のように自律神経の機能障害が発生すると、起立したときに血圧が大幅に低下する起立性低血圧などの症状を呈する。このような自律神経機能障害の診断に際しては、臥した状態から起立させた後のその患者の血圧値を繰り返し測定して血圧値の変化のトレンドを記録媒体に記録するとともに、患者の体位を逐次検出してその体位も上記記録媒体に記録することにより、起立性低血圧の診断を行うようにしている。たとえば、特開昭６０−８３６０３号公報、特開平５−２０００３０号公報などに記載された装置がそれである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の自律神経評価装置は、血圧値の変動を起立負荷によるものだけにするために患者を特別な安静状態とする必要があったり、起立による負荷を生体に与えるために患者が臥しているベッドを水平状態から垂直状態まで傾斜させるための比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とするため、簡便に測定できず、広く一般に普及するに至っていない。
【０００４】
本発明は以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、比較的簡単に自律神経機能を評価できるようにした自律神経評価装置を提供することにある。
【０００５】
本発明者は以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、本発明者等は、たとえば下肢上肢血圧指数の測定に際して、生体の上肢および下肢の血圧を測定するためにそれら上肢および下肢を圧迫すると、生体の心拍数や脈圧(pulse pressure)が過渡的に影響を受けて変化する現象があることに気づいた。このような影響は生体の循環器に一時的な負荷が加えられた結果、上肢および下肢における抹消血液循環を回復させるために自律神経が機能して積極的に血液を送り込むように循環器が機能させられることにより、発生させられるものであると理解される。このため、本発明者等は、上記の現象を利用して、上肢および下肢をカフで圧迫することにより生体の循環器に負荷を与えたときの、生体の心拍数や脈圧の活動状態を把握することにより、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とすることなく、患者の自律神経の活動状態を評価或いは検査できることを見いだした。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【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発明の要旨とするところは、(a) 生体の心拍数を連続的に決定する心拍数決定手段と、(b) 生体の上肢および下肢に巻回されたカフを用いて該上肢および下肢を圧迫するカフ圧制御手段と、(c) そのカフ圧制御手段による前記生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以前及び圧迫の開始以後において前記心拍数決定手段により決定される心拍数のばらつき度合いを算出するばらつき度合算出手段と、 (d) そのばらつき度合算出手段により算出された心拍数のばらつき度合いの前記圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて前記生体の自律神経機能を評価する評価手段とを、含むことにある。
【０００７】
【第１発明の効果】
このようにすれば、カフ圧制御手段による生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始前後において、前記心拍数決定手段により決定される心拍数のばらつき度合がばらつき度合算出手段によって算出される。この心拍数のばらつき度合いは自律神経の活動状態すなわち活性状態に対応するものであるから、その心拍数のばらつき度合いに基づいて自律神経機能の評価が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とすることなく、簡単に行われる。さらに、自律神経の活動状態が生体の上肢および下肢の圧迫開始前後の心拍数の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能が評価されるので、個人差が除去されて一層正確な評価となる。
【０００９】
ここで、好適には、前記ばらつき度合い算出手段は、前記心拍数のばらつき度合いを示す値としてその心拍数の分散σ_HR ² を算出するものである。このようにすれば、心拍数の分散σ_HR ² に基づいて自律神経機能の評価が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機能を必要とすることなく、簡単に行われる。
【００１０】
【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発明の要旨とするところは、(a) 生体の脈圧を連続的に決定する脈圧決定手段と、(b) 生体の上肢および下肢に巻回されたカフを用いて該上肢および下肢を圧迫するカフ圧制御手段と、(c) そのカフ圧制御手段による前記生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以前及び圧迫の開始以後において前記脈圧決定手段により決定される脈圧のばらつき度合いを算出するばらつき度合算出手段と、 (d) そのばらつき度合算出手段により算出された脈圧のばらつき度合の前記圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて前記生体の自律神経機能を評価する評価手段とを、含むことにある。
【００１１】
【第２発明の効果】
このようにすれば、カフ圧制御手段による生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始前後において、前記脈圧決定手段により決定される脈圧のばらつき度合いがばらつき度合算出手段によって算出される。この脈圧のばらつき度合は自律神経の活動状態すなわち活性状態に対応するものであるから、その脈圧のばらつき度合に基づいて自律神経機能の評価が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とすることなく、簡単に行われる。さらに、自律神経の活動状態が生体の上肢および下肢の圧迫開始前後の脈圧の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能が評価されるので、個人差が除去されて一層正確な評価となる。
【００１３】
ここで、好適には、前記ばらつき度合い算出手段は、前記脈圧のばらつき度合いを示す値としてその脈圧の分散σ_HR ² を算出するものである。このようにすれば、脈圧の分散σ_HR ² に基づいて自律神経機能の評価が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機能を必要とすることなく、簡単に行われる。
【００１４】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例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自律神経評価機能を備えた下肢上肢血圧指数測定装置１０の構成を説明するブロック線図である。すなわち、下肢上肢血圧指数測定装置１０は、下肢として足首が選択され、上肢として上腕が選択された下肢上肢血圧指数測定装置である。なお、この足首／上腕血圧指数測定装置１０による測定は、上腕と足首とが略同じ高さとなるように、患者が伏臥位・側臥位・側臥位のいずれかの状態で測定される。
【００１５】
図１において、下肢上肢血圧指数測定装置１０は、右足首１２における血圧を測定する右足側第１血圧測定装置１４、左足首１６における血圧を測定する左足側第１血圧測定装置１８、上腕２０における血圧を測定する第２血圧測定装置２２等を備えて構成されている。
【００１６】
右足側第１血圧測定装置１４は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有して患者の右足首１２に巻回されるカフ２４と、このカフ２４に配管２６を介してそれぞれ接続された圧力センサ２８、切換弁３０、および空気ポンプ３２とを備えている。この切換弁３０は、カフ２４内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ２４内を任意の速度で徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ２４内を急速に排圧する急速排圧状態の３つの状態に切り換えられるように構成されている。
【００１７】
圧力センサ２８は、カフ２４内の圧力を検出してその圧力を表す圧力信号ＳＰ₁ を静圧弁別回路３４および脈波弁別回路３６にそれぞれ供給する。静圧弁別回路３４はローパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰ₁ に含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧Ｐ_C1を表すカフ圧信号ＳＫ₁ を弁別してそのカフ圧信号ＳＫ₁ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給する。
【００１８】
上記脈波弁別回路３６はバンドパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰ₁ の振動成分である脈波信号ＳＭ₁ を周波数的に弁別してその脈波信号ＳＭ₁ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給する。
【００１９】
左足側第１血圧測定装置１８は、前記右足側第１血圧測定装置１４に備えられたものと同一の構成を有するカフ４０、配管４２、圧力センサ４４、および切換弁４６とを備え、切換弁４６は前記空気ポンプ３２に接続されている。そして、圧力センサ４４は、カフ４０内の圧力を表す圧力信号ＳＰ₂ を、前記右足側血圧測定装置１４に備えられたものと同一の構成を有する静圧弁別回路４８および脈波弁別回路５０にそれぞれ供給する。静圧弁別回路４８は圧力信号ＳＰ₂ に含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧Ｐ_C2を表すカフ圧信号ＳＫ₂ を弁別してそのカフ圧信号ＳＫ₂ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給し、脈波弁別回路５０は、圧力信号ＳＰ₂ の振動成分である脈波信号ＳＭ₂ を周波数的に弁別してその脈波信号ＳＭ₂ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給する。
【００２０】
第２血圧測定装置２２は、前記カフ２４または４０と同様に構成されて患者の上腕部２０（たとえば右腕の上腕部）に巻回されるカフ５２と、前記右足側第１血圧測定装置１４に備えられたものと同一の構成を有する配管５４、圧力センサ５６、および切換弁５８とを備え、切換弁５８は前記空気ポンプ３２に接続されている。そして、圧力センサ５６は、カフ５２内の圧力を表す圧力信号ＳＰ₃ を、前記右足側第１血圧測定装置１４に備えられたものと同一の構成を有する静圧弁別回路６０および脈波弁別回路６２にそれぞれ供給する。静圧弁別回路６０は圧力信号ＳＰ₃ に含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧Ｐ_C3を表すカフ圧信号ＳＫ₃ を弁別してそのカフ圧信号ＳＫ₃ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給し、脈波弁別回路６２は、圧力信号ＳＰ₃ の振動成分である脈波信号ＳＭ₃ を周波数的に弁別してその脈波信号ＳＭ₃ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給する。
【００２１】
上記電子制御装置３８は、ＣＰＵ６４，ＲＯＭ６６，ＲＡＭ６８，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、ＣＰＵ６４、ＲＯＭ６６に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ６８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３２および３つの切換弁３０、４６、５８を制御するとともに、表示器７０の表示内容を制御する。
【００２２】
マイクロホン７２は、胸部中央の表皮上の、心尖、第４肋間胸骨左縁、第２肋間胸骨左縁、第２肋間胸骨右縁、および第４肋間胸骨右縁等の真上に位置する所定の心音検出部位に、図示しない粘着テープ等により貼りつけられ、その心音検出部位の皮膚に伝達される心音を検出する。この心音は、心臓から大動脈への血液の拍出開始および終了時に発生するものであるから、大動脈の最上流部における脈波を表している。従って、マイクロホン７２は、第１脈波検出装置として機能している。
【００２３】
マイクロホン７２に検出された音は、マイクロホン７２の内部に備えられている図示しない圧電素子において電気信号すなわち心音信号ＳＨに変換されて出力される。その心音信号ＳＨは、図示しない前置増幅器により増幅された後、フィルタ７４、および、図示しない主増幅器・Ａ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８に供給される。フィルタ７４は、図示しない４種類のフィルタを備えており、その４種類のフィルタが随時切り替えられて、人間の聴覚に近くなるように、心音信号ＳＨの低音成分が減衰され、高音成分が強調される。図５は、マイクロホン７２により検出される心音図の一例を示す図であり、心音には、僧帽弁の閉鎖および大動脈弁の開放に基づくＩ音、および大動脈弁の閉鎖に基づくII音等が存在する。
【００２４】
頸動脈波センサ７６は、第１脈波検出装置の下流部位に装着されて、その装着部位の動脈内を伝播する脈波を検出する第２脈波検出装置として機能するものであり、先端押圧部の振動を検出する図示しない振動センサを備え、生体の頸部において頸動脈７８を押圧するように装着され、その頸動脈７８から発生する頸動脈波を検出し、その頸動脈波を表す信号ＳＭ₄ を図示しないＡ／Ｄ変換器を介して電子制御装置３８へ供給する。図５には、頸動脈センサ７６により検出される頸動脈波の一例が示してある。なお、頸動脈７８は、比較的大きな径であり、且つ、大動脈に直結しているので、頸動脈波の形状は大動脈波の形状と略一致する。
【００２５】
上記頸動脈波センサ７６は、たとえば図２に示すように、被測定者の頸部８０に装着バンド８２により装着されている。図３はこの頸動脈波センサ７６の構成を示している。図３に詳しく示すように、頸動脈波センサ７６は、容器状を成すセンサハウジング８６と、そのセンサハウジング８６を収容するケース８４と、センサハウジング８６を頸動脈７８の幅方向に移動させるためにそのセンサハウジング８６に螺合され且つケース８４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８８とを備えている。この頸動脈波センサ７６は、センサハウジング８６の開口端が頸部８０の体表面９０に対向する状態で頸部８０に装着されている。センサハウジング８６の内部には、ダイヤフラム９２を介してセンサ本体９４が相対移動可能かつセンサハウジング８６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８６およびダイヤフラム９２等によって圧力室９６が形成されている。この圧力室９６内には、空気ポンプ９８から調圧弁１００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、センサ本体９４は圧力室９６内の圧力に応じた押圧力で前記体表面９０に押圧させられる。上記センサハウジング８６およびダイヤフラム９２は、センサ本体９４を頸動脈７８に向かって押圧する押圧装置を構成しており、上記ねじ軸８８および図示しないモータは、センサ本体９４が体表面９０に向かって押圧させられる押圧位置を、頸動脈７８の幅方向に移動させる幅方向移動装置を構成している。上記センサ本体９４の押圧面１０２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７６の幅方向すなわちねじ軸８８と平行なセンサ本体９４の移動方向において、その頸動脈７８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。
【００２６】
このように構成された頸動脈波センサ７６が、頸部８０の体表面９０の頸動脈７８上に予め求められた最適押圧力で押圧されると、センサ本体９４により、頸動脈７８から発生して体表面９０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 が図示しないA/D 変換器を介して電子制御装置３８へ供給される。図５の下部の実線は、センサ本体９４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。この頸動脈７８内の圧脈波は、予めカフ５２を用いて第２血圧測定装置２２により測定された最高血圧値および最低血圧値とキャリブレーションされることにより、血圧値の絶対値を表すものとなり、たとえば上ピーク値（山の頂点）が最高血圧値を、下ピーク値（谷の最下点）が最低血圧値を示す。
【００２７】
入力装置１０４は、図示しないキーボードを備え、そのキーボードにより患者毎に決定されたＩＤ番号を入力する。入力され且つ識別手段１２４により識別されたＩＤ番号を表す信号は演算制御装置３８へ出力される。記憶装置１０６は、磁気ディスク、磁気テープ、揮発性半導体メモリ、或いは不揮発性半導体メモリなどのよく知られた記憶装置により構成され、演算制御装置３８により算出・決定された足首／上腕血圧指数（＝ＡＡＩ）や脈波伝播速度関連情報を所定の記憶領域に記憶する。
【００２８】
図６は、上記の電子制御装置３８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。カフ圧制御手段１１４は、空気ポンプ３２およびそれに接続された３つの切換弁３０、４６、５８を制御して、３つのカフ２４、４０、５２の圧迫圧力を所定の目標圧力値Ｐ_CM（たとえば、１８０mmHg程度の圧力値）まで急速昇圧させ、その後、３mmHg/sec程度の速度で徐速降圧させ、血圧測定が完了するとカフ２４、４０、５２内を急速排気してそれらの圧迫圧力を大気圧とする。図７のｔ₁ 時点はカフ２４、４０、５２による上記急速昇圧開始点すなわち圧迫開始点を示し、ｔ₂ 時点は上記急速昇圧終了点すなわち上記徐速降圧開始点を示し、ｔ₃ 時点は上記急速排気開始点を示している。
【００２９】
第１血圧値決定手段１１６は、カフ圧制御手段１１４により、右足首１２に巻回されたカフ２４が徐速降圧させられる過程において、順次採取される脈波信号ＳＭ₁ が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて右足首における血圧値ＢＰ、すなわち右足側第１血圧値ＢＰ１_R を決定するとともに、カフ圧制御手段１１４により、左足首１６に巻回されたカフ４０が徐速降圧させられる過程において、順次採取される脈波信号ＳＭ₂ が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて左足側第１血圧値ＢＰ１_L を決定する。上記右足側第１血圧値ＢＰ１_R には、最高血圧値ＢＰ１_RSYS・最低血圧値ＢＰ１_RDIA等が含まれ、上記左足側第１血圧値ＢＰ１_L には、最高血圧値ＢＰ１_LSYS・最低血圧値ＢＰ１_LDIA等が含まれる。以下、右足側第１血圧値ＢＰ１_R と左足側第１血圧値ＢＰ１_L とを特に区別しないときは、単に第１血圧値ＢＰ１という。
【００３０】
第２血圧値決定手段１１８は、カフ圧制御手段１１４により、上腕２０に巻回されたカフ５２が徐速降圧させられる過程において、順次採取される脈波信号ＳＭ₃ が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて第２血圧値ＢＰ２（最高血圧値ＢＰ２_SYS ・最低血圧値ＢＰ２_DIA 等）を決定する。
【００３１】
脈波伝播速度関連情報決定手段として機能する脈波伝播速度情報算出手段１２０は、第１脈波検出装置により検出された第１脈波の周期毎に発生する所定の部位から、第２脈波検出装置により検出された第２脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差に基づいてその脈波の伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を逐次算出する。たとえば、図５に示す時間差ＤＴ、すなわち、マイクロホン７２により第２心音IIの開始点が検出された時点（この時点は、大動脈波において、急激に振幅が減少した後その振幅が増加に転じる点すなわちノッチが検出される点と一致する）から、頸動脈波センサ７６により頸動脈波のノッチが検出されるまでの時間差（脈波伝播時間）ＤＴを逐次算出する時間差算出手段を備え、その時間差算出手段により逐次算出される時間差ＤＴに基づいて、予め記憶される数式１から、被測定者の動脈内を伝播する脈波の伝播速度ＰＷＶ(m/sec) を逐次算出する。尚、数式１において、Ｌ（ｍ）は左心室から大動脈を経て頸動脈波センサ７６が装着される部位までの距離であり、予め実験的に求められた一定値が用いられる。
【００３２】
Ｖ_M ＝Ｌ／ＤＴ ・・・（１）
【００３３】
下肢上肢血圧指数算出手段１２６は、第１血圧値決定手段１１６により決定された第１血圧値ＢＰ１と第２血圧値決定手段１１８により決定された第２血圧値ＢＰ２の第１血圧値ＢＰ１に対応するもの（たとえば、第１最高血圧値ＢＰ１_SYS には第２最高血圧値ＢＰ２_SYS が対応する）とに基づいて、足首／上腕（下肢／上肢）血圧指数（Ankle/Brachium Blood Pressure Index 以下、ＡＢＩと言う。）を算出する。たとえば、ＡＢＩは、第１血圧値ＢＰ１を第２血圧値ＢＰ２で割った値、または、逆に、第２血圧値ＢＰ２を第１血圧値ＢＰ１で割った値である。そして、そのＡＢＩを記憶装置１０６に記憶する。
【００３４】
同時表示手段１２８は、脈波伝播速度関連情報算出手段１２０により決定された脈波伝播速度情報と、足首／上腕血圧指数算出手段１２６により算出されたＡＢＩとを、表示器７０に同時に表示する。たとえば、その脈波伝播速度関連情報（数値）と、ＡＢＩ（数値）とを、表示器７０に同時に並べて表示する。あるいは、表示器７０に表示された足首／上腕血圧指数軸と脈波伝播速度関連情報軸とからなる二次元平面上において、実際のＡＢＩと脈波伝播速度関連情報とを示す位置に印を表示する。
【００３５】
経時変化表示手段１３０は、たとえば、前記同時表示手段１２８により今回のＡＢＩと脈波伝播速度関連情報とを表す印が表示された二次元平面上に、記憶装置１０６の所定の記憶領域に記憶された今回の測定者についての過去のＡＢＩおよび脈波伝播速度関連情報により定まる位置に印を表示する。なお、上記過去の脈波伝播速度関連情報は、上記過去のＡＢＩが算出されたときに決定されたものである。また、上記過去の値を表す印は、今回の値を表す印と同じ印でもよいが、好適には、今回の値を表す印と区別できるように、今回の値を表す印と異なる印が用いられる。
【００３６】
心拍数決定手段１３２は、生体の心拍数ＨＲ（１／ｍｉｎ）すなわち単位時間当たりの脈拍数を、たとえば頸動脈波センサ７６により逐次検出された頸動脈波に基づいて１拍毎に逐次決定する。脈圧決定手段１３４は、頸動脈圧波形の振幅である最大値（最高血圧値）と最小値（最低血圧値）との差分すなわち脈圧ＰＰ（ｍｍＨｇ）を、頸動脈波センサ７６により検出された頸動脈圧波形に基づいて１拍毎に逐次決定する。
【００３７】
上記生体の心拍数ＨＲは、カフ２４、４０、５２による圧迫前は基本的には一定であるが、そのカフ２４、４０、５２によって上腕２０および足首１２、１６が圧迫されると抹消の血流が阻害或いは阻止されることにより循環器に負荷が与えられるので、図７に示すように、自律神経に従いその抹消の血流を回復させようとして脈動する現象がある。また、生体の脈圧ＰＰは、カフ２４、４０、５２による圧迫前は基本的には呼吸周期に同期してゆるやかな一定振幅の脈動を繰り返すが、そのカフ２４、４０、５２によって上腕２０および足首１２、１６が圧迫されると抹消の血流が阻害或いは阻止されることにより循環器に負荷が与えられるので、図７に示すように、自律神経に従いその抹消の血流を回復させようとしてランダムにばらつく現象がある。以下の分散算出手段１３６は、そのような生体の循環器に負荷が加えられたときの心拍数ＨＲや脈圧ＰＰのばらつき度合いを定量的に算出するものである。
【００３８】
分散算出手段１３６は、ばらつき度合算出手段として機能するものであり、たとえばＡＢＩ測定のための上腕２０および足首１２、１６の血圧測定のために、カフ圧制御手段１１４により上腕２０に対するカフ５２による圧迫、および足首１２、１６に対するカフ２４、４０の圧迫が同時に開始された以後の所定期間たとえば数十秒乃至数分間において、上記逐次求められた心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰのばらつき度合いすなわち分散度合いを算出する。たとえば心拍数の分散度合いとして、上記逐次求められる心拍数ＨＲがｘ₁ 、ｘ₂ 、ｘ₃ 、・・・ｘ_N とすると、次式(1) により心拍数の分散σ_HR ² が求められる。また、上記逐次求められる脈圧ＰＰがｙ₁ 、ｙ₂ 、ｙ₃ 、・・・ｙ_N とすると、次式(2) により脈圧の分散σ_PP ² が求められる。
【００３９】
σ_HR ² ＝Σ（ｘ_i −ｘ_AV）² Ｎ ・・・(1)
（但し、ｘ_AVはｘ₁ 〜ｘ_N の平均値）
σ_PP ² ＝Σ（ｙ₁ −ｙ_AV）² Ｎ ・・・(2)
（但し、ｙ_AVはｙ₁ 〜ｙ_N の平均値）
【００４０】
評価手段１３８は、上記カフ圧制御手段１１４による上腕および足首同時圧迫の前後における、上記分散算出手段１３６により算出された心拍数ＨＲのばらつき度合たとえば分散σ_HR ² 、および／または脈圧ＰＰのばらつき度合いたとえば分散σ_PP ² の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能を評価する。たとえば、心拍数ＨＲのばらつき度合たとえば分散σ_HR ² 、および／または脈圧ＰＰのばらつき度合いたとえば分散σ_PP ² の変化量または変化割合が大きいほど自律神経機能を高く評価し、小さいほど自律神経機能を低く評価する。自律神経機能が低い場合には、自律神経失調の診断の裏付けとなる。
【００４１】
自律神経機能表示手段１４０は、上記評価手段１３８による評価結果、たとえば自律神経機能の程度を、数字などのデジタル値、バーグラフなどのアナログ値、予め複数段階に設定されたメッセージなどを、表示器７０に表示させる。
【００４２】
図８は、上記演算制御装置３８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図８において、まず、前記識別手段１２４に対応するステップＳ１（以下、ステップを省略する。）では、入力装置１０４から入力された患者のＩＤ番号が予め登録されたＩＤ番号であるか否かが判断される。この判断が否定されるうちは、このＳ１が繰り返し実行されることにより待機させられる。しかし、患者のＩＤ番号が入力されてＳ１の判断が肯定された場合は、前記心拍数決定手段１３２に対応するＳ２において、生体の心拍数ＨＲ（１／ｍｉｎ）すなわち単位時間当たりの脈拍数が、たとえば頸動脈波センサ７６により逐次検出された頸動脈波に基づいて１拍毎に逐次算出されるとともに、前記脈圧決定手段１３４に対応するＳ３において、頸動脈圧波形の振幅である最大値（最高血圧値）と最小値（最低血圧値）との差分すなわち脈圧ＰＰ（ｍｍＨｇ）が、頸動脈波センサ７６により検出された頸動脈圧波形に基づいて１拍毎に逐次算出され、それぞれ生体の循環器に対する負荷であるカフによる圧迫開始前の値として記憶装置１０６に記憶される。
【００４３】
次いで、下肢上肢血圧指数ＡＢＩを算出する基礎となる血圧値を測定するために、前記カフ圧制御手段１１４に対応するＳ４乃至Ｓ６が実行される。先ずＳ４では、３つの切換弁３０、４６、５８が圧力供給状態に切り換えられ且つ空気ポンプ３２が駆動されることにより、３つのカフ２４、４０、５２の急速昇圧すなわち圧迫が同時に開始され、Ｓ５では、３つのカフ２４、４０、５２のすべてのカフ圧Ｐ_C が患者の最高血圧を上まわるように設定された値たとえば１８０mmHg程度に予め設定された目標圧迫圧Ｐ_CM以上となったか否かが判断される。このＳ５の判断が否定された場合は、上記Ｓ４以下が繰り返し実行されることによりカフ圧Ｐ_C の上昇が継続される。
【００４４】
そして、カフ圧Ｐ_C の上昇により上記Ｓ５の判断が肯定されると、続くＳ６において、空気ポンプ３２が停止され且つ切換弁３０、４６、５８が徐速排圧状態に切り換えられて、それぞれのカフ２４、４０、５２内の圧力が予め定められた徐速降圧速度たとえば３mmHg/sec程度の緩やかな速度で下降させられる。
【００４５】
次いで、前記脈波伝播速度情報算出手段１２０に対応するＳ７において、マイクロホン７２により第２心音の開始が検出された時点から、頸動脈波センサ７６により頸動脈波のノッチが検出された時点までの時間差、すなわち心臓から頸動脈波センサ７６が装着された部位までを脈波が伝播する脈波伝播時間ＤＴが算出され、さらに、前記数式１に、その脈波伝播時間ＤＴが代入されて脈波伝播速度ＰＷＶが１拍毎に逐次算出される。次に、前記心拍数決定手段１３２に対応するＳ８において、生体の心拍数ＨＲ（１／ｍｉｎ）すなわち単位時間当たりの脈拍数が、たとえば頸動脈波センサ７６により逐次検出された頸動脈波に基づいて１拍毎に逐次算出される。続いて、前記脈圧決定手段１３４に対応するＳ９においては、頸動脈圧波形の振幅である最大値（最高血圧値）と最小値（最低血圧値）との差分すなわち脈圧ＰＰ（ｍｍＨｇ）が、頸動脈波センサ７６により検出された頸動脈圧波形に基づいて１拍毎に逐次算出される。
【００４６】
次に、第１血圧値決定手段８６および第２血圧値決定手段８８に対応するＳ１０の血圧値決定ルーチンが実行される。すなわち、脈波弁別回路３６から逐次供給される脈波信号ＳＭ₁ が表すカフ脈波の振幅が一拍毎に決定され、その振幅の変化に基づいて、よく知られたオシロメトリック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って右足側第１最高血圧値ＢＰ１_RSYS等が決定され、同様に、脈波弁別回路５０から供給される脈波信号ＳＭ₂ が表すカフ脈波の振幅の変化に基づいて、オシロメトリック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って左足側第１最高血圧値ＢＰ１_LSYS等が決定され、脈波弁別回路６２から供給される脈波信号ＳＭ₃ が表すカフ脈波の振幅の変化に基づいて、オシロメトリック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って第２最高血圧値ＢＰ２_SYS 、第２最低血圧値ＢＰ２_DIA 等が決定される。
【００４７】
上記Ｓ１０の血圧値決定ルーチンにおいて全ての血圧値の決定が完了するまでは前記Ｓ６以下が繰り返し実行されるが、その全ての血圧値の決定が終了すると、続く前記カフ圧制御手段１１４に対応するＳ１１において、３つの切換弁３０、４６、５８が急速排圧状態に切り換えられることにより、すべてのカフ２４、４０、５２内が急速に排圧させられ、そのカフ２４、４０、５２による循環器に対する圧迫負荷が解消される。
【００４８】
続いて、前記下肢上肢血圧指数算出手段１２６に対応するＳ１２では、Ｓ１０で決定された右足側第１最高血圧値ＢＰ１_RSYSが、同じくＳ１０で決定された第２最高血圧値ＢＰ２_SYS で割られることにより、右足側のＡＢＩ_R が算出されるとともに、前記Ｓ６で決定された左足側第１最高血圧値ＢＰ１_LSYSが、上記第２最高血圧値ＢＰ２_SYS で割られることにより、左足側のＡＢＩ_L が算出される。続く前記同時表示手段１２８および経時変化表示手段１３０に対応するＳ１３では、上記Ｓ１２で算出された右足側のＡＢＩ_R および左足側のＡＢＩ_L が、Ｓ７で算出された脈波伝播速度ＰＷＶとともに、表示器７０に表示される。たとえば、表示器７０の表示画面上のＡＢＩ軸と脈波伝播速度軸とから成る二次元座標において、上記右足側ＡＢＩ_R および左足側ＡＢＩ_L のうち低い側の値と、Ｓ７で算出された脈波伝播速度ＰＷＶとにより決定される位置を示す点が表示される。なお、上記二次元座標の背景色は、診断結果をより一層分かりやすくするために、ＡＢＩの異常範囲として予め実験に基づいて決定されている範囲（たとえば０．９以下）および脈波伝播速度ＰＷＶの異常範囲として予め実験に基づいて決定されている範囲（たとえば１０００(cm/sec)以上）と、ＡＢＩおよび脈波伝播速度ＰＷＶがともに正常である範囲とが、異なる色で表示されている。同時に、上記二次元座標内には、今回の測定点だけではなく、複数の過去の測定点が表示され、経時的変化が把握できるようになっている。
【００４９】
次いで、前記分散算出手段１３６に対応するＳ１４では、前記ＡＢＩ測定のための上腕２０および足首１２、１６の血圧測定に際して、カフ圧制御手段１１４により上腕２０に対するカフ５２による圧迫、および足首１２、１６に対するカフ２４、４０の圧迫が同時に開始されることを利用して、それらのカフ５２、２４、４０による上肢下肢に対する同時圧迫期間が開始された以後の所定期間たとえば数十秒乃至数分間において、Ｓ８およびＳ９により逐次求められた心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰに基づいて、それら心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰのばらつき度合いすなわち分散σ_HR ² および分散σ_PP ² が、式(1) および式 (2)からそれぞれ算出される。
【００５０】
そして、前記評価手段１３８に対応するＳ１５では、上記Ｓ１４において算出された心拍数ＨＲのばらつき度合いを示す分散σ_HR ² および脈圧ＰＰのばらつき度合いを示す分散σ_PP ² に基づいて自律神経機能が評価される。たとえば、カフ圧制御手段１１４による上腕および足首同時圧迫の前後における、上記心拍数ＨＲの分散σ_HR ² 、および／または脈圧ＰＰの分散σ_PP ² の変化量または変化割合が算出され、その変化量または変化割合が予め設定された判断基準値を超えるか否かに基づいて生体の自律神経機能を評価する。たとえば、心拍数ＨＲの分散σ_HR ² 、および／または脈圧ＰＰの分散σ_PP ² の変化量または変化割合が予め設定された判断基準値を超える場合には自律神経機能が高く正常であると評価され、予め設定された判断基準値を下まわる場合には自律神経機能が低く、異常すなわち自律神経失調であると評価される。続いて、前記自律神経機能表示手段１４０に対応するＳ１６では、上記Ｓ１５の評価結果が表示器７０に表示され、自律神経機能の診断が容易とされる。
【００５１】
上述のように、本実施例によれば、カフ圧制御手段１１４（Ｓ４乃至Ｓ６）による生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以後において、心拍数決定手段１３２（Ｓ８）により決定される心拍数ＨＲのばらつき度合を示す分散σ_HR ² が分散算出手段（ばらつき度合算出手段）１３６（Ｓ１４）によって算出される。この心拍数ＨＲのばらつき度合いを示す分散σ_HR ² は自律神経の活動状態すなわち活性状態に対応するものであるから、その心拍数ＨＲの分散σ_HR ² に基づいて生体の自律神経機能の評価或いは検査が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とすることなく、簡単に行われる。
【００５２】
また、本実施例によれば、上記分散算出手段（ばらつき度合算出手段）１３６（Ｓ１４）は、カフ圧制御手段１１４による前記生体の上肢および下肢に対するカフ５２、２４、４０による同時圧迫開始前における心拍数ＨＲの分散σ_HR ² をも算出するものであり、その心拍数ＨＲの分散σ_HR ² のカフ圧制御手段１１４による同時圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能を評価する評価手段１３８（Ｓ１５）が、さらに含まれることから、自律神経の活動状態が生体の上肢および下肢の圧迫開始前後の心拍数ＨＲのばらつきの変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能が評価されるので、個人差が除去されて一層正確な評価となる。
【００５３】
また、本実施例によれば、カフ圧制御手段１１４（Ｓ４乃至Ｓ６）による生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以後において、脈圧決定手段１３４（Ｓ９）により決定される脈圧ＰＰのばらつき度合を示す分散σ_PP ² が分散算出手段（ばらつき度合算出手段）１３６（Ｓ１４）によって算出される。この脈圧ＰＰのばらつき度合を示す分散σ_PP ² は自律神経の活動状態すなわち活性状態に対応するものであるから、その脈圧ＰＰの分散σ_PP ² に基づいて生体の自律神経機能の評価が、患者を特別な安静状態としたり、比較的大がかりなベッド傾斜機構を必要とすることなく、簡単に行われる。
【００５４】
また、本実施例では、上記分散算出手段（ばらつき度合算出手段）１３６（Ｓ１４）は、カフ圧制御手段１１４による前記生体の上肢および下肢に対するカフ５２、２４、４０による同時圧迫開始前における脈圧ＰＰの分散σ_PP ² を算出するものであり、その脈圧ＰＰの分散σ_PP ² のカフ圧制御手段１１４による同時圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能を評価する評価手段１３８（Ｓ１５）が、さらに含まれることから、自律神経の活動状態が生体の上肢および下肢の圧迫開始前後の脈圧の変化量または変化割合に基づいて生体の自律神経機能が評価されるので、個人差が除去されて一層正確な評価となる。
【００５５】
本実施例の自律神経機能評価装置は、下肢上肢血圧指数測定装置１０に備えられることにより、ＡＢＩ測定のためのカフ５２、２４、４０による同時圧迫が、自律神経機能測値にも兼用されるので、独立の圧迫装置を備えなくてもよい利点がある。
【００５６】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００５７】
たとえば、前述の実施例の装置では、生体の循環器に負荷を与えるための圧迫が３つのカフ５２、２４、４０により行われていたが、カフ５２が巻回されていない他の上腕に対して巻回されることによりそれを圧迫する他のカフを新たに加えることにより、４つのカフを用いて圧迫するものであってもよい。このようにすれば、循環器に対する負荷が一層大きくされるので、自律神経機能評価の信頼性が一層高められる。
【００５８】
また、前述の実施例では、カフ２４および４４は、右足首１２および左足首１６に巻回されていたが、右足および左足の大腿部に巻回されてもよい。このようにすれば、生体の循環器に対する負荷が一層大きくされるので、自律神経機能評価の信頼性が一層高められる。
【００５９】
また、前述の実施例では、心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰのばらつき度合いを示す量として分散σ_HR ² およびσ_PP ² が用いられていたが、たとえば標準偏差σ_HRおよびσ_PPや、分布の半値幅などの他のばらつき度合いを示す量が用いられてもよい。
【００６０】
また、前述の実施例では、心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰのばらつき度合いを示す量として、それらの値の分散σ_HR ² およびσ_PP ² が用いられていたが、それらの回帰直線を中心とするばらつきの度合いが用いられてもよい。
【００６１】
また、前述の実施例では、カフ５２、２４、４０による徐速降圧開始後の心拍数ＨＲおよび脈圧ＰＰのばらつき度合いが求められていたが、カフ５２、２４、４０による昇圧開始後のばらつき度合いが求められてもよい。
【００６２】
また、前述の実施例では、心拍数ＨＲのばらつき度合いを示す量としての分散σ_HR ² と、脈圧ＰＰのばらつき度合いを示す量としての分散σ_PP ² とが用いられていたが、いずれか一方の値であってもよい。
【００６３】
また、前述の実施例では、ＡＢＩを測定する血圧同時測定のためのカフ５２、２４、４０による同時圧迫が利用されていたが、下肢上肢血圧指数測定装置１０とは独立に、自律神経機能評価装置が構成されていてもよい。
【００６４】
また、前述の実施例の心拍数決定手段１３２は、頸動脈波センサ７６により検出された頸動脈波に基づいて心拍数ＨＲを算出するものであったが、心電誘導波形に基づいて算出するものであってもよい。
【００６５】
また、前述の実施例の頸動脈波センサ７６に代えて、たとえば公表公報ＷＯ８８／０４９１０、特開平２−４５０３３号公報に記載されているような、撓骨動脈から圧脈波を検出する撓骨動脈センサが用いられてもよい。
【００６６】
その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された自律神経評価機能付下肢上肢血圧指数測定装置の構成を説明するブロック線図である。
【図２】図１の頸動脈波センサの装着状態を示す図である。
【図３】図１の頸動脈波センサの構成を説明するために、一部をきり欠いた装着状態を示す側面図である。
【図４】図２および図３の頸動脈波センサに含まれるセンサ本体の押圧面を示す図である。
【図５】図１の実施例のマイクロホンにより検出される心音図、および頸動脈波センサにより検出される頸動脈波の一例を示す図である。
【図６】図１の実施例の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】カフによる四肢への圧迫によって生体の循環器に負荷が与えられたときの脈拍数および脈圧の変化を示す図である。
【図８】図１の実施例の演算制御装置の制御作動の要部を説明するフローチャートである。
【符合の説明】
１０：下肢上肢血圧指数測定装置
１１４：カフ圧制御手段
１３２：心拍数決定手段
１３４：脈圧決定手段
１３６：分散算出手段（ばらつき度合算出手段）
１３８：評価手段

Claims (4)

1. 生体の心拍数を連続的に決定する心拍数決定手段と、
   生体の上肢および下肢に巻回されたカフを用いて該上肢および下肢を圧迫するカフ圧制御手段と、
   該カフ圧制御手段による前記生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以前及び圧迫の開始以後において前記心拍数決定手段により決定される心拍数のばらつき度合いを算出するばらつき度合い算出手段と、
   該ばらつき度合い算出手段により算出された心拍数のばらつき度合いの前記圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて前記生体の自律神経機能を評価する評価手段と
   を、含むことを特徴とする自律神経機能評価装置。
2. 前記ばらつき度合い算出手段は、前記心拍数のばらつき度合いを示す値として該心拍数の分散を算出するものである請求項１の自律神経機能評価装置。
3. 生体の脈圧を連続的に決定する脈圧決定手段と、
   生体の上肢および下肢に巻回されたカフを用いて該上肢および下肢を圧迫するカフ圧制御手段と、
   該カフ圧制御手段による前記生体の上肢および下肢に対する圧迫の開始以前及び圧迫の開始以後において前記脈圧決定手段により決定される脈圧のばらつき度合いを算出するばらつき度合い算出手段と、
   該ばらつき度合い算出手段により算出された脈圧のばらつき度合いの前記圧迫開始前後の変化量または変化割合に基づいて前記生体の自律神経機能を評価する評価手段と
   を、含むことを特徴とする自律神経機能評価装置。
4. 前記ばらつき度合い算出手段は、前記脈圧のばらつき度合いを示す値として該脈圧の分散を算出するものである請求項３の自律神経機能評価装置。

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