JP3696978B2 - 脈波伝播速度測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、生体の血圧値、動脈硬化度、末梢抵抗などを推定するために、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を求めることが行われている。このため、生体の皮膚上から動脈を押圧して動脈から発生する脈波を検出する脈波センサを２個所に設け、脈波センサにより検出される脈波の位相差に基づいて伝播速度を求めることが行われている。たとえば、特開昭６０−２２００３７号公報に記載された脈波伝播速度測定装置がそれである。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
ところで、上記従来の脈波伝播速度測定装置では、動脈が皮膚に接近して位置している頚動脈、撓骨動脈、足背動脈などに脈波センサを押圧して脈波伝播速度を測定しているのが一般的であるが、動脈のうちの皮膚に接近して位置する部分の２個所から脈波センサにより脈波を検出するようにすると、脈波の発生時間差が比較的短く、その時間差に基づいて算出される脈波伝播速度の精度が充分に得られなかった。
【０００４】
これに対し、本願出願人は、先に、心電誘導波形の所定部位から脈波の所定部位までの時間差に基づいて動脈内の脈波の伝播速度を求めるようにした脈波伝播速度測定装置を提案した（特願平７−６７２７４号）。これによれば、心臓に連結された大動脈内の伝播時間を含む時間差が検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間が長くなるので、脈波伝播速度の精度が高く得られる。
【０００５】
しかしながら、上記の時間差には、心電誘導波形のＱ波の発生時点からすなわち心臓の収縮期の開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間（ＰＥＰ）が上記時間差に含まれる一方、その前駆出期間は、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって影響されるので、生体の体調や薬剤の使用などに関連して必ずしも十分な精度が得られない場合があった。
【０００６】
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、前駆出期間のばらつきに拘わらず高精度な脈波伝播速度を得ることができる脈波伝播速度測定装置を提供することにある。
【０００７】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、胸郭インピーダンスには心拍周期と同様の周波数成分を備えた胸郭インピーダンス脈波が含まれている点、その胸郭インピーダンス脈波は心臓の左心室側から血液が吐出されるタイミングに同期している点、心電誘導波形のＱ波からその胸郭インピーダンス脈波の所定部位までの時間差が前駆出期間に対応している点を見出した。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、(a) 前記生体の心電誘導波形を検出する心電誘導装置と、(b) 前記生体の胸郭においてその生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を検出する胸郭インピーダンス脈波検出装置と、(c) 前記生体の一部に装着され、その生体の動脈を通して伝播する脈波を検出する脈波検出装置と、(d) 前記心電誘導装置により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記脈波検出装置により検出された脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差を算出し、心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差を算出し、第１時間差から第２時間差を差し引くことにより伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、(e) その伝播時間算出手段により算出された伝播時間に基づいて前記脈波の伝播速度を算出する伝播速度算出手段とを、含むことにある。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、伝播時間算出手段により、心電誘導装置により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記脈波検出装置により検出された脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差が算出され、その心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差が算出され、その第１時間差から第２時間差が差し引かれることにより伝播時間が算出されると、伝播速度算出手段では、その伝播時間に基づいて前記脈波の伝播速度が算出される。したがって、本第１発明によれば、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間を検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間が長くなるので、脈波伝播速度の精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間が上記伝播時間に含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００１３】
ここで、好適には、前記胸郭インピーダンス脈波検出装置は、生体の胸郭のインピーダンスを表す胸郭インピーダンスを検出する胸郭インピーダンス検出装置と、その胸郭インピーダンス検出装置により検出された胸郭インピーダンスから、前記生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を弁別するインピーダンス脈波弁別器とを、含むものである。胸郭に張り着けられた電極を通して得られる胸郭インピーダンスには、呼吸に同期して変化する呼吸インピーダンス波形に心拍に同期して変化する胸郭インピーダンス脈波が重畳しているので、上記のようにすれば胸郭インピーダンス脈波を容易に採取できる利点がある。
【００１４】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体に巻回されるカフと、そのカフに発生する圧力振動であるカフ脈波を抽出するカフ脈波弁別回路とから構成される。このようにすれば、血圧測定装置と共に設けられる場合には、その血圧測定装置に備えられるカフを脈波検出に兼用できる利点がある。
【００１５】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体の動脈に皮膚上から押圧されて動脈に発生する圧脈波を検出する圧脈波センサを含んで構成される。このようにすれば、圧脈波センサを用いて撓骨動脈の圧脈波を検出することにより動脈圧を連続的に測定する連続血圧測定装置とともに設けられる場合には、その連続血圧測定装置に備えられる圧脈波センサを兼用することができるので、装置が安価となる。
【００１６】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体の皮膚を照射する光源と、その光源から放射された光の透過光或いは反射光を検出する光検出素子とを備えた光電脈波センサから構成される。このようにすれば、２種類の波長の照射光を用いて脈波を検出する光電脈波センサを備えたパルスオキシメータとともに設けられる場合には、そのパルスオキシメータに備えられる光電脈波センサを兼用することができるので、装置が安価となる。
【００１７】
【実施例】
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、脈波伝播速度測定装置が設けられた連続血圧測定装置８の構成を説明する図である。
【００１８】
図１において、連続血圧測定装置８は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有してたとえば患者の上腕部１２に巻回されるカフ１０と、このカフ１０に配管２０を介してそれぞれ接続された圧力センサ１４、切換弁１６、および空気ポンプ１８とを備えている。この切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ１０内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ１０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。
【００１９】
圧力センサ１４は、カフ１０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２２および脈波弁別回路２４にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２２はローパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧を表すカフ圧信号ＳＫを弁別してそのカフ圧信号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２６を介して電子制御装置２８へ供給する。
【００２０】
上記脈波弁別回路２４はバンドパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰ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Ａ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置２８へ供給する。この脈波信号ＳＭ1 が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない上腕動脈から発生してカフ１０に伝達される圧力振動波であり、上記カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４は、脈波センサとして機能している。
【００２１】
上記電子制御装置２８は、ＣＰＵ２９，ＲＯＭ３１，ＲＡＭ３３，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、ＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ３３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切換弁１６および空気ポンプ１８を制御する。
【００２２】
圧脈波検出プローブ３４は、前記カフ１０が装着されているか或いは装着されていない上腕部１２の動脈下流側の手首４２において、容器状を成すハウジング３６の開口端が体表面３８に対向する状態で装着バンド４０により手首４２に着脱可能に取り付けられるようになっている。ハウジング３６の内部には、ダイヤフラム４４を介して圧脈波センサ４６が相対移動可能かつハウジング３６の開口端からの突出し可能に設けられており、これらハウジング３６およびダイヤフラム４４等によって圧力室４８が形成されている。この圧力室４８内には、空気ポンプ５０から調圧弁５２を経て圧力エア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４６は、その押圧平面によって撓骨動脈５６の壁の一部が平坦となるまで、圧力室４８内の圧力に応じた押圧力ＰHDで前記体表面３８に押圧される。
【００２３】
上記圧脈波センサ４６は、たとえば、単結晶シリコン等から成る半導体チップの押圧面５４に多数の半導体感圧素子（図示せず）が配列されて構成されており、手首４２の体表面３８の撓骨動脈５６上に押圧されることにより、撓骨動脈５６から発生して体表面３８に伝達される圧力振動波すなわち圧脈波を検出し、その圧脈波を表す圧脈波信号ＳＭ2 をＡ／Ｄ変換器５８を介して電子制御装置２８へ供給する。
【００２４】
また、前記電子制御装置２８のＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従って、空気ポンプ５０および調圧弁５２へ駆動信号を出力し、圧力室４８内の圧力すなわち圧脈波センサ４６の皮膚に対する押圧力を調節する。これにより、連続血圧監視に際しては、圧力室４８内の圧力変化過程で逐次得られる圧脈波に基づいて圧脈波センサ４６の最適押圧力ＰHDP が決定され、圧脈波センサ４６の最適押圧力ＰHDP を維持するように調圧弁５２が制御される。
【００２５】
心電誘導装置６０は、生体の所定の部位に貼り着ける複数の電極６２を介して心筋の活動電位を示す心電誘導波形すなわち心電図を連続的に検出するものであり、後述の図７や図８に示すような心電誘導波形を示す心電信号を前記電子制御装置２８へ供給する。
【００２６】
胸郭インピーダンス脈波検出装置６４は、たとえば図２に示すように、生体の胸郭を挟むようにその上下或いは左右にそれぞれ貼着される一対の電極６６と、その一対の電極６６を介して胸郭内のインピーダンスを検出し、図６の上段に示すような胸郭インピーダンス波形を表す信号を出力する胸郭インピーダンス検出装置６８と、０．５〜３０Hz程度の帯域フィルタを備えてその胸郭インピーダンス検出装置６８から出力される信号からそれに含まれる心拍同期性信号すなわち心拍周波数と同じ周波数を基本波とする胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP を弁別するインピーダンス脈波弁別器７０とを備え、図６の下段に示すような胸郭インピーダンス脈波を表す信号ＳＭIMP を出力する。上記図６の上段に示す胸郭インピーダンス波形を表す信号は、胸郭の空気容積の変化に対応する呼吸同期性信号と、心臓内の血液容積の変化に対応する心拍同期性信号である胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP とを含んでいるのである。図６の上段の縦軸は上方へ向かう程インピーダンスの減少を示し、図６の下段の縦軸は上方へ向かう程インピーダンスの増加を示す。したがって、図６の下段に示す胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がりは心臓（左心室）の収縮開始を示している。
【００２７】
図３は、上記連続血圧測定装置８における電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図において、血圧測定手段７２は、カフ１０の圧迫圧力を緩やかに上昇させ或いは下降させる圧迫圧力変化過程において脈波弁別回路２４により採取される脈波の大きさの変化に基づいて良く知られたオシロメトリック法（JIS T 1115）により患者の最高血圧値ＳＡＰおよび最低血圧値ＤＡＰを測定する。
【００２８】
圧脈波センサ４６は、脈波検出装置として機能するものであり、好ましくは患者のカフ１０が装着される腕と異なる腕の手首に押圧されることによりその手首の撓骨動脈から発生する圧脈波を検出する。圧脈波血圧対応関係決定手段７４は、圧脈波センサ４６により検出される圧脈波の大きさＰM と血圧測定手段７２により測定された血圧値（監視血圧値ＭＢＰ）との間の対応関係を所定の患者について予め決定する。この対応関係は、たとえば図４に示すものであり、ＭＢＰ＝Ａ・ＰM ＋Ｂ式により表される。但し、Ａは傾きを示す定数、Ｂは切片を示す定数である。監視血圧値決定手段７６は、その対応関係から圧脈波センサ４６により検出される圧脈波の大きさＰM すなわち最高値（上ピーク値）ＰMmaxおよび最低値（下ピーク値）ＰMminに基づいて最高血圧値ＭＢＰSYS および最低血圧値ＭＢＰDIA （モニタ血圧値）を逐次決定し、その決定した監視血圧値ＭＢＰを表示器３２に連続的に出力させる。
【００２９】
伝播時間算出手段８０では、図７に示すように、前記心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差、たとえば心電誘導波形のＱ波から圧脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の周期毎に発生する所定の部位までの時間差、たとえば心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、さらに第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより、心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが算出される。上記第２時間差ＴＤRIは、図８の前駆出期間ＰＥＰに対応したものであるから、上記伝播時間ＴＰは、前駆出期間ＰＥＰが除かれた値となっている。
【００３０】
伝播速度算出手段８２では、予め設定された数式１から実際に算出された上記伝播時間ＴＰに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶ（ｍ／sec)が算出される。数式１において、Ｌは左心室から大動脈を経て前記圧脈波センサ４６の押圧部位までの距離（ｍ）である。この距離Ｌは予め実験的に求められた値が用いられる。
【００３１】
【数１】
ＰＷＶ＝Ｌ／ＴＰ
【００３２】
図５は、上記電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図のステップＳＡ１（以下、ステップを省略する。）ＳＡ２、ＳＡ３では、心電誘導装置６０により逐次検出される心電誘導波形、胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により逐次検出される胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP 、圧脈波センサ４６により逐次検出される圧脈波が、所定の周期で順次読み込まれる。
【００３３】
次いでＳＡ４では、上記心電誘導波形のＱ波（Ｑ点）が検出されたか否かが判断され、ＳＡ５では、上記胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点が検出されたか否かが判断され、ＳＡ６では、上記圧脈波の立ち上がり点が検出されたか否かが判断される。上記ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６のいずれかの判断が否定された場合は、ＳＡ１以下が繰り返し実行される。
【００３４】
しかし、上記ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６の判断が共に肯定された場合は、前記伝播時間算出手段８０に対応するＳＡ７において、図７に示すように、心電誘導波形のＱ波から圧脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、さらに第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより、心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが算出される。
【００３５】
そして、前記伝播速度算出手段８２に対応するＳＡ８において、予め記憶された数式１からＳＡ７において求められた実際の伝播時間ＴＰに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。このようにして算出された脈波伝播速度ＰＷＶは、図示しないアルゴリズムに従って動脈硬化度または末梢抵抗を推定するため、或いは前記圧脈波血圧対応関係決定手段７４により対応関係再決定動作開始時における血圧値などを推定するために用いられる。
【００３６】
上述のように、本実施例によれば、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）により、心電誘導装置６０により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から圧脈波センサ４６により検出された圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差ＴＤRPが算出され、その心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により検出された胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差ＴＤRIが算出され、その第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが算出されると、伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、その伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。したがって、本実施例によれば、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間を検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間が上記伝播時間に含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００３７】
また、本実施例では、脈波センサ４６は、連続血圧測定装置８が撓骨動脈の圧脈波を検出することにより動脈圧を連続的に測定するために用いるものと兼用するので、装置が安価となる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図９は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１と同様の構成の連続血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図５に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００４０】
伝播時間算出手段８０に対応する図９のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接算出される。
【００４１】
本実施例によれば、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７−１）により、胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位から、圧脈波センサ４６により検出された圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差である伝播時間ＴＰが直接算出されると、伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、その伝播時間ＴＰに基づいて脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。したがって、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間ＴＰを検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間ＰＥＰが上記伝播時間ＴＰに含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００４２】
また、本実施例によれば、心電誘導波形を検出するための心電誘導装置６０やそれを読み込むためのＳＡ１、その立ち上がり点を検出するためのＳＡ４が不要となる利点がある。
【００４３】
図１０および図１１は、前述の実施例の図１および図３に相当する図であり、図１２は図５に相当する図である。本実施例では、脈波検出装置が、カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４により構成されており、圧脈波に替えてカフ脈波が用いられる点、血圧脈波対応関係決定手段７４および監視血圧値決定手段７６が備えられていない点において前述の図１および図３の実施例と相違する。
【００４４】
本実施例の伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）では、前述の実施例と同様に、心電波形のＱ波からカフ脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが求められる。伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、前述の実施例と同様に、上記伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。本実施例においても、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む距離を基礎として算出されることから、伝播距離が長く、且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、僅かな時間差に基づいて算出される従来の場合に比較して、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られ、その脈波伝播速度ＰＷＶに基づいて血圧値や動脈硬化度が推定される場合でも、その推定精度が高くなる。
【００４５】
また、本実施例によれば、脈波センサは、カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４により構成されており、それらカフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４は、血圧測定手段７２を含む血圧測定装置に用いるものと兼用することができるので、装置が安価となる。
【００４６】
図１３は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１０と同様の構成の血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図１２に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００４７】
伝播時間算出手段８０に対応する図１３のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓からカフ１０の装着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接に算出される。これにより、図９と同様の効果が得られる。
【００４８】
図１４および図１５は、前述の実施例の図１および図３に相当する図であり、図１６は図５に相当する図である。本実施例では、脈波検出装置が、光電脈波検出装置９０により構成されており、圧脈波に替えて光電脈波が用いられる点、圧脈波血圧対応関係決定手段７４および監視血圧値決定手段７６が備えられていない点において前述の実施例の図１および図３の実施例とに相違する。
【００４９】
上記光電脈波検出装置９０は、ハウジング９２内に収容した生体の一部を照射する発光ダイオード９４と、その発光ダイオード９４から放射された光の透過光或いは反射光を検出するフォトトランジスタなどの光検出素子９６とを備えて構成される。ヘモグロビンに反射される波長帯の光が上記発光ダイオード９４から放射されることから、上記光検出素子９６により検出される透過光或いは反射光は血液容積に応じて脈動するので、毛細血管の血液容積変化に対応して脈動する光電脈波が出力される。
【００５０】
本実施例では、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）において、前述の実施例と同様に、心電波形のＱ波から光電脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが求められる。伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）においては、前述の実施例と同様に、上記伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。本実施例においても、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む距離を基礎として算出されることから、伝播距離が長く、且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、僅かな時間差に基づいて算出される従来の場合に比較して、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られ、その脈波伝播速度ＰＷＶに基づいて血圧値や動脈硬化度が推定される場合でも、その推定精度が高くなる。
【００５１】
また、本実施例によれば、脈波センサは、光電脈波検出装置９０により構成されており、オキシメータを備えた血圧測定装置に接続するオキシメータ用プローブ（たとえば２波長の光電脈波センサ）と兼用することができる。
【００５２】
図１７は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１４と同様の構成の血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図１６に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００５３】
伝播時間算出手段８０に対応する図１７のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓から光電脈波検出装置９０の装着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接に算出される。これにより、図９と同様の効果が得られる。
【００５４】
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。
【００５５】
たとえば、前述の実施例において、波形の基準点として、心電誘導波形のＱ波、胸郭インピーダンス脈波の立ち上がり点、圧脈波、カフ脈波、光電脈波の立ち上がり点が用いられていたが、心電誘導波形のＰ、Ｒ、Ｓ、或いはＴ波、胸郭インピーダンス脈波、圧脈波、カフ脈波、光電脈波の頂点、振幅の数分の１の立ち上がり点、最大傾斜点、変曲点などが基準点として用いられてもよい。このような場合には、基準点と立ち上がり点との間の時間差を補正するために予め設定された補正値が適宜用いられ得る。
【００５６】
また、前述の実施例の胸郭インピーダンス脈波検出装置６４では、胸郭インピーダンス信号から０．５〜３０Hz程度の帯域フィルタを用いて胸郭インピーダンス脈波が弁別されていたが、コンピュータソフトにより構成されるアクティブフィルタにより弁別処理されてもよい。
【００５７】
また、前述の実施例では、脈波伝播速度測定装置が血圧測定装置に設けられた例が説明されていたが、脈波伝播速度測定装置が単独で構成されていても何ら差し支えない。
【００５８】
また、前述の実施例では、脈波を検出するために、圧脈波センサ４６、カフ脈波検出装置（カフ１０、圧力センサ１４、脈波弁別回路２４）、光電脈波検出装置９０が用いられていたが、それに替えて、指や腕などに設けられた電極によりインピーダンス脈波を検出するインピーダンス脈波検出装置が用いられてもよい。要するに、動脈を通して伝播する脈波を検出する装置が脈波検出装置として用いられればよいのである。
【００５９】
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】本発明の一実施例の脈波伝播速度測定装置を有する連続血圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の胸郭インピーダンス脈波検出装置の構成を説明する図である。
【図３】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４】図１の実施例において用いられる対応関係を例示する図である。
【図５】図１の実施例の電子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。
【図６】図１の胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出される胸郭インピーダンス脈波を、胸郭インピーダンスを示す波形と対比して示す図である。
【図７】図１の実施例の制御作動により求められる第１時間差ＴＤRP、第２時間差ＴＤRI、伝播時間ＴＰを説明するタイムチャートである。
【図８】心電誘導波形のＱ波から大動脈弁が開かれて血液が圧送されるまでの前駆出期間を説明する図である。
【図９】心電誘導装置を備えない点を除いて図１と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図５に相当する図である。
【図１０】本発明の他の実施例における図１に相当する図である。
【図１１】図１０の実施例の制御機能を説明する機能ブロック線図であり、図３に相当する図である。
【図１２】図１０の実施例の制御作動を説明するフローチャートであり、図５に相当する図である。
【図１３】心電誘導装置を備えない点を除いて図１０と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図９に相当する図である。
【図１４】本発明の他の実施例における図１に相当する図である。
【図１５】図１４の実施例の制御機能を説明する機能ブロック線図であり、図３に相当する図である。
【図１６】図１４の実施例の制御作動を説明するフローチャートであり、図５に相当する図である。
【図１７】心電誘導装置を備えない点を除いて図１４と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図９に相当する図である。
【符号の説明】
１０：カフ、１４：圧力センサ、２４：脈波弁別回路（脈波検出装置）
４６：圧脈波センサ（脈波検出装置）
６０：心電誘導装置
６４：胸郭インピーダンス脈波検出装置
８０：伝播時間算出手段
８２：伝播速度算出手段
９０：光電脈波検出装置（脈波検出装置）
【産業上の利用分野】
本発明は、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、生体の血圧値、動脈硬化度、末梢抵抗などを推定するために、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を求めることが行われている。このため、生体の皮膚上から動脈を押圧して動脈から発生する脈波を検出する脈波センサを２個所に設け、脈波センサにより検出される脈波の位相差に基づいて伝播速度を求めることが行われている。たとえば、特開昭６０−２２００３７号公報に記載された脈波伝播速度測定装置がそれである。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
ところで、上記従来の脈波伝播速度測定装置では、動脈が皮膚に接近して位置している頚動脈、撓骨動脈、足背動脈などに脈波センサを押圧して脈波伝播速度を測定しているのが一般的であるが、動脈のうちの皮膚に接近して位置する部分の２個所から脈波センサにより脈波を検出するようにすると、脈波の発生時間差が比較的短く、その時間差に基づいて算出される脈波伝播速度の精度が充分に得られなかった。
【０００４】
これに対し、本願出願人は、先に、心電誘導波形の所定部位から脈波の所定部位までの時間差に基づいて動脈内の脈波の伝播速度を求めるようにした脈波伝播速度測定装置を提案した（特願平７−６７２７４号）。これによれば、心臓に連結された大動脈内の伝播時間を含む時間差が検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間が長くなるので、脈波伝播速度の精度が高く得られる。
【０００５】
しかしながら、上記の時間差には、心電誘導波形のＱ波の発生時点からすなわち心臓の収縮期の開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間（ＰＥＰ）が上記時間差に含まれる一方、その前駆出期間は、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって影響されるので、生体の体調や薬剤の使用などに関連して必ずしも十分な精度が得られない場合があった。
【０００６】
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、前駆出期間のばらつきに拘わらず高精度な脈波伝播速度を得ることができる脈波伝播速度測定装置を提供することにある。
【０００７】
本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、胸郭インピーダンスには心拍周期と同様の周波数成分を備えた胸郭インピーダンス脈波が含まれている点、その胸郭インピーダンス脈波は心臓の左心室側から血液が吐出されるタイミングに同期している点、心電誘導波形のＱ波からその胸郭インピーダンス脈波の所定部位までの時間差が前駆出期間に対応している点を見出した。本発明はかかる知見に基づいて為されたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨とするところは、生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、(a) 前記生体の心電誘導波形を検出する心電誘導装置と、(b) 前記生体の胸郭においてその生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を検出する胸郭インピーダンス脈波検出装置と、(c) 前記生体の一部に装着され、その生体の動脈を通して伝播する脈波を検出する脈波検出装置と、(d) 前記心電誘導装置により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記脈波検出装置により検出された脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差を算出し、心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差を算出し、第１時間差から第２時間差を差し引くことにより伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、(e) その伝播時間算出手段により算出された伝播時間に基づいて前記脈波の伝播速度を算出する伝播速度算出手段とを、含むことにある。
【０００９】
【発明の効果】
このようにすれば、伝播時間算出手段により、心電誘導装置により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記脈波検出装置により検出された脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差が算出され、その心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差が算出され、その第１時間差から第２時間差が差し引かれることにより伝播時間が算出されると、伝播速度算出手段では、その伝播時間に基づいて前記脈波の伝播速度が算出される。したがって、本第１発明によれば、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間を検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間が長くなるので、脈波伝播速度の精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間が上記伝播時間に含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００１３】
ここで、好適には、前記胸郭インピーダンス脈波検出装置は、生体の胸郭のインピーダンスを表す胸郭インピーダンスを検出する胸郭インピーダンス検出装置と、その胸郭インピーダンス検出装置により検出された胸郭インピーダンスから、前記生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を弁別するインピーダンス脈波弁別器とを、含むものである。胸郭に張り着けられた電極を通して得られる胸郭インピーダンスには、呼吸に同期して変化する呼吸インピーダンス波形に心拍に同期して変化する胸郭インピーダンス脈波が重畳しているので、上記のようにすれば胸郭インピーダンス脈波を容易に採取できる利点がある。
【００１４】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体に巻回されるカフと、そのカフに発生する圧力振動であるカフ脈波を抽出するカフ脈波弁別回路とから構成される。このようにすれば、血圧測定装置と共に設けられる場合には、その血圧測定装置に備えられるカフを脈波検出に兼用できる利点がある。
【００１５】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体の動脈に皮膚上から押圧されて動脈に発生する圧脈波を検出する圧脈波センサを含んで構成される。このようにすれば、圧脈波センサを用いて撓骨動脈の圧脈波を検出することにより動脈圧を連続的に測定する連続血圧測定装置とともに設けられる場合には、その連続血圧測定装置に備えられる圧脈波センサを兼用することができるので、装置が安価となる。
【００１６】
また、好適には、前記脈波検出装置は、前記生体の皮膚を照射する光源と、その光源から放射された光の透過光或いは反射光を検出する光検出素子とを備えた光電脈波センサから構成される。このようにすれば、２種類の波長の照射光を用いて脈波を検出する光電脈波センサを備えたパルスオキシメータとともに設けられる場合には、そのパルスオキシメータに備えられる光電脈波センサを兼用することができるので、装置が安価となる。
【００１７】
【実施例】
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、脈波伝播速度測定装置が設けられた連続血圧測定装置８の構成を説明する図である。
【００１８】
図１において、連続血圧測定装置８は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有してたとえば患者の上腕部１２に巻回されるカフ１０と、このカフ１０に配管２０を介してそれぞれ接続された圧力センサ１４、切換弁１６、および空気ポンプ１８とを備えている。この切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ１０内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ１０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。
【００１９】
圧力センサ１４は、カフ１０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２２および脈波弁別回路２４にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２２はローパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧を表すカフ圧信号ＳＫを弁別してそのカフ圧信号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２６を介して電子制御装置２８へ供給する。
【００２０】
上記脈波弁別回路２４はバンドパスフィルタを備え、圧力信号ＳＰ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Ａ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置２８へ供給する。この脈波信号ＳＭ1 が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない上腕動脈から発生してカフ１０に伝達される圧力振動波であり、上記カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４は、脈波センサとして機能している。
【００２１】
上記電子制御装置２８は、ＣＰＵ２９，ＲＯＭ３１，ＲＡＭ３３，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、ＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ３３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切換弁１６および空気ポンプ１８を制御する。
【００２２】
圧脈波検出プローブ３４は、前記カフ１０が装着されているか或いは装着されていない上腕部１２の動脈下流側の手首４２において、容器状を成すハウジング３６の開口端が体表面３８に対向する状態で装着バンド４０により手首４２に着脱可能に取り付けられるようになっている。ハウジング３６の内部には、ダイヤフラム４４を介して圧脈波センサ４６が相対移動可能かつハウジング３６の開口端からの突出し可能に設けられており、これらハウジング３６およびダイヤフラム４４等によって圧力室４８が形成されている。この圧力室４８内には、空気ポンプ５０から調圧弁５２を経て圧力エア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４６は、その押圧平面によって撓骨動脈５６の壁の一部が平坦となるまで、圧力室４８内の圧力に応じた押圧力ＰHDで前記体表面３８に押圧される。
【００２３】
上記圧脈波センサ４６は、たとえば、単結晶シリコン等から成る半導体チップの押圧面５４に多数の半導体感圧素子（図示せず）が配列されて構成されており、手首４２の体表面３８の撓骨動脈５６上に押圧されることにより、撓骨動脈５６から発生して体表面３８に伝達される圧力振動波すなわち圧脈波を検出し、その圧脈波を表す圧脈波信号ＳＭ2 をＡ／Ｄ変換器５８を介して電子制御装置２８へ供給する。
【００２４】
また、前記電子制御装置２８のＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従って、空気ポンプ５０および調圧弁５２へ駆動信号を出力し、圧力室４８内の圧力すなわち圧脈波センサ４６の皮膚に対する押圧力を調節する。これにより、連続血圧監視に際しては、圧力室４８内の圧力変化過程で逐次得られる圧脈波に基づいて圧脈波センサ４６の最適押圧力ＰHDP が決定され、圧脈波センサ４６の最適押圧力ＰHDP を維持するように調圧弁５２が制御される。
【００２５】
心電誘導装置６０は、生体の所定の部位に貼り着ける複数の電極６２を介して心筋の活動電位を示す心電誘導波形すなわち心電図を連続的に検出するものであり、後述の図７や図８に示すような心電誘導波形を示す心電信号を前記電子制御装置２８へ供給する。
【００２６】
胸郭インピーダンス脈波検出装置６４は、たとえば図２に示すように、生体の胸郭を挟むようにその上下或いは左右にそれぞれ貼着される一対の電極６６と、その一対の電極６６を介して胸郭内のインピーダンスを検出し、図６の上段に示すような胸郭インピーダンス波形を表す信号を出力する胸郭インピーダンス検出装置６８と、０．５〜３０Hz程度の帯域フィルタを備えてその胸郭インピーダンス検出装置６８から出力される信号からそれに含まれる心拍同期性信号すなわち心拍周波数と同じ周波数を基本波とする胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP を弁別するインピーダンス脈波弁別器７０とを備え、図６の下段に示すような胸郭インピーダンス脈波を表す信号ＳＭIMP を出力する。上記図６の上段に示す胸郭インピーダンス波形を表す信号は、胸郭の空気容積の変化に対応する呼吸同期性信号と、心臓内の血液容積の変化に対応する心拍同期性信号である胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP とを含んでいるのである。図６の上段の縦軸は上方へ向かう程インピーダンスの減少を示し、図６の下段の縦軸は上方へ向かう程インピーダンスの増加を示す。したがって、図６の下段に示す胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がりは心臓（左心室）の収縮開始を示している。
【００２７】
図３は、上記連続血圧測定装置８における電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図において、血圧測定手段７２は、カフ１０の圧迫圧力を緩やかに上昇させ或いは下降させる圧迫圧力変化過程において脈波弁別回路２４により採取される脈波の大きさの変化に基づいて良く知られたオシロメトリック法（JIS T 1115）により患者の最高血圧値ＳＡＰおよび最低血圧値ＤＡＰを測定する。
【００２８】
圧脈波センサ４６は、脈波検出装置として機能するものであり、好ましくは患者のカフ１０が装着される腕と異なる腕の手首に押圧されることによりその手首の撓骨動脈から発生する圧脈波を検出する。圧脈波血圧対応関係決定手段７４は、圧脈波センサ４６により検出される圧脈波の大きさＰM と血圧測定手段７２により測定された血圧値（監視血圧値ＭＢＰ）との間の対応関係を所定の患者について予め決定する。この対応関係は、たとえば図４に示すものであり、ＭＢＰ＝Ａ・ＰM ＋Ｂ式により表される。但し、Ａは傾きを示す定数、Ｂは切片を示す定数である。監視血圧値決定手段７６は、その対応関係から圧脈波センサ４６により検出される圧脈波の大きさＰM すなわち最高値（上ピーク値）ＰMmaxおよび最低値（下ピーク値）ＰMminに基づいて最高血圧値ＭＢＰSYS および最低血圧値ＭＢＰDIA （モニタ血圧値）を逐次決定し、その決定した監視血圧値ＭＢＰを表示器３２に連続的に出力させる。
【００２９】
伝播時間算出手段８０では、図７に示すように、前記心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差、たとえば心電誘導波形のＱ波から圧脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の周期毎に発生する所定の部位までの時間差、たとえば心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、さらに第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより、心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが算出される。上記第２時間差ＴＤRIは、図８の前駆出期間ＰＥＰに対応したものであるから、上記伝播時間ＴＰは、前駆出期間ＰＥＰが除かれた値となっている。
【００３０】
伝播速度算出手段８２では、予め設定された数式１から実際に算出された上記伝播時間ＴＰに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶ（ｍ／sec)が算出される。数式１において、Ｌは左心室から大動脈を経て前記圧脈波センサ４６の押圧部位までの距離（ｍ）である。この距離Ｌは予め実験的に求められた値が用いられる。
【００３１】
【数１】
ＰＷＶ＝Ｌ／ＴＰ
【００３２】
図５は、上記電子制御装置２８の制御作動の要部を説明するフローチャートである。図のステップＳＡ１（以下、ステップを省略する。）ＳＡ２、ＳＡ３では、心電誘導装置６０により逐次検出される心電誘導波形、胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により逐次検出される胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP 、圧脈波センサ４６により逐次検出される圧脈波が、所定の周期で順次読み込まれる。
【００３３】
次いでＳＡ４では、上記心電誘導波形のＱ波（Ｑ点）が検出されたか否かが判断され、ＳＡ５では、上記胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点が検出されたか否かが判断され、ＳＡ６では、上記圧脈波の立ち上がり点が検出されたか否かが判断される。上記ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６のいずれかの判断が否定された場合は、ＳＡ１以下が繰り返し実行される。
【００３４】
しかし、上記ＳＡ４、ＳＡ５、ＳＡ６の判断が共に肯定された場合は、前記伝播時間算出手段８０に対応するＳＡ７において、図７に示すように、心電誘導波形のＱ波から圧脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、さらに第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより、心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが算出される。
【００３５】
そして、前記伝播速度算出手段８２に対応するＳＡ８において、予め記憶された数式１からＳＡ７において求められた実際の伝播時間ＴＰに基づいて脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。このようにして算出された脈波伝播速度ＰＷＶは、図示しないアルゴリズムに従って動脈硬化度または末梢抵抗を推定するため、或いは前記圧脈波血圧対応関係決定手段７４により対応関係再決定動作開始時における血圧値などを推定するために用いられる。
【００３６】
上述のように、本実施例によれば、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）により、心電誘導装置６０により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から圧脈波センサ４６により検出された圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差ＴＤRPが算出され、その心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により検出された胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差ＴＤRIが算出され、その第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが算出されると、伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、その伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。したがって、本実施例によれば、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間を検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間が上記伝播時間に含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００３７】
また、本実施例では、脈波センサ４６は、連続血圧測定装置８が撓骨動脈の圧脈波を検出することにより動脈圧を連続的に測定するために用いるものと兼用するので、装置が安価となる。
【００３８】
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の説明において前述の実施例と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
図９は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１と同様の構成の連続血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図５に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００４０】
伝播時間算出手段８０に対応する図９のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓から圧脈波センサ４６の到着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接算出される。
【００４１】
本実施例によれば、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７−１）により、胸郭インピーダンス脈波検出装置６４により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位から、圧脈波センサ４６により検出された圧脈波の周期毎に発生する所定の部位までの時間差である伝播時間ＴＰが直接算出されると、伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、その伝播時間ＴＰに基づいて脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。したがって、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む伝播時間ＴＰを検出できることから、伝播距離が長く得られ且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られる。しかも、心臓の収縮開始時点から大動脈弁が開いて血液が実際に吐出される迄の前駆出期間ＰＥＰが上記伝播時間ＴＰに含まれないので、心筋の状態や末梢動脈の締まり具合によって前駆出期間がばらつくことの影響を受けることがない。
【００４２】
また、本実施例によれば、心電誘導波形を検出するための心電誘導装置６０やそれを読み込むためのＳＡ１、その立ち上がり点を検出するためのＳＡ４が不要となる利点がある。
【００４３】
図１０および図１１は、前述の実施例の図１および図３に相当する図であり、図１２は図５に相当する図である。本実施例では、脈波検出装置が、カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４により構成されており、圧脈波に替えてカフ脈波が用いられる点、血圧脈波対応関係決定手段７４および監視血圧値決定手段７６が備えられていない点において前述の図１および図３の実施例と相違する。
【００４４】
本実施例の伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）では、前述の実施例と同様に、心電波形のＱ波からカフ脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが求められる。伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）では、前述の実施例と同様に、上記伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。本実施例においても、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む距離を基礎として算出されることから、伝播距離が長く、且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、僅かな時間差に基づいて算出される従来の場合に比較して、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られ、その脈波伝播速度ＰＷＶに基づいて血圧値や動脈硬化度が推定される場合でも、その推定精度が高くなる。
【００４５】
また、本実施例によれば、脈波センサは、カフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４により構成されており、それらカフ１０、圧力センサ１４、および脈波弁別回路２４は、血圧測定手段７２を含む血圧測定装置に用いるものと兼用することができるので、装置が安価となる。
【００４６】
図１３は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１０と同様の構成の血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図１２に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００４７】
伝播時間算出手段８０に対応する図１３のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓からカフ１０の装着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接に算出される。これにより、図９と同様の効果が得られる。
【００４８】
図１４および図１５は、前述の実施例の図１および図３に相当する図であり、図１６は図５に相当する図である。本実施例では、脈波検出装置が、光電脈波検出装置９０により構成されており、圧脈波に替えて光電脈波が用いられる点、圧脈波血圧対応関係決定手段７４および監視血圧値決定手段７６が備えられていない点において前述の実施例の図１および図３の実施例とに相違する。
【００４９】
上記光電脈波検出装置９０は、ハウジング９２内に収容した生体の一部を照射する発光ダイオード９４と、その発光ダイオード９４から放射された光の透過光或いは反射光を検出するフォトトランジスタなどの光検出素子９６とを備えて構成される。ヘモグロビンに反射される波長帯の光が上記発光ダイオード９４から放射されることから、上記光検出素子９６により検出される透過光或いは反射光は血液容積に応じて脈動するので、毛細血管の血液容積変化に対応して脈動する光電脈波が出力される。
【００５０】
本実施例では、伝播時間算出手段８０（ＳＡ７）において、前述の実施例と同様に、心電波形のＱ波から光電脈波の立ち上がり点までの第１時間差ＴＤRPと、心電誘導波形のＱ波から胸郭インピーダンス脈波ＳＭIMP の立ち上がり点までの第２時間差ＴＤRIとが算出され、第１時間差ＴＤRPから第２時間差ＴＤRIが差し引かれることにより伝播時間ＴＰが求められる。伝播速度算出手段８２（ＳＡ８）においては、前述の実施例と同様に、上記伝播時間ＴＰに基づいて動脈内の脈波の伝播速度ＰＷＶが算出される。本実施例においても、心臓に連結された大動脈内の伝播を含む距離を基礎として算出されることから、伝播距離が長く、且つ大動脈の径が大きいために動脈内の脈波伝播速度が低くなって伝播時間ＴＰが長くなるので、僅かな時間差に基づいて算出される従来の場合に比較して、脈波伝播速度ＰＷＶの精度が高く得られ、その脈波伝播速度ＰＷＶに基づいて血圧値や動脈硬化度が推定される場合でも、その推定精度が高くなる。
【００５１】
また、本実施例によれば、脈波センサは、光電脈波検出装置９０により構成されており、オキシメータを備えた血圧測定装置に接続するオキシメータ用プローブ（たとえば２波長の光電脈波センサ）と兼用することができる。
【００５２】
図１７は、心電誘導装置６０が除かれた以外は図１４と同様の構成の血圧測定装置において電子制御装置２８の脈波伝播速度算出作動を説明する図であって、ＳＡ１およびＳＡ４が除去された点およびＳＡ７がそれと演算作動が相違するＳＡ７−１と置換されている点を除いて前記図１６に示すものと同様である。以下、主な相違点であるＳＡ７−１について説明する。
【００５３】
伝播時間算出手段８０に対応する図１７のＳＡ７−１においては、ＳＡ５により検出された胸郭インピーダンス脈波信号ＳＭIMP の立ち上がり点からＳＡ６により検出された圧脈波の立ち上がり点までの伝播時間ＴＰ、すなわち心臓から光電脈波検出装置９０の装着部位である手首までの伝播時間ＴＰが直接に算出される。これにより、図９と同様の効果が得られる。
【００５４】
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。
【００５５】
たとえば、前述の実施例において、波形の基準点として、心電誘導波形のＱ波、胸郭インピーダンス脈波の立ち上がり点、圧脈波、カフ脈波、光電脈波の立ち上がり点が用いられていたが、心電誘導波形のＰ、Ｒ、Ｓ、或いはＴ波、胸郭インピーダンス脈波、圧脈波、カフ脈波、光電脈波の頂点、振幅の数分の１の立ち上がり点、最大傾斜点、変曲点などが基準点として用いられてもよい。このような場合には、基準点と立ち上がり点との間の時間差を補正するために予め設定された補正値が適宜用いられ得る。
【００５６】
また、前述の実施例の胸郭インピーダンス脈波検出装置６４では、胸郭インピーダンス信号から０．５〜３０Hz程度の帯域フィルタを用いて胸郭インピーダンス脈波が弁別されていたが、コンピュータソフトにより構成されるアクティブフィルタにより弁別処理されてもよい。
【００５７】
また、前述の実施例では、脈波伝播速度測定装置が血圧測定装置に設けられた例が説明されていたが、脈波伝播速度測定装置が単独で構成されていても何ら差し支えない。
【００５８】
また、前述の実施例では、脈波を検出するために、圧脈波センサ４６、カフ脈波検出装置（カフ１０、圧力センサ１４、脈波弁別回路２４）、光電脈波検出装置９０が用いられていたが、それに替えて、指や腕などに設けられた電極によりインピーダンス脈波を検出するインピーダンス脈波検出装置が用いられてもよい。要するに、動脈を通して伝播する脈波を検出する装置が脈波検出装置として用いられればよいのである。
【００５９】
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】本発明の一実施例の脈波伝播速度測定装置を有する連続血圧測定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の胸郭インピーダンス脈波検出装置の構成を説明する図である。
【図３】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４】図１の実施例において用いられる対応関係を例示する図である。
【図５】図１の実施例の電子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。
【図６】図１の胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出される胸郭インピーダンス脈波を、胸郭インピーダンスを示す波形と対比して示す図である。
【図７】図１の実施例の制御作動により求められる第１時間差ＴＤRP、第２時間差ＴＤRI、伝播時間ＴＰを説明するタイムチャートである。
【図８】心電誘導波形のＱ波から大動脈弁が開かれて血液が圧送されるまでの前駆出期間を説明する図である。
【図９】心電誘導装置を備えない点を除いて図１と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図５に相当する図である。
【図１０】本発明の他の実施例における図１に相当する図である。
【図１１】図１０の実施例の制御機能を説明する機能ブロック線図であり、図３に相当する図である。
【図１２】図１０の実施例の制御作動を説明するフローチャートであり、図５に相当する図である。
【図１３】心電誘導装置を備えない点を除いて図１０と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図９に相当する図である。
【図１４】本発明の他の実施例における図１に相当する図である。
【図１５】図１４の実施例の制御機能を説明する機能ブロック線図であり、図３に相当する図である。
【図１６】図１４の実施例の制御作動を説明するフローチャートであり、図５に相当する図である。
【図１７】心電誘導装置を備えない点を除いて図１４と同様のハード構成を有する本発明の他の実施例の作動を説明する図９に相当する図である。
【符号の説明】
１０：カフ、１４：圧力センサ、２４：脈波弁別回路（脈波検出装置）
４６：圧脈波センサ（脈波検出装置）
６０：心電誘導装置
６４：胸郭インピーダンス脈波検出装置
８０：伝播時間算出手段
８２：伝播速度算出手段
９０：光電脈波検出装置（脈波検出装置）
Claims (5)
- 生体の動脈内を伝播する脈波の伝播速度を測定するための脈波伝播速度測定装置であって、
前記生体の心電誘導波形を検出する心電誘導装置と、
前記生体の胸郭において該生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を検出する胸郭インピーダンス脈波検出装置と、
前記生体の一部に装着され、該生体の動脈を通して伝播する脈波を検出する脈波検出装置と、
前記心電誘導装置により検出された心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記脈波検出装置により検出された脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第１時間差を算出し、該心電誘導波形の周期毎に発生する所定の部位から前記胸郭インピーダンス脈波検出装置により検出された胸郭インピーダンス脈波の周期毎に発生する所定の部位までの第２時間差を算出し、該第１時間差から第２時間差を差し引くことにより伝播時間を算出する伝播時間算出手段と、
該伝播時間算出手段により算出された伝播時間に基づいて前記脈波の伝播速度を算出する伝播速度算出手段と
を含むことを特徴とする脈波伝播速度測定装置。 - 前記胸郭インピーダンス脈波検出装置は、
前記生体の胸郭のインピーダンスを表す胸郭インピーダンスを検出する胸郭インピーダンス検出装置と、
前記胸郭インピーダンス検出装置により検出された胸郭インピーダンスから、前記生体の心拍同期成分からなるインピーダンス脈波を弁別するインピーダンス脈波弁別器と
を含むものである請求項１の脈波伝播速度測定装置。 - 前記脈波検出装置は、前記生体に巻回されるカフと、該カフに発生する圧力振動であるカフ脈波を抽出するカフ脈波弁別回路とから成るものである請求項１の脈波伝播速度測定装置。
- 前記脈波検出装置は、前記生体の動脈に皮膚上から押圧されて該動脈に発生する圧脈波を検出する圧脈波センサを含むものである請求項１の脈波伝播速度測定装置。
- 前記脈波検出装置は、前記生体の皮膚を照射する光源と、該光源から放射された光の透過光或いは反射光を検出する光検出素子とを備えた光電脈波センサから成るものである請求項１の脈波伝播速度測定装置。
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