JP3855460B2 - 生体モニタ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の循環動態を判定する生体モニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の生体モニタ装置は特開平７−１２４１２９号公報に記載されているようなものが一般的であった。この生体モニタ装置は血圧測定用のカフにより生体の動脈を圧迫した際の脈波の振幅を検出し、カフ圧と前記振幅とに基づき図１７に示すような圧力−容積曲線を求め、この曲線の傾きから動脈硬化の程度を判定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の生体モニタ装置では、動脈硬化の度合いが判定できてもそれによって影響を受ける心臓の収縮力のような生体の血液循環動態を判定することはできないという課題があった。また、病的な動脈硬化と測定時の室温が低かったり精神的な緊張等の環境変化による血管抵抗の増大とを区別して判定することができないという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、生体の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号に基づき心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段と、前記生体の心電位を検出する心電位検出手段と、前記前記脈波検出手段と前記心電位検出手段との出力信号に基づき、脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段と、前記心収縮時間演算手段と前記脈波伝播時間演算手段との出力信号に基づき前記生体の血液循環動態を判定する循環動態判定手段と、前記循環動態判定手段の出力信号を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００５】
上記発明によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる生体モニタ装置は、生体の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号に基づき心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段と、前記生体の心電位を検出する心電位検出手段と、前記前記脈波検出手段と前記心電位検出手段との出力信号に基づき、脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段と、前記心収縮時間演算手段と前記脈波伝播時間演算手段との出力信号に基づき前記生体の血液循環動態を判定する循環動態判定手段と、前記循環動態判定手段の出力信号を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【０００８】
以下、本発明の参考例について図面を用いて説明する。
【０００９】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１の生体モニタ装置のブロック図である。図１において、１は脈波を検出する光電型の脈波検出手段で、指に装着する光電型の脈波プローブ２と、脈波プローブ２からの出力信号から脈波信号を抽出する脈波抽出部３を備えている。脈波プローブ２使用時は、脈波プローブ２を心臓の高さにして使用する。なお、複数個の脈波プローブ２を複数部位に装着して脈波を検出してもよい。また、脈波を検出する部位は指に限定するものではなく他の部位でもよい。また、ここでは光電型の脈波プローブ２を用いているが、例えば手首の動脈から圧力センサや加速度センサ等を用いて圧脈波を検出してもよい。
【００１０】
４は前記脈波検出手段１の脈波抽出部３の出力信号に基づき、心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段、５は脈波検出手段１の脈波抽出部３の出力信号に基づき脈拍のゆらぎを演算するゆらぎ演算手段、６は血液の循環動態判定手段で、心収縮時間演算手段４と脈波のゆらぎ演算手段５との出力信号に基づき判定基準値との比較において生体の血液循環動態を判定する判定部７と、この判定部７の判定結果を記憶する記憶部８と、身長、体重、年齢、治療内容、食事内容、運動量、睡眠時間といった個人情報を入力できる個人情報入力部９と、前記判定部７の判定結果に基づき必要な運動量の基準値や上限値を演算する運動量基準値演算部１０と、前記運動量を検出する運動量検出部１１とを備えている。１２は判定部７の判定結果と記憶部８の記憶内容を表示できる表示手段である。運動量検出部１１は例えば加速度センサで歩行量等を検出するもので、腰ベルト等に装着可能となっている。
【００１１】
次に動作、作用について説明する。図１のように指に脈波プローブ２を装着して脈波の測定を開始する。図２は本参考例の動作手順を示したフローチャートである。まずステップＳＴ１で脈波検出手段１により脈波を検出する。ここで、脈波プローブ２で検出した脈波信号は身体の動き等により基線の動揺が生じる場合があるため、検出した各々の脈波信号に対応して、脈波抽出部３により脈波信号から一拍毎の脈波波形を複数個抽出して基線を合わせて平均し、平均的な脈波波形を求める。図３はこのようにして得られた代表的な脈波波形を示したもので、図３（ａ）は健康な成年に見られ、正常後隆波と呼ばれ、図３（ｂ）は高血圧者や動脈硬化者等に見られ、前隆波と呼ばれている。なお、この波形を基に必要に応じて脈波間隔Ｐｉを求め、元の脈波波形の時間軸を補正してもよい。これは脈拍数には個人差があり後述する脈波波形の特徴量のうち時間的要素については個人差を補正する必要があるためである。補正式については例えば（数１）で示されるBazzet（Bazzet,H,C.,１９２０年）の式を用いる。
【００１２】
【数１】
【００１３】
続いて、ステップＳＴ２では心収縮時間演算手段４により心臓の収縮時間Ｔｕを演算する。この心収縮時間Ｔｕは図３の脈波波形の立ち上がり時点Ｓから波形ピーク時点Ｐまでの時間として演算する。そしてステップＳＴ３で循環動態判定手段６の判定部７により心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大であるかどうかが判定される。心力が低下すると心拍出量を補うため心臓の心収縮時間Ｔｕを延長させることから、Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大である場合はステップＳＴ４で判定部７により心臓の収縮力、すなわち心力が低下していると判定される。判定結果はステップＳＴ５で表示手段１２に表示される。ステップＳＴ３で判定部７により心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下である場合はステップＳＴ６で判定部７により心力は正常であると判定され、判定結果はステップＳＴ５で表示手段１２に表示される。
【００１４】
前記判定結果は判定部７の記憶部８に記憶してもよく、記憶内容は表示手段１２に表示可能である。また、判定部７で用いる判定基準値Ｔｕ０は個人情報入力部９の入力値に基づき変更してもよい。例えば個人情報入力部９から年齢を入力して年齢に応じて判定基準値Ｔｕ０の値を変更する場合は、年齢が高くなるに従い判定基準値Ｔｕ０の値が大きくなるよう変更する。
【００１５】
また判定部７の判定結果に基づき運動量基準値演算部１０により必要な運動量の基準値や上限値を演算し、運動量検出部１１により検出された運動量が前記基準値未満となったり前記上限値以上となった場合は表示手段１２により警報を発生させるようにしてもよい。例えば、心力が低下していると判定された場合は、心力か正常と判定された場合よりも必要な運動量の基準値や上限値を低く演算して心臓に過剰な負担がかからないようにする。
【００１６】
上記では判定部７が心臓の収縮時間に基づき心力の低下の有無を判定する際の動作手順を示したが、次に、判定部７が心収縮時間演算手段４で演算した心臓の収縮時間Ｔｕとゆらぎ演算手段５で演算した脈拍のゆらぎＦｒに基づいて血液循環動態を判定する動作手順について述べる。ゆらぎ演算手段５では脈波検出手段１の出力信号に基づき脈拍のゆらぎＦｒを演算する。Ｆｒは例えば一拍毎に脈波間隔Ｐｉを求め、ある単位時間に得られた脈波間隔Ｐｉのデータ系列の標準偏差を演算して求めればよい。判定部７ではこのようにして求めた心収縮時間Ｔｕと脈拍のゆらぎＦｒに基づき血液循環動態を判定する。図４は判定を行う際の心収縮時間Ｔｕ、脈拍のゆらぎＦｒと判定結果Ｄ１〜Ｄ４の関係を示したものである。図中、Ｔｕ０とＦｒ０は心収縮時間と、脈拍のゆらぎの各判定基準値である。
【００１７】
一般にストレスがかかると脈拍のゆらぎが減少すると言われている。従って、図４においてＤ１のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０より大の場合は、心力は正常でストレスもかかっていない状態なので心臓は正常であると判定する。Ｄ２のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０以下の場合は、心力は正常であるがストレスがかかっている状態、Ｄ３のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈拍のようらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０より大の場合は、心力が低下しているがストレスはかかっていない状態で、いずれも心臓機能の低下への境界領域であると判定する。Ｄ４のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０以下の場合は、心力が低下しストレスがかかっている状態なので心臓機能が低下し注意を要すると判定する。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき脈拍のゆらぎの判定基準Ｆｒ０の値を変更するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の参考例１によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算し、演算した心収縮時間Ｔｕに基づき心臓の収縮力のような生体の血液循環動態を判定するので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００１９】
また、生体の脈波から心収縮時間と脈拍のゆらぎを演算し、演算した心収縮時間と脈拍のゆらぎｆｒに基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００２０】
また、脈波検出手段１の出力信号の波形の立ち上がり時点Ｓから波形ピーク時点Ｐまでの時間を演算して心収縮時間Ｔｕが演算されるので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００２１】
また、判定結果を記憶するとともに、記憶部８の記憶内容を表示することができるので、判定結果の過去からの推移を知ることができ健康管理に役立つ。
【００２２】
また、入力された個人情報に基づき判定基準を変更できるので、例えば年齢に応じた循環動態の判定が可能となる。
【００２３】
さらに、判定結果に基づき必要な運動量の基準値や上限値を演算し、検出された運動量が基準値未満となったり前記上限値以上となった場合は表示手段１２により警報を発生させるので健康管理に役立つ。
【００２４】
（参考例２）
本発明の参考例２の生体モニタ装置を以下に説明する。図５は本参考例２のブロック図である。本参考例２において脈波検出手段１を除き、参考例１と同一符号のものは同一構造と機能を有し、詳細な説明は省略する。そして、参考例１と異なる点は、図５のように血圧を測定する血圧測定手段１３と、脈波検出手段１の出力信号に基づき加速度脈波を演算する加速度脈波演算手段１７を備え、循環動態判定手段６が心収縮時間演算手段４と血圧測定手段１３と加速度脈波演算手段１７との出力信号に基づき血液循環動態を判定する点にある。図５のように、血圧測定手段１３は上腕部に装着するカフ１４と、カフ１４内を加圧・減圧する圧力調整部１４aと、カフ１４内の圧力を検出する圧力検出部１５と、圧力検出部１５の出力信号から脈波信号を検出する脈波検出手段１と、圧力検出部１５と脈波検出手段１との出力信号に基づき最高血圧と最低血圧を演算する血圧演算部１６とを備えている。上記ではカフ１４は上腕部に装着したが、手首や指に装着してもよい。
【００２５】
次に動作、作用について説明する。図６は本参考例の動作手順を示したフローチャートである。先ずステップＳＴ７で圧力調整部１４aによりカフ１４の加圧を行って上腕部を圧迫し、圧力検出部１５によりカフ圧が所定圧力になるまでカフ１４内を昇圧する。そしてステップＳＴ８でカフの減圧を開始し、ステップＳＴ９で前記の減圧時に圧力検出部１５で検出した圧力信号から脈波検出手段１により脈波信号を抽出する。ステップＳＴ１０では血圧演算部１６により脈波検出手段１で脈波信号が検出し始めた時点の圧力を最高血圧に、脈波信号の振幅変化がなくなった時点の圧力を最低血圧として演算する。ステップＳＴ１１では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に心収縮時間演算手段４により心臓の収縮時間を演算する。この心臓の収縮時間Ｔｕの演算手順は参考例１と同様である。そしてステップ１２で判定部７により血液循環動態が判定される。図７は前記判定を行う際の心臓の収縮時間心収縮時間Ｔｕ、血圧Ｂｐと判定結果Ｄ５〜Ｄ８の関係を示したものである。図中、心収縮時間Ｔｕ０とＢｐ０は判定基準である。ここで、Ｂｐは最高血圧または最低血圧であるとする。
【００２６】
図７においてＤ５のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０以下の場合は、心力は正常で血圧も正常である状態なので心臓、血管抵抗ともに正常であると判定する。Ｄ６のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０より大の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大に対して心力を増加させ血圧を高めて心拍出量を確保している状態で、このような心力増加状態が継続すると負担に耐えきれず心力低下へと移行する遷移状態であると判定する。Ｄ７のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０より大の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大が長期間継続したため負担に耐えきれず心力が低下してしまい、心収縮時間の延長により血圧を高めて心拍出量を確保している状態で、この状態が継続すると心収縮時間の延長によっても心拍出量を確保できないという危険な状態へ移行する境界領域であると判定する。Ｄ８のように心収縮時間Ｔｕが心判定基準値Ｔｕ０より大で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大がさらに進んで心収縮時間の延長によっても血圧を高められず心拍出量を確保できないという危険な状態で、心不全等の発生の可能性が高く注意を要すると判定する。判定結果はステップＳＴ１３で表示手段１２に表示される。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき心収縮時間Ｔｕ０や血圧の判定基準値Ｂｐ０の値を変更するようにしてもよい。
【００２７】
上記では判定部７が心臓の収縮時間と血圧に基づき血液の循環動態を判定する動作手順を示したが、次に、判定部７が血圧演算手段１３で演算した血圧と加速度脈波演算手段１７で演算した加速度脈波に基づいて血液循環動態を判定する動作手順について述べる。加速度脈波演算手段１７では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に脈波検出手段１の出力信号を２回微分して加速度脈波を演算する。そして、判定部７では演算された加速度脈波をいくつかの波形パターンに分類する。図８はその際の加速度脈波パターンの分類を示したもので、Ａ〜Ｇの７つに分類される。この分類方法は例えば小山内ら（１９８５）に記されているように、加速度脈波の各ピークａ〜ｅの位置関係により分類するもので、心力低下や動脈硬化等により血液循環動態が悪化するとＡから順にＧへ移行するとされている。
【００２８】
判定部７では上記の波形パターンＡ〜Ｇの分類結果と血圧Ｂｐに基づき血液循環動態を判定する。図９は判定を行う際の波形パターンＡ〜Ｇ、血圧Ｂｐと判定結果Ｄ９〜Ｄ１２の関係を示したものである。ここで、図９のＤ９〜Ｄ１２はそれぞれ図７のＤ５〜Ｄ８に対応し、同様な判定を行うため、ここでの説明は省略する。
【００２９】
本発明の参考例２によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の血圧を測定し、演算した心収縮時間と測定した血圧に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３０】
また、生体の脈波から加速度脈波を演算するとともに、生体の血圧を測定し、演算した加速度脈波と測定した血圧に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例１の生体モニタ装置を以下に説明する。図１０は本実施例１のブロック図である。本実施例１において、参考例１と同一構造および機能を有するものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。そして、参考例１と異なる点は、図１０のように心電位を検出する心電位検出手段１８と、脈波検出手段１の波脈抽出部３と心電位検出手段１８の心電位演算部２１との出力信号に基づき脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段２２とを備え、判定部７が心収縮時間演算手段４と脈波伝播時間演算手段２２との出力信号に基づき血液循環動態を判定する点にある。心電位検出手段１８は両手首に装着した心電位用電極１９、２０と、心電位用電極１９、２０の出力信号から心電位を抽出する心電位演算部２１とを備えている。
【００３３】
次に動作、作用について説明する。図１１は本実施例の動作手順を示したフローチャートである。まずステップＳＴ１４、ステップＳＴ１５は実施例１の図２におけるＳＴ１、ステップＳＴ２と同様な処理を行う。次にステップ１６で心電位検出手段１８により心電位を検出する。ステップＳＴ１７では脈波伝播時間演算手段２２により脈波伝播時間が演算される。脈波演算時間は脈波検出手段１で検出した脈波波形のピーク時点と心電位検出手段１８により検出された心電位のＲ波のピーク時点との時間差を演算することにより求まる。そしてステップＳＴ１８では判定部７により心臓の収縮時間心収縮時間Ｔｕと脈波伝播時間Ｐｔｔに基づき血液の循環動態の判定が行われる。図１２は判定を行う際の心収縮時間Ｔｕ、脈波伝藩時間Ｐｔｔと判定結果Ｄ１３〜Ｄ１５の関係を示したものである。図中、心収縮時間Ｔｕ０とＰｔｔ０は判定基準である。
【００３４】
一般に動脈硬化の度合いが増すと脈波伝播時間が短くなることが知られている。従って、図１２においてＤ１３のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈波伝播時間Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０より大の場合は、心力は正常で脈波伝播時間も長い状態なので心臓、血管抵抗ともに正常であると判定する。Ｄ１４のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈波伝播Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大に対して心力を増加させて血圧を高め心拍出量を確保している状態で、このような心力増加状態が継続すると負担に耐えきれず心力低下へと移行する遷移状態であると判定する。Ｄ１５のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈波伝播Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大が長期間継続したため負担に耐えきれず心力が低下してしまい、心収縮時間の延長により血圧を高め心拍出量を確保している状態で、この状態が継続すると心収縮時間の延長によっても心拍出量を確保できないという危険な状態へ移行する境界領域であると判定する。判定結果はステップＳＴ１９で表示手段１２に表示される。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき心収縮時間Ｔｕ０や脈波伝播時間の判定基準値Ｐｔｔ０の値を変更するようにしてもよい。
【００３５】
本発明の実施例１によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３６】
（参考例３）
本発明の参考例３の生体モニタ装置を以下に説明する。図１３は本参考例３のブロック図である。本参考例３において、参考例１、２、及び、実施例１と同一構造および機能を有するものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。そして、参考例１、２、及び、実施例１と異なる点は、図１３のように上腕部の動脈を圧迫する圧迫手段としてのカフ１４と、カフ１４を備えた血圧測定手段１３と、上腕部より末梢側の指から脈波を検出する脈波検出手段１と、脈波検出手段１の脈波抽出部３からの出力信号に基づき加速度脈波を演算する加速度脈波演算手段１７とを備え、判定部７が心収縮時間演算手段４の出力信号と圧迫手段１４により前記動脈を圧迫している際の加速度脈波演算手段１７の出力信号とに基づき生体の血液循環動態を判定する点にある。なお、２３は圧力検出部１５の出力信号から脈波を抽出する脈波検出部で、血圧演算部１６は圧力検出部１５と脈波演算部２３との出力信号に基づき血圧を演算する。
【００３７】
次に動作、作用について説明する。図１４は本実施例の動作手順を示したフローチャートである。先ずステップＳＴ２０で圧力調整部１４aによりカフ７の加圧を行って上腕部を圧迫し、圧力検出部１５によりカフ圧が所定圧力になるまでカフ１４内を昇圧する。そしてステップＳＴ２１で圧力調整部１４aによりカフの減圧を開始し、ステップＳＴ２２で脈波検出部２３により減圧時に圧力検出部１５で検出した圧力信号から脈波信号を抽出する。ステップＳＴ２３では血圧演算部１６により脈波検出部２３で脈波信号が検出し始めた時点の圧力を最高血圧に、脈波信号の振幅変化がなくなった時点の圧力を最低血圧として演算する。ステップＳＴ２４では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に加速度脈波演算手段１７により指で検出された脈波から加速度脈波を演算する。
【００３８】
ここで、カフ減圧時の加速度脈波の変化について述べる。図１５は減圧時の加速度脈波の波形パターンの変化を模式的に示したものである。図１５（ａ）はカフ圧Ｐｃの経時変化でＰ１、Ｐ２はそれぞれ最高血圧と最低血圧を示す。図１５（ｂ）、図１５（ｃ）はそれぞれ動脈硬化は無いが室温が低かったり精神的な緊張により血管抵抗が増大している人の加速度脈波と動脈硬化のある人の加速度脈波で、いずれも図１５（ａ）における時刻ｔ＝ｔ１とｔ＝ｔ２での波形を示している。図１５よりカフ非加圧時のｔ＝ｔ２で図１５（ｂ）、図１５（ｃ）のように双方とも加速度脈波波形がＥパターンであっても、ｔ＝ｔ１で上腕部が加圧状態の際の指の加速度脈波波形は図１５（ｃ）の場合は加圧により緊張による血管抵抗が解除されるため波形がＡパターンを示す。一方、図１５（ｂ）の場合はもともと血管自体に動脈硬化があるので加圧されても波形パターンに変化がない。
【００３９】
従ってステップ２５では判定部７により、減圧過程のｔ＝ｔ１で加速度脈波の波形がＡパターンを示すかどうかが比較され、Ａパターンを示す場合はステップ２６で判定部７により動脈硬化がなく正常であると判定される。判定結果はステップＳＴ２７で表示手段１２に表示される。ステップ２５でＡパターンを示さない場合はステップＳＴ２８で判定部７により動脈硬化有りと判定され、判定結果はステップＳＴ２７で表示手段１２に表示される。なお、ｔ＝ｔ１で比較される加速度波形はＡパターンに限らず他の波形パターンでもよい。
【００４０】
判定部７では心収縮時間演算手段４の出力信号と圧迫手段１４により上腕部の動脈を圧迫している際の加速度脈波演算手段１７の出力信号とに基づき生体の血液循環動態を判定してもよい。図１６は判定を行う際の心臓の収縮時間Ｔｕ、上腕部の動脈を圧迫している際の加速度脈波の変化から求めた動脈硬化の有無、及び判定結果Ｄ１６〜Ｄ１８の関係を示したものである。図中のＤ１６〜Ｄ１８は実施例１における図１２のＤ１３〜Ｄ１５の判定結果に相当する。
【００４１】
本発明の参考例３によれば、圧迫手段１４により動脈を圧迫している際の加速度脈波の波形変化に基づき動脈硬化といった生体の血液循環動態を判定するので、病的な動脈硬化と測定時の室温が低かったり精神的な緊張等の環境変化による血管抵抗の増大とを区別して判定することができる。
【００４２】
また、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、圧迫手段により動脈を圧迫している際の加速度脈波を演算し、演算された心収縮時間と加速度脈波に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００４３】
なお、以上の各実施例、各参考例では本発明を人体へ適用する場合について述べたが、人間以外の他の動物に適用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる生体モニタ装置は、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１における生体モニタ装置のブロック図
【図２】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図３】 （ａ）健康な青年に見られる代表的な脈波の波形を示す特性図
（ｂ）高血圧者などに見られる代表的な脈波の波形を示す特性図
【図４】 同装置による判定結果を、心収縮時間と脈拍のゆらぎとの関係で示した特性図
【図５】 本発明の参考例２における生体モニタ装置のブロック図
【図６】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図７】 同装置による判定結果を、心収縮時間と血圧との関係で示した特性図
【図８】 同装置において、使用する加速度脈波の波形パターン分類を示す特性図
【図９】 同装置において使用する加速度脈波の波形パターンと血圧との関係を示す特性図
【図１０】 本発明の実施例１における生体モニタ装置のブロック図
【図１１】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図１２】 同装置による判定結果を、心収縮時間と脈波伝播時間との関係で示した特性図
【図１３】 本発明の参考例３における生体モニタ装置のブロック図
【図１４】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図１５】 （ａ）カフ減圧時の加速度脈波の径時変化の波形を示す特性図
（ｂ）精神的な緊張により血管が増大している人のカフ減圧時の加速度脈波の波形変化を示す特性図
（ｃ）動脈硬化のある人のカフ減圧時の加速度脈波の波形変化を示す特性図
【図１６】 同装置における判定結果を、心収縮時間と動脈硬化の有無との関係で示した特性図
【図１７】 従来の生体モニタ装置の圧力−容積曲線を示す特性図
【符号の説明】
１ 脈波検出手段
４ 心収縮時間演算手段
５ ゆらぎ演算手段
６ 循環動態判定手段
８ 記憶部
９ 個人情報入力部
１０ 運動量基準値演算部
１１ 運動量検出部
１２ 表示手段
１３ 血圧測定手段
１７ 加速度脈波演算手段
１８ 心電位検出手段
２２ 脈波伝播時間演算手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の循環動態を判定する生体モニタ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の生体モニタ装置は特開平７−１２４１２９号公報に記載されているようなものが一般的であった。この生体モニタ装置は血圧測定用のカフにより生体の動脈を圧迫した際の脈波の振幅を検出し、カフ圧と前記振幅とに基づき図１７に示すような圧力−容積曲線を求め、この曲線の傾きから動脈硬化の程度を判定するものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の生体モニタ装置では、動脈硬化の度合いが判定できてもそれによって影響を受ける心臓の収縮力のような生体の血液循環動態を判定することはできないという課題があった。また、病的な動脈硬化と測定時の室温が低かったり精神的な緊張等の環境変化による血管抵抗の増大とを区別して判定することができないという課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するため、生体の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号に基づき心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段と、前記生体の心電位を検出する心電位検出手段と、前記前記脈波検出手段と前記心電位検出手段との出力信号に基づき、脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段と、前記心収縮時間演算手段と前記脈波伝播時間演算手段との出力信号に基づき前記生体の血液循環動態を判定する循環動態判定手段と、前記循環動態判定手段の出力信号を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００５】
上記発明によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１にかかる生体モニタ装置は、生体の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号に基づき心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段と、前記生体の心電位を検出する心電位検出手段と、前記前記脈波検出手段と前記心電位検出手段との出力信号に基づき、脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段と、前記心収縮時間演算手段と前記脈波伝播時間演算手段との出力信号に基づき前記生体の血液循環動態を判定する循環動態判定手段と、前記循環動態判定手段の出力信号を表示する表示手段とを備えたものである。
【０００７】
そして、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【０００８】
以下、本発明の参考例について図面を用いて説明する。
【０００９】
（参考例１）
図１は本発明の参考例１の生体モニタ装置のブロック図である。図１において、１は脈波を検出する光電型の脈波検出手段で、指に装着する光電型の脈波プローブ２と、脈波プローブ２からの出力信号から脈波信号を抽出する脈波抽出部３を備えている。脈波プローブ２使用時は、脈波プローブ２を心臓の高さにして使用する。なお、複数個の脈波プローブ２を複数部位に装着して脈波を検出してもよい。また、脈波を検出する部位は指に限定するものではなく他の部位でもよい。また、ここでは光電型の脈波プローブ２を用いているが、例えば手首の動脈から圧力センサや加速度センサ等を用いて圧脈波を検出してもよい。
【００１０】
４は前記脈波検出手段１の脈波抽出部３の出力信号に基づき、心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段、５は脈波検出手段１の脈波抽出部３の出力信号に基づき脈拍のゆらぎを演算するゆらぎ演算手段、６は血液の循環動態判定手段で、心収縮時間演算手段４と脈波のゆらぎ演算手段５との出力信号に基づき判定基準値との比較において生体の血液循環動態を判定する判定部７と、この判定部７の判定結果を記憶する記憶部８と、身長、体重、年齢、治療内容、食事内容、運動量、睡眠時間といった個人情報を入力できる個人情報入力部９と、前記判定部７の判定結果に基づき必要な運動量の基準値や上限値を演算する運動量基準値演算部１０と、前記運動量を検出する運動量検出部１１とを備えている。１２は判定部７の判定結果と記憶部８の記憶内容を表示できる表示手段である。運動量検出部１１は例えば加速度センサで歩行量等を検出するもので、腰ベルト等に装着可能となっている。
【００１１】
次に動作、作用について説明する。図１のように指に脈波プローブ２を装着して脈波の測定を開始する。図２は本参考例の動作手順を示したフローチャートである。まずステップＳＴ１で脈波検出手段１により脈波を検出する。ここで、脈波プローブ２で検出した脈波信号は身体の動き等により基線の動揺が生じる場合があるため、検出した各々の脈波信号に対応して、脈波抽出部３により脈波信号から一拍毎の脈波波形を複数個抽出して基線を合わせて平均し、平均的な脈波波形を求める。図３はこのようにして得られた代表的な脈波波形を示したもので、図３（ａ）は健康な成年に見られ、正常後隆波と呼ばれ、図３（ｂ）は高血圧者や動脈硬化者等に見られ、前隆波と呼ばれている。なお、この波形を基に必要に応じて脈波間隔Ｐｉを求め、元の脈波波形の時間軸を補正してもよい。これは脈拍数には個人差があり後述する脈波波形の特徴量のうち時間的要素については個人差を補正する必要があるためである。補正式については例えば（数１）で示されるBazzet（Bazzet,H,C.,１９２０年）の式を用いる。
【００１２】
【数１】
続いて、ステップＳＴ２では心収縮時間演算手段４により心臓の収縮時間Ｔｕを演算する。この心収縮時間Ｔｕは図３の脈波波形の立ち上がり時点Ｓから波形ピーク時点Ｐまでの時間として演算する。そしてステップＳＴ３で循環動態判定手段６の判定部７により心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大であるかどうかが判定される。心力が低下すると心拍出量を補うため心臓の心収縮時間Ｔｕを延長させることから、Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大である場合はステップＳＴ４で判定部７により心臓の収縮力、すなわち心力が低下していると判定される。判定結果はステップＳＴ５で表示手段１２に表示される。ステップＳＴ３で判定部７により心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下である場合はステップＳＴ６で判定部７により心力は正常であると判定され、判定結果はステップＳＴ５で表示手段１２に表示される。
【００１４】
前記判定結果は判定部７の記憶部８に記憶してもよく、記憶内容は表示手段１２に表示可能である。また、判定部７で用いる判定基準値Ｔｕ０は個人情報入力部９の入力値に基づき変更してもよい。例えば個人情報入力部９から年齢を入力して年齢に応じて判定基準値Ｔｕ０の値を変更する場合は、年齢が高くなるに従い判定基準値Ｔｕ０の値が大きくなるよう変更する。
【００１５】
また判定部７の判定結果に基づき運動量基準値演算部１０により必要な運動量の基準値や上限値を演算し、運動量検出部１１により検出された運動量が前記基準値未満となったり前記上限値以上となった場合は表示手段１２により警報を発生させるようにしてもよい。例えば、心力が低下していると判定された場合は、心力か正常と判定された場合よりも必要な運動量の基準値や上限値を低く演算して心臓に過剰な負担がかからないようにする。
【００１６】
上記では判定部７が心臓の収縮時間に基づき心力の低下の有無を判定する際の動作手順を示したが、次に、判定部７が心収縮時間演算手段４で演算した心臓の収縮時間Ｔｕとゆらぎ演算手段５で演算した脈拍のゆらぎＦｒに基づいて血液循環動態を判定する動作手順について述べる。ゆらぎ演算手段５では脈波検出手段１の出力信号に基づき脈拍のゆらぎＦｒを演算する。Ｆｒは例えば一拍毎に脈波間隔Ｐｉを求め、ある単位時間に得られた脈波間隔Ｐｉのデータ系列の標準偏差を演算して求めればよい。判定部７ではこのようにして求めた心収縮時間Ｔｕと脈拍のゆらぎＦｒに基づき血液循環動態を判定する。図４は判定を行う際の心収縮時間Ｔｕ、脈拍のゆらぎＦｒと判定結果Ｄ１〜Ｄ４の関係を示したものである。図中、Ｔｕ０とＦｒ０は心収縮時間と、脈拍のゆらぎの各判定基準値である。
【００１７】
一般にストレスがかかると脈拍のゆらぎが減少すると言われている。従って、図４においてＤ１のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０より大の場合は、心力は正常でストレスもかかっていない状態なので心臓は正常であると判定する。Ｄ２のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０以下の場合は、心力は正常であるがストレスがかかっている状態、Ｄ３のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈拍のようらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０より大の場合は、心力が低下しているがストレスはかかっていない状態で、いずれも心臓機能の低下への境界領域であると判定する。Ｄ４のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈拍のゆらぎＦｒが判定基準値Ｆｒ０以下の場合は、心力が低下しストレスがかかっている状態なので心臓機能が低下し注意を要すると判定する。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき脈拍のゆらぎの判定基準Ｆｒ０の値を変更するようにしてもよい。
【００１８】
本発明の参考例１によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算し、演算した心収縮時間Ｔｕに基づき心臓の収縮力のような生体の血液循環動態を判定するので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００１９】
また、生体の脈波から心収縮時間と脈拍のゆらぎを演算し、演算した心収縮時間と脈拍のゆらぎｆｒに基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００２０】
また、脈波検出手段１の出力信号の波形の立ち上がり時点Ｓから波形ピーク時点Ｐまでの時間を演算して心収縮時間Ｔｕが演算されるので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００２１】
また、判定結果を記憶するとともに、記憶部８の記憶内容を表示することができるので、判定結果の過去からの推移を知ることができ健康管理に役立つ。
【００２２】
また、入力された個人情報に基づき判定基準を変更できるので、例えば年齢に応じた循環動態の判定が可能となる。
【００２３】
さらに、判定結果に基づき必要な運動量の基準値や上限値を演算し、検出された運動量が基準値未満となったり前記上限値以上となった場合は表示手段１２により警報を発生させるので健康管理に役立つ。
【００２４】
（参考例２）
本発明の参考例２の生体モニタ装置を以下に説明する。図５は本参考例２のブロック図である。本参考例２において脈波検出手段１を除き、参考例１と同一符号のものは同一構造と機能を有し、詳細な説明は省略する。そして、参考例１と異なる点は、図５のように血圧を測定する血圧測定手段１３と、脈波検出手段１の出力信号に基づき加速度脈波を演算する加速度脈波演算手段１７を備え、循環動態判定手段６が心収縮時間演算手段４と血圧測定手段１３と加速度脈波演算手段１７との出力信号に基づき血液循環動態を判定する点にある。図５のように、血圧測定手段１３は上腕部に装着するカフ１４と、カフ１４内を加圧・減圧する圧力調整部１４aと、カフ１４内の圧力を検出する圧力検出部１５と、圧力検出部１５の出力信号から脈波信号を検出する脈波検出手段１と、圧力検出部１５と脈波検出手段１との出力信号に基づき最高血圧と最低血圧を演算する血圧演算部１６とを備えている。上記ではカフ１４は上腕部に装着したが、手首や指に装着してもよい。
【００２５】
次に動作、作用について説明する。図６は本参考例の動作手順を示したフローチャートである。先ずステップＳＴ７で圧力調整部１４aによりカフ１４の加圧を行って上腕部を圧迫し、圧力検出部１５によりカフ圧が所定圧力になるまでカフ１４内を昇圧する。そしてステップＳＴ８でカフの減圧を開始し、ステップＳＴ９で前記の減圧時に圧力検出部１５で検出した圧力信号から脈波検出手段１により脈波信号を抽出する。ステップＳＴ１０では血圧演算部１６により脈波検出手段１で脈波信号が検出し始めた時点の圧力を最高血圧に、脈波信号の振幅変化がなくなった時点の圧力を最低血圧として演算する。ステップＳＴ１１では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に心収縮時間演算手段４により心臓の収縮時間を演算する。この心臓の収縮時間Ｔｕの演算手順は参考例１と同様である。そしてステップ１２で判定部７により血液循環動態が判定される。図７は前記判定を行う際の心臓の収縮時間心収縮時間Ｔｕ、血圧Ｂｐと判定結果Ｄ５〜Ｄ８の関係を示したものである。図中、心収縮時間Ｔｕ０とＢｐ０は判定基準である。ここで、Ｂｐは最高血圧または最低血圧であるとする。
【００２６】
図７においてＤ５のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０以下の場合は、心力は正常で血圧も正常である状態なので心臓、血管抵抗ともに正常であると判定する。Ｄ６のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０より大の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大に対して心力を増加させ血圧を高めて心拍出量を確保している状態で、このような心力増加状態が継続すると負担に耐えきれず心力低下へと移行する遷移状態であると判定する。Ｄ７のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０より大の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大が長期間継続したため負担に耐えきれず心力が低下してしまい、心収縮時間の延長により血圧を高めて心拍出量を確保している状態で、この状態が継続すると心収縮時間の延長によっても心拍出量を確保できないという危険な状態へ移行する境界領域であると判定する。Ｄ８のように心収縮時間Ｔｕが心判定基準値Ｔｕ０より大で血圧Ｂｐが判定基準値Ｂｐ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大がさらに進んで心収縮時間の延長によっても血圧を高められず心拍出量を確保できないという危険な状態で、心不全等の発生の可能性が高く注意を要すると判定する。判定結果はステップＳＴ１３で表示手段１２に表示される。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき心収縮時間Ｔｕ０や血圧の判定基準値Ｂｐ０の値を変更するようにしてもよい。
【００２７】
上記では判定部７が心臓の収縮時間と血圧に基づき血液の循環動態を判定する動作手順を示したが、次に、判定部７が血圧演算手段１３で演算した血圧と加速度脈波演算手段１７で演算した加速度脈波に基づいて血液循環動態を判定する動作手順について述べる。加速度脈波演算手段１７では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に脈波検出手段１の出力信号を２回微分して加速度脈波を演算する。そして、判定部７では演算された加速度脈波をいくつかの波形パターンに分類する。図８はその際の加速度脈波パターンの分類を示したもので、Ａ〜Ｇの７つに分類される。この分類方法は例えば小山内ら（１９８５）に記されているように、加速度脈波の各ピークａ〜ｅの位置関係により分類するもので、心力低下や動脈硬化等により血液循環動態が悪化するとＡから順にＧへ移行するとされている。
【００２８】
判定部７では上記の波形パターンＡ〜Ｇの分類結果と血圧Ｂｐに基づき血液循環動態を判定する。図９は判定を行う際の波形パターンＡ〜Ｇ、血圧Ｂｐと判定結果Ｄ９〜Ｄ１２の関係を示したものである。ここで、図９のＤ９〜Ｄ１２はそれぞれ図７のＤ５〜Ｄ８に対応し、同様な判定を行うため、ここでの説明は省略する。
【００２９】
本発明の参考例２によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の血圧を測定し、演算した心収縮時間と測定した血圧に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３０】
また、生体の脈波から加速度脈波を演算するとともに、生体の血圧を測定し、演算した加速度脈波と測定した血圧に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【００３２】
（実施例１）
本発明の実施例１の生体モニタ装置を以下に説明する。図１０は本実施例１のブロック図である。本実施例１において、参考例１と同一構造および機能を有するものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。そして、参考例１と異なる点は、図１０のように心電位を検出する心電位検出手段１８と、脈波検出手段１の波脈抽出部３と心電位検出手段１８の心電位演算部２１との出力信号に基づき脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段２２とを備え、判定部７が心収縮時間演算手段４と脈波伝播時間演算手段２２との出力信号に基づき血液循環動態を判定する点にある。心電位検出手段１８は両手首に装着した心電位用電極１９、２０と、心電位用電極１９、２０の出力信号から心電位を抽出する心電位演算部２１とを備えている。
【００３３】
次に動作、作用について説明する。図１１は本実施例の動作手順を示したフローチャートである。まずステップＳＴ１４、ステップＳＴ１５は実施例１の図２におけるＳＴ１、ステップＳＴ２と同様な処理を行う。次にステップ１６で心電位検出手段１８により心電位を検出する。ステップＳＴ１７では脈波伝播時間演算手段２２により脈波伝播時間が演算される。脈波演算時間は脈波検出手段１で検出した脈波波形のピーク時点と心電位検出手段１８により検出された心電位のＲ波のピーク時点との時間差を演算することにより求まる。そしてステップＳＴ１８では判定部７により心臓の収縮時間心収縮時間Ｔｕと脈波伝播時間Ｐｔｔに基づき血液の循環動態の判定が行われる。図１２は判定を行う際の心収縮時間Ｔｕ、脈波伝藩時間Ｐｔｔと判定結果Ｄ１３〜Ｄ１５の関係を示したものである。図中、心収縮時間Ｔｕ０とＰｔｔ０は判定基準である。
【００３４】
一般に動脈硬化の度合いが増すと脈波伝播時間が短くなることが知られている。従って、図１２においてＤ１３のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈波伝播時間Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０より大の場合は、心力は正常で脈波伝播時間も長い状態なので心臓、血管抵抗ともに正常であると判定する。Ｄ１４のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０以下で脈波伝播Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大に対して心力を増加させて血圧を高め心拍出量を確保している状態で、このような心力増加状態が継続すると負担に耐えきれず心力低下へと移行する遷移状態であると判定する。Ｄ１５のように心収縮時間Ｔｕが判定基準値Ｔｕ０より大で脈波伝播Ｐｔｔが判定基準値Ｐｔｔ０以下の場合は、動脈硬化等の血管抵抗の増大が長期間継続したため負担に耐えきれず心力が低下してしまい、心収縮時間の延長により血圧を高め心拍出量を確保している状態で、この状態が継続すると心収縮時間の延長によっても心拍出量を確保できないという危険な状態へ移行する境界領域であると判定する。判定結果はステップＳＴ１９で表示手段１２に表示される。なお、個人情報入力部９の入力値に基づき心収縮時間Ｔｕ０や脈波伝播時間の判定基準値Ｐｔｔ０の値を変更するようにしてもよい。
【００３５】
本発明の実施例１によれば、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００３６】
（参考例３）
本発明の参考例３の生体モニタ装置を以下に説明する。図１３は本参考例３のブロック図である。本参考例３において、参考例１、２、及び、実施例１と同一構造および機能を有するものには同一符号を付して詳細な説明を省略する。そして、参考例１、２、及び、実施例１と異なる点は、図１３のように上腕部の動脈を圧迫する圧迫手段としてのカフ１４と、カフ１４を備えた血圧測定手段１３と、上腕部より末梢側の指から脈波を検出する脈波検出手段１と、脈波検出手段１の脈波抽出部３からの出力信号に基づき加速度脈波を演算する加速度脈波演算手段１７とを備え、判定部７が心収縮時間演算手段４の出力信号と圧迫手段１４により前記動脈を圧迫している際の加速度脈波演算手段１７の出力信号とに基づき生体の血液循環動態を判定する点にある。なお、２３は圧力検出部１５の出力信号から脈波を抽出する脈波検出部で、血圧演算部１６は圧力検出部１５と脈波演算部２３との出力信号に基づき血圧を演算する。
【００３７】
次に動作、作用について説明する。図１４は本実施例の動作手順を示したフローチャートである。先ずステップＳＴ２０で圧力調整部１４aによりカフ７の加圧を行って上腕部を圧迫し、圧力検出部１５によりカフ圧が所定圧力になるまでカフ１４内を昇圧する。そしてステップＳＴ２１で圧力調整部１４aによりカフの減圧を開始し、ステップＳＴ２２で脈波検出部２３により減圧時に圧力検出部１５で検出した圧力信号から脈波信号を抽出する。ステップＳＴ２３では血圧演算部１６により脈波検出部２３で脈波信号が検出し始めた時点の圧力を最高血圧に、脈波信号の振幅変化がなくなった時点の圧力を最低血圧として演算する。ステップＳＴ２４では血圧演算部１６が最低血圧を演算した後に加速度脈波演算手段１７により指で検出された脈波から加速度脈波を演算する。
【００３８】
ここで、カフ減圧時の加速度脈波の変化について述べる。図１５は減圧時の加速度脈波の波形パターンの変化を模式的に示したものである。図１５（ａ）はカフ圧Ｐｃの経時変化でＰ１、Ｐ２はそれぞれ最高血圧と最低血圧を示す。図１５（ｂ）、図１５（ｃ）はそれぞれ動脈硬化は無いが室温が低かったり精神的な緊張により血管抵抗が増大している人の加速度脈波と動脈硬化のある人の加速度脈波で、いずれも図１５（ａ）における時刻ｔ＝ｔ１とｔ＝ｔ２での波形を示している。図１５よりカフ非加圧時のｔ＝ｔ２で図１５（ｂ）、図１５（ｃ）のように双方とも加速度脈波波形がＥパターンであっても、ｔ＝ｔ１で上腕部が加圧状態の際の指の加速度脈波波形は図１５（ｃ）の場合は加圧により緊張による血管抵抗が解除されるため波形がＡパターンを示す。一方、図１５（ｂ）の場合はもともと血管自体に動脈硬化があるので加圧されても波形パターンに変化がない。
【００３９】
従ってステップ２５では判定部７により、減圧過程のｔ＝ｔ１で加速度脈波の波形がＡパターンを示すかどうかが比較され、Ａパターンを示す場合はステップ２６で判定部７により動脈硬化がなく正常であると判定される。判定結果はステップＳＴ２７で表示手段１２に表示される。ステップ２５でＡパターンを示さない場合はステップＳＴ２８で判定部７により動脈硬化有りと判定され、判定結果はステップＳＴ２７で表示手段１２に表示される。なお、ｔ＝ｔ１で比較される加速度波形はＡパターンに限らず他の波形パターンでもよい。
【００４０】
判定部７では心収縮時間演算手段４の出力信号と圧迫手段１４により上腕部の動脈を圧迫している際の加速度脈波演算手段１７の出力信号とに基づき生体の血液循環動態を判定してもよい。図１６は判定を行う際の心臓の収縮時間Ｔｕ、上腕部の動脈を圧迫している際の加速度脈波の変化から求めた動脈硬化の有無、及び判定結果Ｄ１６〜Ｄ１８の関係を示したものである。図中のＤ１６〜Ｄ１８は実施例１における図１２のＤ１３〜Ｄ１５の判定結果に相当する。
【００４１】
本発明の参考例３によれば、圧迫手段１４により動脈を圧迫している際の加速度脈波の波形変化に基づき動脈硬化といった生体の血液循環動態を判定するので、病的な動脈硬化と測定時の室温が低かったり精神的な緊張等の環境変化による血管抵抗の増大とを区別して判定することができる。
【００４２】
また、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、圧迫手段により動脈を圧迫している際の加速度脈波を演算し、演算された心収縮時間と加速度脈波に基づき生体の血液循環動態を判定するので簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【００４３】
なお、以上の各実施例、各参考例では本発明を人体へ適用する場合について述べたが、人間以外の他の動物に適用してもよい。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかる生体モニタ装置は、生体の脈波から心収縮時間を演算するとともに、生体の脈波と心電位から脈波伝播時間を演算し、演算した心収縮時間と脈波伝播時間に基づき生体の血液循環動態を判定するので、簡便に生体の血液循環動態を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１における生体モニタ装置のブロック図
【図２】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図３】 （ａ）健康な青年に見られる代表的な脈波の波形を示す特性図
（ｂ）高血圧者などに見られる代表的な脈波の波形を示す特性図
【図４】 同装置による判定結果を、心収縮時間と脈拍のゆらぎとの関係で示した特性図
【図５】 本発明の参考例２における生体モニタ装置のブロック図
【図６】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図７】 同装置による判定結果を、心収縮時間と血圧との関係で示した特性図
【図８】 同装置において、使用する加速度脈波の波形パターン分類を示す特性図
【図９】 同装置において使用する加速度脈波の波形パターンと血圧との関係を示す特性図
【図１０】 本発明の実施例１における生体モニタ装置のブロック図
【図１１】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図１２】 同装置による判定結果を、心収縮時間と脈波伝播時間との関係で示した特性図
【図１３】 本発明の参考例３における生体モニタ装置のブロック図
【図１４】 同装置の動作手順を示すフローチャート
【図１５】 （ａ）カフ減圧時の加速度脈波の径時変化の波形を示す特性図
（ｂ）精神的な緊張により血管が増大している人のカフ減圧時の加速度脈波の波形変化を示す特性図
（ｃ）動脈硬化のある人のカフ減圧時の加速度脈波の波形変化を示す特性図
【図１６】 同装置における判定結果を、心収縮時間と動脈硬化の有無との関係で示した特性図
【図１７】 従来の生体モニタ装置の圧力−容積曲線を示す特性図
【符号の説明】
１ 脈波検出手段
４ 心収縮時間演算手段
５ ゆらぎ演算手段
６ 循環動態判定手段
８ 記憶部
９ 個人情報入力部
１０ 運動量基準値演算部
１１ 運動量検出部
１２ 表示手段
１３ 血圧測定手段
１７ 加速度脈波演算手段
１８ 心電位検出手段
２２ 脈波伝播時間演算手段
Claims (1)
- 生体の脈波を検出する脈波検出手段と、前記脈波検出手段の出力信号に基づき心臓の収縮時間を演算する心収縮時間演算手段と、前記生体の心電位を検出する心電位検出手段と、前記脈波検出手段と前記心電位検出手段との出力信号に基づき脈波伝播時間を演算する脈波伝播時間演算手段と、前記心収縮時間演算手段と前記脈波伝播時間演算手段との出力信号に基づき前記生体の血液循環動態を判定する循環動態判定手段と、前記循環動態判定手段の出力信号を表示する表示手段とを備えた生体モニタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14709598A JP3855460B2 (ja) | 1998-05-28 | 1998-05-28 | 生体モニタ装置 |
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