JP4673031B2 - 自律神経機能評価装置 - Google Patents

Description

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および評価方法、並びに自律神経機能評価方法を実行するための制御プログラム及びそれを格納したコンピュータ可読記憶媒体であって、より被測定者に負担をかけないものに関する。

血圧は心臓や血管が自動的に活動し、急激に変化しないように自律神経によって調整されている。ただし、急に起立した時あるいは起立した後立ち続けるときなど急な体位の変化に自律神経がうまく追従できない場合には、一過性の脳循環不全となり、めまいをしたり失神が起きたりする。これは、起立すると重力の関係で体の一番高いところにある脳の血管中に血液が十分行き渡らなくなるために起こる現象で、起立性低血圧といわれている。

一方、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、起立時に血圧調整機能が正常に機能せず、末梢神経の血管の収縮が十分に起こらないため、起立性低血圧の症状を生じる。例えば、図１に示すように、自律神経不完全症の人の場合、起立台を用いるヘッドアップチルト試験において、臥位から立位に変化させたときの血圧と心拍数の変化を測定すると、臥位時（負荷前）の血圧１１０ｍＨｇは起立後（負荷後）に７０ｍＨｇに低下するが、起立後立ち続ける場合の心拍数は正常の人のように増加せず臥位時の心拍数のまま維持され、臥位時の血圧１１０ｍＨｇまで回復しないため、上記説明した起立性低血圧の症状を示す。また、中年以降の男性で多く発病するといわれるシャイ・ドレーガー症候群やパーキンソン病などの神経が変成する疾患でも血液調整を司る神経障害が発生するため起立性低血圧が起こることが知られている。

このような自律神経機能を検査する装置としては、例えば、特開２００３−２３５８１７号公報や特開平５−２０００３０号公報に記載された装置が知られている（特許文献１、２）。すなわち、特開平５−２０００３０号公報では、手首に血圧測定用のプローブを装着した被験者を姿勢変化装置に寝かせ、この姿勢変化装置を水平の姿勢から４５°まで起立した姿勢に変化させるなどして血圧を測定する装置が開示されている。また、特開２００３−２３５８１７号公報では、上記のような姿勢変化装置を用いずに、上肢や下肢を圧迫して心拍数や脈圧を過渡的に変化させた場合において上腕や足首の血圧を測定する装置が開示されている。このように、従来の装置では、手首、上腕、足首などを用いて血圧を測定することにより起立性低血圧の検査あるいは自律神経機能の検査を行っている。
特開２００３−２３５８１７号公報 特開平５−２０００３０号公報

しかしながら、本発明者らは上述のように手首、上腕、足首などを用いて自律神経機能を評価するのは最適の方法とはいえないと考えている。すなわち、自律神経の機能障害に起因する起立性低血圧は、上述のように急に立ち上がると脳の血管中に血液が十分行き渡らなくなるために起こる血圧低下に起因する。そのため、測定される血圧は脳に近い部位で測定するのが好ましい。従って脳から離れた手首、上腕、足首などの部位を用いて血圧を測定することは、必ずしも自律神経機能の評価には適切な部位とはいえないと思われる。

一方、耳介の一部である耳珠およびその周辺は、図２に示すように、脳に近い頭部に存在するため、手首、上腕、足首より、自律神経機能の評価に適するからである。しかしながら、耳珠およびその周辺の血圧を測定することによって自律神経機能を検査する方法は知られていない。これは、耳珠およびその周辺は図２に示すように小さい部位であることからこの耳珠にカフや検出部を含む小型の血圧検出部を動かないように安定して固定し、連続的または継続的に血圧測定するのが難しいからと思われる。

本発明は以上説明したような従来技術の問題点を解決するためになされたものでありその目的は、外耳およびその周辺を用いて負荷を与える前後および負荷中の血圧などを測定することにより自律神経機能を簡単にかつ精度よく評価できる自律神経機能評価装置および自律神経機能評価方法を提供することである。

上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の自律神経機能評価装置は、以下の構成を有する。すなわち、自律神経機能を評価する自律神経機能評価装置であって、カフを加圧して外耳およびその周辺を圧迫する加圧手段と、前記圧迫されたカフ内の圧力を検出する圧力センサと、前記カフで圧迫されている血管の容積を検出する血管容積検出手段と、前記血管の容積が所定の基準値に常に一致するように前記カフ内の圧力を制御するカフ圧制御手段と、前記カフ圧制御手段の制御量に基づいて血圧値を測定する血圧決定手段と、前記外耳およびその周辺の脈波を測定する脈波測定手段と、前記脈波から脈拍値を算出する脈拍値算出手段と、前記血圧値を変化させる負荷を被験者に与える際に、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値と前記脈拍値とを用いて自律神経機能を評価する自律神経評価手段と、を有することを特徴とする。

ここで例えば、前記外耳は、外耳道又は耳介であることが好ましい。

ここで例えば、前記外耳は、耳珠及びその周辺部であることが好ましい。

ここで例えば、前記脈波測定手段は、前記外耳およびその周辺に光を照射する発光素子と前記外耳およびその周辺を透過する光の量または反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波を測定することが好ましい。

ここで例えば、前記自律神経評価手段は、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値を横軸に前記脈拍値を縦軸としてプロットした図を表示部に表示することが好ましい。

ここで例えば、前記自律神経評価手段は、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値と前記脈拍値とに基づいて予測圧受容体感度を算出して表示部に表示することが好ましい。

ここで例えば、前記自律神経評価手段は、圧受容体感度と自律神経機能レベルとの関係を示す自律神経機能評価テーブルを有し、前記算出された予測圧受容体感度を前記圧受容体感度と見なして、前記自律神経機能評価テーブルから前記算出された予測圧受容体感度に対応する自律神経機能レベルを決定して表示部に表示することが好ましい。

本発明の自律神経機能評価装置および自律神経機能評価方法によれば、外耳およびその周辺を用いて負荷を与える前後および負荷中の血圧などを測定することにより自律神経機能を簡単にかつ精度よく評価できる。

以下に図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態の自律神経機能評価装置について説明する。

本自律神経機能評価装置では、外耳（外耳は外耳道（鼓膜までの耳道）と耳介（頭側部に突き出る部分）とを含む）およびその周辺、好適には、外耳道および／または耳介、さらに好適には、耳珠及び／又はその周辺部（浅側頭動脈又はその分枝の一部及び外耳道の一部を含む）にカフを装着して血圧を測定することができ、さらに、刻々と変化する血圧を瞬時血圧を測定するための容積補償法に基づいて連続的に瞬時血圧値を測定することもできる点を特徴とする。

なお、本実施形態の説明では、外耳およびその周辺に検出部を装着することができるが、以下の説明ではその一例として、耳珠およびその周辺に検出部を装着した例を用いて説明する。

＜第１の実施形態＞
［自律神経機能評価装置の特徴］
まず、本実施形態の自律神経機能評価装置の特徴について説明する。

本自律神経機能評価装置は、負荷を与える前後および負荷中の血圧値を測定して自律神経機能を簡単かつ精度よく評価するものであり、この血圧値（連続的に測定される瞬時血圧値あるいは間欠的に測定される血圧値）を測定する部位として、頭部に存在する外耳およびその周辺、好適には、外耳道および／または耳介、さらに好適には、耳珠及び／又はその周辺を用いる点を特徴とする。

外耳およびその周辺を測定部位として用いる理由は、上記説明したように、自律神経の機能障害に起因する起立性低血圧は、急に立ち上がると脳の血管中に血液が十分行き渡らなくなるために起こる血圧低下に起因するからであり、そのため自律神経機能評価を行うために測定される血圧は脳に近い部位で測定するのが好ましいからである。

なお、耳珠は図２に示すように耳介の一部の小さい部位であることから、小型の血圧測定部を、例えば、外珠およびその周辺に確実かつ安定して固定できないと、検出部が測定時に動いてしまい精度よく血圧測定することができない。そのため、本実施形態の自律神経機能評価装置では、例えば、図３に示すような検出部、耳掛形支持体および本体からなる構造として、検出部を外珠およびその周辺に安定して固定できるようしたため、負荷を与える前後および負荷中の血圧値を簡単かつ長期間安定して精度よく測定できる。

本実施形態の自律神経機能評価装置では、自律神経機能を２つの評価法で評価できる。 まず第１の評価法について説明すると、第１の評価法では、容積補償法に基づく瞬時血圧測定を行うことによって、負荷を与える前後および負荷中の血圧値（瞬時血圧値）と脈拍値とを連続的に測定（１拍ずつ連続して測定）する。ここで、負荷の印加法としては、例えば、ヘッドアップティルト試験、血圧を変化させる薬剤投与などを用いることができる。そこで、本実施形態の自律神経機能の第１の評価方法では、図９に示すように、負荷を与える前後および負荷中の各時刻ごとに連続的に測定された血圧値（瞬時血圧値）と脈拍値とを図１０に示すようにプロットして表示部に表示することができる。また、図中の点線で示すように時刻ｔ１，ｔ２，…で測定された（Ａ１，Ｂ１）、（Ａ２，Ｂ２）…を最小自乗法などにより、Ｂ＝α・Ａ＋β（ここで、αとβは定数）で近似した一次回帰直線を算出して、一次回帰直線の傾きαを表示することもできる。αは、各測定された時刻における血圧値の減少分（ΔＡ）に対する脈拍値の増加分（ΔＢ）を示すものであり、|α|を「予測圧受容体感度」と定義する。「予測圧受容体感度」は、負荷が加わったときに自律神経の働きによって血圧が急激に変化しないように心臓や血管が自動的に活動して血圧値を一定に保とうと調整するときの自律神経の働き（感度）を示す指標である。

また、本実施形態の自律神経機能評価装置には図１１に示すように、圧受容体感度と自律神経機能評レベルを示す自律神経機能評価テーブルが格納されており、算出された「予測圧受容体感度」より自律神経機能評レベルを表示することもできる。

従って、医師は、図１０のグラフ、「予測圧受容体感度」、自律神経機能評レベルなどを用いて被験者の自律神経機能を簡単かつ精度よく評価することができる。

次に、第２の評価法について説明すると、第２の評価法では、間欠的な血圧測定を行うことによって、負荷を与える前後の血圧値と脈拍値（例えば、図９のｔ１，ｔ７）とを測定し、図１３に示す（１）式で圧受容体感度を算出して、表示部に表示する。この「圧受容体感度」は（１）式から分かるように、上記説明した「予測圧受容体感度」と物理的な意味は同じであり、は、負荷が加わったときに自律神経の働きによって血圧が急激に変化しないように心臓や血管が自動的に活動して血圧値を一定に保とうと調整するときの自律神経の働き（感度）を示す指標である。

また、算出された「予測圧受容体感度」より上記説明した図１１の自律神経機能評価テーブルを用いて自律神経機能評レベルを算出して表示することもできる。

従って、医師は、「圧受容体感度」、自律神経機能評レベルなどを用いて被験者の自律神経機能を簡単かつ精度よく評価することができる。

以上説明したように、本実施形態の自律神経機能評価装置では、測定部位として外耳およびその周辺を用い、負荷を与える前後および負荷中の瞬時血圧（あるいは血圧値）、脈拍値などを測定し、２つの評価法のいずれかを用いて自律神経機能を簡単にかつ精度よく評価できる。

以下、上記説明した内容について詳細に説明する。すなわち、耳介、自律神経機能評価装置の構成、その制御構成、血圧測定の動作、および容積補償法に基づく連続的な血圧測定動作、ヘッドアップティルト試験、自律神経機能の第１の評価方法、自律神経機能の第２の評価方法について順次説明する。

[耳介の構造：図２]
本自律神経機能評価装置の血圧検出部が装着されるのは、外耳およびその周辺部であるが、まず、図２を用いて耳介２０（いわゆる耳のこと）の構造について説明する。外耳およびその周辺部とは耳珠およびその周辺部を含み、また外耳は外耳道と耳介をも含む概念である。ここでは、まず耳介の構造について明らかにする。図２は耳介（耳）２０の各部位の名称を示す図である。図２において、２１は耳珠、２２は対珠、２３は耳甲介、２４は対輪、２５は耳輪、２６は対輪脚である。本実施形態では、後述する一対のカフ３１，３２は耳珠２１を挟むように、かつ耳珠２１及びその周辺部を覆うように装着される。この周辺部には、上述のように、浅側頭動脈２８又はその分枝血管の一部及び外耳道の一部が少なくとも含まれる。

本実施形態では、後述する一対のカフ３１，３２が耳珠２１を挟むように、かつ耳珠１１及びその周辺部を覆うように装着される。この周辺部には、図２に点線で示す浅側頭動脈２８又はその分枝血管の一部及び外耳道の一部が少なくとも含まれる。

[自律神経機能評価装置の外観：図３]
図３は、本発明に係る好適な実施形態の自律神経機能評価装置の一例を示す外観図である。自律神経機能評価装置１００は、血圧検出部３０、耳掛形支持体４０、本体５０より構成される。血圧検出部３０はカフ３１，３２を介して耳珠２１に装着され、本体５０は、例えば、被験者の胸ポケットに収容される。血圧検出部３０および本体５０の詳細は、図４，５を用いて後述する。

耳掛形支持体４０は、図３（ａ）に示すように、中空のパイプである耳掛部４１と伸縮自在のフレキシブルチューブである連結部４２より構成され、血圧検出部３０と本体５０とを連結するものである。耳掛部４１の内部には図３（ｂ）に示すように、本体５０から血圧検出部３０に供給する加圧空気用の空気パイプ４３と、電力および血圧検出部３０から本体５０に検出信号を送信する信号線４４を収容するパイプ４５が動かないように固定されており、本体５０を被験者が操作する際に空気パイプ４３や信号線４４が動いても血圧検出部３０の装着がずれないように空気パイプ４３とパイプ４５とを保持している。

耳掛部４１は、例えば、アルミニウムなどの金属、形状記憶合金または各種樹脂製の中空パイプであり、図に示すように耳介に取り付けられやすいように耳介と似た形状に加工されており、耳介の付け根から耳輪の裏側に回りこんで固定される構造となっている。このように耳掛部４１は金属や硬質の樹脂によって作られており耳介と似た形状にすることによって耳に掛ける部分に柔軟性を付与することができるので耳掛部４１を耳に掛けたときに耳にしっかり固定することができる。耳掛部４１を耳にさらに固定しやすくするために耳掛部４１をばね構造を付与することにより、耳に掛けやすくかつ耳でしっかり固定できる構造としてもよい。また耳掛部４１に連結する連結部４２も図３（ｂ）に示す構造となっているが、耳掛部４１に比べてやわらかい樹脂材料を用いて作られており柔軟性を有するフレキシブルチューブであることから、例えば、被験者が本体５０を胸のポケットから取り出して操作する場合でも本体の動きに追従して連結部４２が変形するため、耳掛部４１は耳介にしっかりと固定され動かない。

[血圧検出部：図４]
図４は、血圧検出部３０が耳珠２１およびその周辺部に装着された様子を示している。血圧検出部３０は、図４に示すように、アーム３８，３９の押圧力で耳珠２１を挟持する保持フレーム４６、アーム３８，３９の内側に配置され耳珠２１へ加える圧力を変化させるカフ３１，３２、カフ３１，３２へ加圧空気を供給する空気パイプ４３、カフ３１，３２を固定する筐体、カフの近傍に配置され、耳珠２１に照射光を照射する発光素子３６ａと、血管で反射した散乱光を受光する受光素子３６ｂとを含む脈波センサ３６から構成される。

[自律神経機能評価装置の制御構成：図５]
図５は、血圧検出部３０、本体５０を含む本自律神経機能評価装置１００の制御構成全体を示すブロック図である。図５において、３０は耳珠及び／又はその周辺部に装着される血圧検出部である。その検出部３０にはカフ１（１ａ及び１ｂ）が含まれ、耳珠およびその周辺部の血管を圧迫可能となるよう外耳周辺部の血圧測定部位好ましくは耳珠に固定される。４３は空気パイプであり、カフ３１、３２内への加圧空気の流路を成す。５３は圧力ポンプであり、カフ３１、３２内に圧力空気を送り込む。５４は急排弁であり、カフ３１、３２内の圧力を急速に減少させる。５５は微排弁であり、カフ３１、３２内の圧力を一定速度（例えば２〜３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）で減少させる。５６は圧力センサであり、カフ３１、３２内の圧力に応じて電気的パラメータを変化させる。５７は圧力検出アンプ（ＡＭＰ）であり、圧力センサ５６の電気的パラメータを検出し、これを電気的信号に変換し、かつ増幅してアナログのカフ圧信号Ｐを出力する。

発光素子３６ａ、受光素子３６ｂはカフ３２内に設置された脈波センサ３６であり、脈動する血管血流に光を照射する発光素子３６ａ（ＬＥＤ）と血管血流による反射光を検出する受光素子３６ｂ（フォトトランジスタ）とを含む（図４Ｂ）。なお、受光素子３６ｂをカフ３１内に配置し発光素子３６ａによって照射された光が耳珠内部を透過する透過光を検出する構成としてもよい。５９は脈波検出アンプ（ＡＭＰ）であり、受光素子３６ｂの出力信号を増幅してアナログの脈波信号Ｍ（血管内容積変化信号）を出力する。ここで、発光素子３６ａには光量を自動的に変化させる光量制御部６８が接続され、一方脈波検出アンプ５９には、ゲインを自動的に変化させるゲイン制御部６９ａと不図示の脈波検出フィルタ・アンプを構成するフィルタアンプの時定数を変化させる時定数制御部６９ｂとが接続されている。６０はＡ／Ｄ変換器（Ａ／Ｄ）であり、アナログ信号Ｍ，ＰをデジタルデータＤに変換する。

６１は制御部（ＣＰＵ）であり、本自律神経機能評価装置１００の主制御を行う。ＣＰＵ６１は調整圧力を記憶する調整圧力レジスタ６１ａを有している。本実施形態に係る容積補償法に基づく瞬時血圧値の測定動作については図７のフローチャートによって後述する。６２はＲＯＭであり、ＣＰＵ６１が実行する図１１の制御プログラムを格納している。６３はＲＡＭであり、データメモリや画像メモリ等を備える。６４は液晶表示器（ＬＣＤ）であり、画像メモリの内容を表示する。６６はキーボードであり、使用者の操作により測定開始指令や調整圧力値の設定等を行える。６５はブザーであり、使用者に対して装置がキーボード６６内のキーの押下を感知したことや測定終了等を知らせる。７０は加速度センサであり、被験者に装着され被験者の姿勢情報をＣＰＵ６１に送信する。８０は起立台であり被験者の姿勢（臥位、座位、立位など）を変化させたときの信号をＣＰＵ６１に送信する。

[血圧測定時の動作]
次に、上記説明した構成の本自律神経機能評価装置１００による血圧測定時の動作について説明する。制御部６１は、圧力ポンプ５３を駆動して圧力パイプ４３を通じてカフ３１，３２を加圧するように指示する。圧力センサ５６は、圧力ポンプ５３が圧力パイプ４３を通じてカフ３１，３２へ供給している圧力を測定し、測定した結果を信号線４４により制御部６１へ伝達する。制御部６１は圧力センサ５６の測定したポンプへ供給する圧力が制御部６１の指示した圧力に一致するように圧力ポンプ５３を制御する。制御部６１は光量制御駆部６８へ信号を送信し光量制御駆部６８が発光素子３６ａを発光させるように指示する。光量制御部６１はこの信号を受信し、発光素子３６ａを駆動し、発光素子３６ａはレーザ光などの光を耳介の一部（耳珠）に照射し、照射光が耳珠内の毛細管のヘモグロビンによって吸収され、反射される光を受光素子３６ｂが受光すると、受光した光を電気信号に変換し、光量制御駆部６８へ信号線４４を通じて送信する。

[耳珠およびその周辺を用いた血圧測定の原理：図６]
次に、本自律神経機能評価装置１００を用いる耳珠およびその周辺の血圧測定の原理の一例について図６を用いて説明する。血圧測定では、まずカフ３１，３２を圧力ポンプ５３で加圧することにより血管３７の血流を止めた状態から圧力を低下させる。この減圧の過程は、図６のカフの圧力７０として示され、時間の経過とともにカフの圧力７０は減少する。

図６に示す脈波信号７１は、カフの圧力７０の減圧過程において血圧検出部３０の受光素子３６ｂによって計測される血管３７の脈波信号である。カフの圧力７０が十分高いときは血流が停止し、血管の脈波信号７１はほとんど現れないがカフの圧力７０を低下させるとともに、小さな三角状の脈波信号が出現する。この血管の脈波信号７１の出現時点（ｔ１）をＡ点で示す。さらにカフの圧力７０を低下させると、脈波信号７１の振幅は増大し、Ｂ点で最大となる。さらにカフの圧力７０を低下させると脈波信号７１の振幅はおだやかに減少したあと脈波信号７１の上幅部は一定値となり平坦な状態となる。この脈波信号７１の上幅部が一定値となった後、減少状態からＣ点で一定値に転換する。このＡ点に対応するカフの圧力の値が最高血圧（収縮期血圧）Ｐ１であり、Ｃ点に対応するカフの圧力の値が最低血圧（拡張期血圧）Ｐ２である。

図６の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はＡ点、Ｂ点、Ｃ点における脈波信号を拡大した図であり、１周期分を実線で示し、隣接するパルス状の波形を破線で示している。脈波信号７１を構成しているパルス状の波形を個々に見ると、最高血圧に相当するＡ点近傍では（ａ）に示すように平坦な部分が多く振幅の小さな三角形状のパルス状の波形であり、平均血圧に対応するＢ点に近づくに従って三角形の頭部は鋭くなり平坦部分は減少し、Ｂ点では（ｂ）に示すように平坦部分と三角形が占める部分の時間がほぼ等しくなり、上下に振動する三角波の下半分が切り取られたとも言えるパルス状の波形となる。また最低血圧に対応するＣ点に近づくに従って脈波信号７１を構成するパルス状の波形は三角波に近づき、Ｃ点では（ｃ）に示すように立ち上がり部分が垂直に近づき、立下り部分が緩やかなパルス状の波形となる。

このように、脈波信号７１を構成しているパルス状の波形の各々は最高血圧に対応するＡ点、平均血圧に対応するＢ点、最低血圧に対応するＣ点までの範囲で非常に顕著な特徴のある形状を示している。また、この脈波信号７１の形状は血圧が変化した場合は振幅が変化するのみで、その形状は変化しない。従って、任意の時点で計測した脈波信号７１を構成しているパルス状の波形の１周期分の波形を、図６に示す脈波信号７１を構成しているパルス状の各波形と詳細に比較することによりその波形が最高血圧と最低血圧の間のどのレベルに相当するかを判定できる。したがって、上記説明した方法により最高血圧と最低血圧に相当する時刻ｔ１、ｔ２を脈波信号７１のパルス状の波形から判定することができるので、このときのカフの圧力７０を読み取ることにより最高血圧Ｐ１と最低血圧Ｐ２を決定することができる。また脈波信号７１に含まれる三角形のパルス波形を用いて脈拍値を測定することができる。

＜容積補償法に基づく瞬時血圧測定の動作＞
次に、本自律神経機能評価装置を用いて、容積補償法に基づく瞬時血圧測定の動作、すなわち、血圧値の連続測定について説明する。なお、耳珠およびその周辺部は、痛みに対し鈍感な部分であるので、本自律神経機能評価装置による血圧値の連続測定に適用してもカフ圧による痛みを軽減できるという効果がある。

容積補償法は血管外から液体又は空気によって血管を基準容積になるように圧迫し、血管の脈動を打ち消すようにカフ圧迫圧力をサーボ制御することにより、連続血圧値と波形を得る方法である。連続測定の場合、従来、測定部位を強く圧迫しつづける必要があるため長時間の使用には支障を来たし、被測定者には不快な思いをさせなければならなかったが、本実施形態の血圧計では、耳珠及び／又はその周辺部を圧迫するのみであり、この耳珠及び／又はその周辺部はほとんど神経が通っていないことから被測定者には不快な思いをさせることがほとんど感じさせることなく連続的に血圧値を測定することができる。

図７は、本実施形態における容積補償法に基づく血圧測定の動作を説明するためのフローチャートである。

図７において、ステップＳ２０１では、まず通常の血圧測定が実行される。この動作については前述のとおりである。

ステップＳ２０２では、ステップＳ２０１で測定された血圧値から基準血圧値を決定する。なお、この基準血圧値としては、例えば平均血圧値が用いられる。

ステップＳ２０３では、カフが取り付けられた耳珠及び／又はその周辺部の血管に容積変化があるか判断される。血管の容積変化の検知は、前述のように、血管内の血液による反射光又は透過光の量の変化を検出することによってなされる。そして、血管の容積変化が検知されれば処理はステップＳ２０４に移行する。

ステップＳ２０４においては、ステップＳ２０３で検知された血管の容積変化量をサーボ量に変換する。つまり、血管容積を基準血圧値に対応する容積にするために必要な圧力変化量をサーボ量として算出する。

ステップＳ２０５では、ステップＳ２０４で得られたサーボ量を基にカフ圧調整量を求める。つまり、血管容積を一定に保つためにカフ圧をどの程度増減するかがカフ圧調整量として算出される。

ステップＳ２０６でカフ圧調整量を基準血圧値に加算し、ステップＳ２０７で瞬時血圧値が決定される。つまり、カフ圧を増加させる時には血圧値が下降した状態であり、カフ圧を減少させる時には血圧値が上昇した状態である。

ステップＳ２０８では、ステップＳ２０７で決定された瞬時血圧値を表示部たるＬＣＤ６４に表示される。

ステップＳ２０９では、容積補償法による瞬時血圧測定期間が終了したか否かが判断され、終了していれば処理を終了し、期間が終了していなければステップＳ２０３に戻り、瞬時血圧の測定が続行される。

なお、この動作は数分から十数分おきに実行され、改めて瞬時血圧測定を開始する際には、ステップＳ２０１の通常の血圧測定から再開されて基準血圧値が測定される。時間経過により基準となる血圧値にもある程度の変動が予想されるからである。

以上説明したように、本自律神経機能評価装置１００では、小型の血圧測定部を耳珠に装着し、耳珠およびその周辺の血圧を簡単かつ精度よく測定することができるばかりでなく、容積補償法に基づいて瞬時血圧測定も行うことができる。

［ヘッドアップティルト試験：図８］
次に、本実施形態の自律神経機能評価装置１００を用いて行う自律神経機能の評価試験について説明する。自律神経機能の評価試験では、被験者に負荷を与え、負荷前後の血圧などの変化を測定するが、この被験者に負荷を与える一例として、以下の説明では、起立台を用いるヘッドアップティルト試験を説明する。

まず、ヘッドアップティルト試験について説明すると、ヘッドアップティルト試験とは、被験者に負荷を与える前後で負荷によって変化する血圧値と脈拍値を測定する際に、起立台を用いて、例えば臥位または座位から立位の状態に頭の位置を変更する（負荷を与える）試験である。

図８は、ヘッドアップティルト試験に用いる起立台８０の一部を示す。被験者８２は起立台８０の寝台８１に水平な状態（臥位）で寝かされて固定され自律神経機能評価装置１００が装着される。次に、この水平な状態（臥位）で自律神経機能評価装置１００を用いて被験者の血圧値と脈拍値とを測定する。

次に、水平な姿勢（臥位）で寝かされている起立台８０を不図示の油圧装置などを用いてを垂直に立てることにより起立の状態（立位）にする。この起立の状態（立位）で被験者の血圧値と脈拍値とを自律神経機能評価装置１００で測定する。このようにして測定された水平な状態（臥位：負荷前）および起立の状態（立位：負荷後）における血圧値と脈拍値、すなわち負荷前後および負荷中の血圧値と脈拍値に基づいて本実施形態の自律神経機能評価機能付き自律神経機能評価装置１００は、被験者の自律神経に障害があるか否かを評価することができる。以下、その評価方法について具体的に説明する。

［自律神経機能の第１の評価方法：図９〜図１１］
まず、自律神経機能の第１の評価方法について図９〜１１を用いて説明する。以下に示す第１の評価方法では、上記説明した容積補償法に基づいて瞬時血圧測定によって連続的に測定される血圧値Ａおよび脈拍値Ｂを用いる。なお、脈拍値Ｂは、上記瞬時血圧測定において所定時間Δｔ（分）に連続的に測定される血圧値Ａの波形数ｍより、ｍ／Δｔで求めることができる。

図９は、図８の起立台８０を用いて自律神経の機能障害のない人に対してヘッドアップティルト試験を行った場合の自律神経機能評価装置１００で測定される血圧値と脈拍値の経時変化の一例を示す模式図である。図９は、時刻ｔ１において起立台８０を水平な状態（臥位：負荷前の状態）から起立（立位：負荷後の状態）の状態まで駆動して、起立後に起立を継続させた状態を示したものである。

図９において、血圧値（Ａ）と脈拍値（Ｂ）における○印は連続的に測定された各時刻ｔ１，ｔ２，…における血圧値（例えば、最高血圧値Ａ１，Ａ２，…）と脈拍値（Ｂ１，Ｂ２…）である（実線は測定点を結んだ点である）。このようにヘッドアップティルト試験では、自律神経の機能障害のない正常の人の場合、負荷を与え続けると（臥位から立位に移動したのち立位の状態を継続すると）血圧値は最初に低下するが、自律神経の働きで脈拍値が増加するため血圧値は時間とともに増加し元の血圧値の近くまで回復する。

［予測圧受容体感度：図１０］
図１０は、図９で連続的に測定された各時刻ごとの（血圧値、脈拍値）をプロットしたものである。また、図中の点線は、各時刻ｔ１，ｔ２，…ごとに連続的に測定された（Ａ１，Ｂ１）、（Ａ２，Ｂ２）…を最小自乗法により、Ｂ＝α・Ａ＋β（ここで、αとβは定数）で近似した一次回帰直線の一例を示すものである。ここで、一次回帰直線の傾きを示すαは、各測定された時刻における血圧値の減少分（ΔＡ）に対する脈拍値の増加分（ΔＢ）を示すものであり、｜α｜を「予測圧受容体感度」と定義する。「予測圧受容体感度」の物理的な意味は、負荷が加わったときに自律神経の働きによって血圧が急激に変化しないように心臓や血管が自動的に活動して血圧値を一定に保とうと調整するときの自律神経の働き（感度）を示すものと考えられる。

［自律神経機能評価テーブル：図１１］
図１１は、予測圧受容体感度と自律神経機能レベルＬとの関係を示す自律神経機能評価テーブルの一例である。この自律神経機能評価テーブルは、予めＲＯＭ６２に格納されている。この自律神経機能評価テーブルは、例えば、自律神経の機能障害のない正常な人、自律神経不完全症の人、および軽度の自律神経機能障害と診断された人を対象として、上記説明したヘッドアップティルト試験を行い、測定される負荷前後の血圧値と脈拍値に基づいて予測圧受容体感度を算出し、得られた予測圧受容体感度を、自律神経機能レベルとしてレベル１（自律神経の機能障害のない正常な人）、レベル２（自律神経に軽度の障害を有する人）、レベル３（自律神経不完全症の人）に分類したものである。

本自律神経機能評価装置１００は、図９の各時間ｔ１、ｔ２、…ごとに測定される血圧値と脈拍値とから、図１０に示す図を作成して表示することができるし、あるいは、最小自乗法により、Ｂ＝α・Ａ＋β（ここで、αとβは定数）で近似した一次回帰直線を算出して、「予測圧受容体感度」（｜α｜）を表示することもできる。また、得られた「予測圧受容体感度」に対応する自律神経機能レベルを図１１の自律神経機能評価テーブルを用いて算出して表示部に表示することができる。従って、被験者は、表示部に表示された、図１０に示す図、「予測圧受容体感度」、自律神経機能レベルなどを用いて、自律神経機能を評価することができる。

［自律神経機能の第１の評価方法の処理：図１２］
図１１は上記説明した処理の一例を示すフローチャートである。図１１の処理は、制御部（ＣＰＵ）６１がＲＯＭ６２に格納されている制御プログラムに基づいてＲＡＭ６３を作業領域として使用しながら、各部を制御して実行するものである。

まず、ステップＳ１００において、制御部６１は、起立台が水平の状態である臥位（図９のｔ１、負荷前の状態）における被験者の血圧値、脈拍値を測定するように制御する。

次に、ステップＳ１１０において、制御部６１は、起立台を水平の状態（臥位）から起立させて立位の状態に保持する際の被験者の血圧値、脈拍値を連続して測定するように制御する。

次に、ステップＳ１２０において、制御部６１は、臥位から立位の状態に移動するとき（図８のｔ１、ｔ２、ｔ３…）の各時点での測定点（血圧値、脈拍値）（Ａ１、Ｂ１）、（Ａ２、Ｂ２）…を用いて、最小自乗法で、一次回帰直線、Ｂ＝α・Ａ＋βを算出するように制御する。｜α｜は予測圧受容体感度である。

次に、ステップＳ１３０において、制御部６１は、自律神経機能評価テーブルを用いてステップＳ１２０で算出された予測圧受容体感度に対応する自律神経機能レベルを求める。

次に、ステップＳ１４０において、制御部６１は、予測圧受容体感度および自律神経機能レベルを表示部に表示する。

以上説明したように自律神経機能の第１の評価方法では、負荷を与える前後の血圧値、脈拍値を連続的に測定し、（血圧値、脈拍値）の経時変化を測定し、その測定結果に基づいて、予測圧受容体感度を算出できる。また、算出した予測圧受容体感度より自律神経機能評価テーブルを用いて自律神経機能レベルを算出できる。そのため、被験者は、算出された予測圧受容体感度や自律神経機能レベルを用いて簡単に自律神経機能を評価することができる。

［自律神経機能の第２の評価方法：図９、１１、１３、１４］
次に、本自律神経機能の第２の評価方法について図９、１１，１３、１４を用いて説明する。本自律神経機能の第１の評価方法では、容積補償法に基づく瞬時血圧測定によって連続的に測定される血圧値Ａおよび脈拍値Ｂとから、最小自乗法により、Ｂ＝α・Ａ＋β（ここで、αとβは定数）で近似した一次回帰直線を算出して、「予測圧受容体感度」を求めた。

しかしながら、第１の評価方法では、負荷をかける前後での連続的な血圧値Ａと脈拍値Ｂの測定が必要であった。そこで、自律神経機能の第２の評価方法では、負荷をかける前後の２点の血圧値と脈拍値のみを用いる。このようにすることで、より簡便に自律神経機能を評価できる。従って、本自律神経機能の第２の評価方法が自律神経機能の第１の評価方法と異なる点は、本自律神経機能の第２の評価方法では、容積補償法に基づく瞬時血圧測定は必要でなく、通常の血圧測定法を用いて簡単に測定できる点である。以下の説明では、自律神経機能の第１の評価方法と共通する部分の説明は省略し異なる部分についてのみ説明する。

図９において負荷前（臥位）の時刻ｔ１と負荷後（立位）の時刻ｔ７において自律神経機能評価装置１００を用いて血圧値と脈拍値を測定する。ｔ７は、事前のヘッドアップティルト試験によって負荷後に血圧値が最低となる時刻を測定したものであり、この時刻ｔ７は予めＲＯＭ６２に格納されている。

［圧受容体感度の算出：図１３］
次に、図１３の（１）式に従って、負荷前（臥位）と負荷後（立位）の血圧値Ａ１，Ａ２と脈拍値Ｂ１，Ｂ２を用いて圧受容体感度｜ΔＢ／ΔＡ｜を算出する。ここで、圧受容体感度は、自律神経機能を示す指標であり、その物理的な意味は、（１）式から分かるように、負荷が加わって血圧が変化したときに自律神経の働きによって血圧が急激に変化しないように心臓や血管が自動的に活動して血圧値を一定に保とうと脈拍値を増加させて調整しようとする自律神経の働き（感度）を示すものと考えられる。

例えば、負荷前後の血圧値が１２０，９０、脈拍値が６０，９０のように負荷後の血圧低下を回復させようと脈拍値が急増すると、｜ΔＢ／ΔＡ｜＝１と、この指標は大きな数値となる。一方、負荷前後の血圧値が１２０，９０の場合に、負荷前後の脈拍値が６０，７０のように脈拍値があまり増加しないと、｜ΔＢ／ΔＡ｜＝０．３と、この指標は小さい数値となる。従って、圧受容体感度を用いて自律神経機能を評価することができる。

［自律神経機能評価テーブル：図１１］
図１１は、本自律神経機能の第１の評価方法で説明した予測圧受容体感度と自律神経機能レベルＬとの関係を示す自律神経機能評価テーブルであるが、予測圧受容体感度と圧受容体感度との物理的な意味は同じであることから、本自律神経機能の第２の評価方法でも図１１の自律神経機能評価テーブルを用いることができる。この自律神経機能評価テーブルは、既に説明したように、自律神経の機能障害のない正常な人、自律神経不完全症の人、および軽度の自律神経機能障害と診断された人を対象として、上記説明したヘッドアップティルト試験を行い、測定される負荷前後の血圧値と脈拍値に基づいて算出される圧受容体感度を、自律神経機能レベルとしてレベル１（自律神経の機能障害のない正常な人）、レベル２（自律神経に軽度の障害を有する人）、レベル３（自律神経不完全症の人）に分類したものである。

そこで、自律神経機能評価装置１００は、図９の時刻ｔ１（臥位：負荷前）と時刻ｔ７（立位：負荷後）に測定される血圧値と脈拍値とから、圧受容体感度を算出し、次に、得られた圧受容体感度｜ΔＢ／ΔＡ｜に対応する自律神経機能レベルを図１１の自律神経機能評価テーブルを用いて算出する。次に、算出された自律神経機能レベルを圧受容体感度とともに表示部に表示することにより被験者に測定された圧受容体感度、自律神経機能レベルを報知することができる。

［自律神経機能の第２の評価方法の処理：図１４］
図１４は、上記説明した自律神経機能の第２の評価方法の処理を示すフローチャートである。

まず、ステップＳ１１００において、制御部６１は、起立台が水平の状態である臥位（図９のｔ１、負荷前の状態）における被験者の血圧値、脈拍値を測定するように制御する。

次に、ステップＳ１１１０において、制御部６１は、起立台を水平の状態（臥位）から起立させて立位の状態に保持し、安定したときの被験者の血圧値、脈拍値を測定するように制御する。

次に、ステップＳ１１２０において、制御部６１は、図１３に示す（１）式に従って、圧受容体感度を算出する。

次に、ステップＳ１１３０において、制御部６１は、自律神経機能評価テーブルを用いてステップＳ１２０で算出された圧受容体感度に対応する自律神経機能レベルを求める。

次に、ステップＳ１１４０において、制御部６１は、圧受容体感度および自律神経機能レベルを表示部に表示する。

以上説明したように自律神経機能の第２の評価方法では、負荷を与える前後の血圧値、脈拍値を測定することによって圧受容体感度｜ΔＢ／ΔＡ｜を算出し、次に、予めＲＯＭに格納されている自律神経機能評価テーブルを用いて圧受容体感度に対する自律神経機能レベルを算出し、圧受容体感度と自律神経機能レベルを表示することができる。その結果、被験者は簡単に自律神経機能を評価することができる。

［その他の実施形態］
第１の実施形態では、被験者に対する負荷として起立台を用いて臥位から立位に姿勢を変更する場合について説明した。しかしながら、起立台は、油圧装置などで被験者の姿勢を変更する大がかりな装置である。したがって、起立台を用いずに簡単に自律神経機能を評価したい場合もある。そこで、本自律神経機能評価装置に、起立台の位置情報を検出する装置を設置する代わりに被験者の姿勢を検出する加速度センサを被験者に設置する構成としてもよい。この加速度センサを設置した血圧計を用いると、被験者の姿勢の変化（例えば、臥位から立位への移動の検出、すなわち負荷前後）を簡単に測定することができるため、起立台を用いなくても上記説明した方法を適用することができる。

また、被験者に負荷が与えられた時刻を検出する方法としては、上記説明したように、起立台の位置を変える時刻、加速度センサを装着させた被験者の姿勢が変わった時刻に限ることはなく、例えば、図１５に示す装置を用いて被験者の下肢全体を減圧（吸引）し、または、加圧して圧迫する時刻としても良いし、不図示の装置を用いて被験者の頸部を減圧（吸引）しまたは加圧して圧迫する時刻としても良い。またさらに、不図示の薬剤注入装置を用いて被験者に血圧を低下させる降圧剤あるいは血圧を増加させる昇圧剤を注入する時刻を、負荷の開始時としてもよい。

また、第１の実施形態では、被験者に対する負荷として臥位から立位に姿勢を変更する場合について説明した。しかしながら、被験者に対する負荷は臥位から立位に限る必要はなく例えば座位から立位にしても良い。この場合には、図１０や図１３で説明した臥位から立位の場合の自律神経機能評価テーブルの代わりに座位から立位の場合の自律神経機能評価テーブルを用いることにより、上記説明した自律神経機能の第１および第２の評価方法を用いることができる。

また、これまで説明した自律神経機能評価装置は発光素子および受光素子を用いて脈波を検出しているが、耳珠へ圧力を印加するカフを備え、生体表面の脈波による脈動を当該カフで圧力変化としてとらえることによっても脈波を検出することができる。すなわち、圧力を印加したカフで生体から得られる脈動をカフ内の圧力変化に変換し、圧力検知装置でカフ内の圧力変化を検知するものである。このような構成によっても生体の脈波を検出することができる。また、生体に接するカフ部に小型マイクロフォンを設置し、生体の一部カフにて圧迫する時に発生するコロトコフ音を検出し、所定レベル以上のコロトコフ音の発生あるいは消滅に基づいて血圧を測定するようにしてもよい。

なお、本発明では、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体をシステム或は装置に提供し、そのシステム或は装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。このようなプログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピィ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれている。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書きこまれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施の形態の機能が実現される場合も含む。

また、上記実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードがネットワークを介して配信されることにより、システム又は装置のハードディスクやメモリ等の記憶手段又はＣＤ-ＲＷ、ＣＤ-Ｒ等の記憶媒体に格納され、そのシステム又は装置のコンピュータ(又はＣＰＵやＭＰＵ)が当該記憶手段や当該記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても、達成されることは云うまでもない。

自律神経不完全症の患者の場合のヘッドアップチィルト試験における心拍数と血圧値の関係の一例を説明する図である。 耳介の名称を説明する図である。 （ａ）は自律神経機能構検査装置の外観図であり、（ｂ）は耳掛部の断面図である。 血圧検出部の一例を示す図である。 自律神経機能評価装置の制御構成を説明する図である。 血圧測定の方法を説明する図である。 容積補償法により瞬時血圧測定処理を説明するフローチャートである。 ヘッドアップチィルト試験に用いる起立台を説明する図である。 ヘッドアップチィルト試験による負荷前（座位）および負荷中、負荷後（立位）における血圧値と脈拍値の測定結果（正常な人の場合）の一例を説明する模式図である。 連続測定された負荷前後および負荷中における血圧値と脈拍値より予想圧受容体感度を調べる図である。 自律神経機構機能テーブルの一例を示す図である。 本自律神経機能構検査装置における自律神経機能の第１の評価方法の処理を説明するフローチャートである。 負荷前後の血圧値と脈拍値とから圧受容体感度を算式する例を説明する図である。 本自律神経機能構検査装置における自律神経機能の第２の評価方法の処理を説明するフローチャートである。 被験者の下肢を吸引あるいは圧迫する装置の例を示す図である。

符号の説明

１００ 自律神経機能評価装置
２１ 耳珠
３０ 血圧検出部
３１ カフ
３２ カフ
３６ 脈波センサ
３６ａ 発光素子
３６ｂ 受光素子
３７ 血管
３８ アーム
３９ アーム
４０ 耳掛形支持体
４１ 耳掛部
４２ 連結部
４６ 保持フレーム
５０ 本体

Claims (7)

1. 自律神経機能を評価する自律神経機能評価装置であって、
   カフを加圧して外耳およびその周辺を圧迫する加圧手段と、
   前記圧迫されたカフ内の圧力を検出する圧力センサと、
   前記カフで圧迫されている血管の容積を検出する血管容積検出手段と、
   前記血管の容積が所定の基準値に常に一致するように前記カフ内の圧力を制御するカフ圧制御手段と、
   前記カフ圧制御手段の制御量に基づいて血圧値を測定する血圧決定手段と、
   前記外耳およびその周辺の脈波を測定する脈波測定手段と、
   前記脈波から脈拍値を算出する脈拍値算出手段と、
   前記血圧値を変化させる負荷を被験者に与える際に、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値と前記脈拍値とを用いて自律神経機能を評価する自律神経評価手段と、
   を有することを特徴とする自律神経機能評価装置。
2. 前記外耳は、外耳道又は耳介であることを特徴とする請求項１に記載の自律神経機能評価装置。
3. 前記外耳は、耳珠及びその周辺部であることを特徴とする請求項１に記載の自律神経機能評価装置。
4. 前記脈波測定手段は、前記外耳およびその周辺に光を照射する発光素子と前記外耳およびその周辺を透過する光の量または反射する光の量を測定する受光素子とを用いて前記脈波を測定することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の自律神経機能評価装置。
5. 前記自律神経評価手段は、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値を横軸に前記脈拍値を縦軸としてプロットした図を表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の自律神経機能評価装置。
6. 前記自律神経評価手段は、前記負荷前後及び／又は負荷中に連続的に測定される前記血圧値と前記脈拍値とに基づいて予測圧受容体感度を算出して表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の自律神経機能評価装置。
7. 前記自律神経評価手段は、圧受容体感度と自律神経機能レベルとの関係を示す自律神経機能評価テーブルを有し、前記算出された予測圧受容体感度を前記圧受容体感度と見なして、前記自律神経機能評価テーブルから前記算出された予測圧受容体感度に対応する自律神経機能レベルを決定して表示部に表示することを特徴とする請求項６に記載の自律神経機能評価装置。

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