JP5476546B2 - 腹部大動脈瘤検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、脈波によって生じるエアクッションの空気圧変動の信号波形から腹部大動脈瘤の有無を簡易的に検出する腹部大動脈瘤検出装置に関する。

腹部大動脈瘤は、超音波診断装置やＣＴを用いれば容易に発見することができる。しかし、超音波診断装置やＣＴ自体、相応の導入コストがかかるため、医療機関における保有台数にも限りがある。従って、自覚症状を訴えた患者、医師が触診により疑わしいと判定した患者に対して超音波診断装置やＣＴによる検査が行われていることが一般的である。しかし、より安価で簡易な装置が開発できれば、例えば、健康診断などにおいて、健診対象者の全てに対して腹部大動脈瘤に関する検査を行って、自覚症状の有無に拘わらず腹部大動脈瘤の早期発見を行うことが可能である。このため、超音波診断装置やＣＴなどよりも診断精度が劣るとしても、安価に入手でき、かつ簡易に操作可能な装置であって、腹部大動脈瘤の保有者をある程度の精度でスクリーニングできる装置の開発が望まれていた。

一方、本出願人は、例えば、特許文献１として、内部に三次元立体編物を挿入したエアクッションを備え、このエアクッションを例えば人の腰部に対応する部位に配置し、エアクッションの空気圧変動を測定し、得られた空気圧変動の時系列データから人の生体信号を検出し、人の生体の状態を分析するシステムを開示している。また、非特許文献１及び２においても、腰腸肋筋に沿うようにエアクッションを配置して人の生体信号を検出する試みを報告している。

特開２００７−９００３２号公報

「非侵襲型センサによって測定された生体ゆらぎ信号の疲労と入眠予知への応用」、落合直輝（外６名）、第３９回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成１８年１１月２５日発行、発行所：日本人間工学会 中国・四国支部事務局 「非侵襲生体信号センシング機能を有する車両用シートの試作」、前田慎一郎（外４名）、第３９回日本人間工学会 中国・四国支部大会 講演論文集、平成１８年１１月２５日発行、発行所：日本人間工学会 中国・四国支部事務局

特許文献１及び非特許文献１、２によれば、腰部付近の動脈（大動脈）の脈波を検知し、得られた脈波の時系列信号データを用い、例えば、本出願人が特開２００４−３４４６１２において提案した手法により入眠予兆を判定することができる。そして、内部に三次元立体編物を挿入したエアクッションを備えた生体信号測定手段は、低コストで製作できるという利点がある。

そこで、本発明は、上記エアクッションを備えた生体信号測定手段を用いて、腹部大動脈瘤の簡易的な検出を行う技術を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明の腹部大動脈瘤検出装置は、少なくとも、人体の臍周辺における正中を挟んだ左右２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかに当接可能な２つのエアクッションと、前記各エアクッションを当接した部位における脈波によって生じる各空気圧変動を検出する少なくとも２つのセンサとを備えた生体信号測定手段と、前記生体信号測定手段の各センサの出力信号を受信する受信部と、各出力信号の信号波形間のずれ度合いを求める演算部と、前記演算部により求められた信号波形間のずれ度合いから腹部大動脈瘤の有無を判別する判別部とが設定された脈波検出手段とを備えてなることを特徴とする。

前記生体信号測定手段は、人体の臍周辺における正中を挟んだ左右２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかに当接可能な前記２つのエアクッションに加えて、さらに、左右２箇所の腸骨動脈に対応する部位及び上腹部正中のうちの１箇所以上にも当接可能な１以上のエアクッションを備えると共に、これらの各エアクッションのそれぞれにも前記センサが設けられていることが好ましい。また、前記生体信号測定手段は、前記各エアクッションに積層されるビーズ発泡樹脂弾性部材を備える構成とすることができる。前記ビーズ発泡樹脂弾性部材は、ビーズ発泡体と該ビーズ発泡体の外面を被覆する被覆材とからなることが好ましい。

前記生体信号測定手段は、前記各エアクッションが三次元立体編物の一面に保持されており、該三次元立体編物を腹部に巻き付けて脈波を測定する構成とすることができる。また、前記生体信号測定手段は、椅子のシートバック部に張設された三次元立体編物の一面に前記各エアクッションが保持されており、該椅子に着席して脈波を測定する構成とすることができる。

本発明によれば、人体の臍周辺における正中を挟んだ左右２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかに前記２つのエアクッションを当接し、各エアクッションを当接した部位における脈波によって生じる各空気圧変動を検出するセンサからの出力信号の信号波形間のずれ度合いを求め、各信号波形間のずれ度合いから腹部大動脈瘤の有無を時系列解析や周波数解析などによって判別する構成である。腹部大動脈瘤が生じている場合、その部分の血管には部分的な変形が生じており、正常状態と比較して上下、左右、前後のいずれかの方向に膨出している。このため、腹部大動脈瘤が生じている付近における少なくとも左右２箇所、上下２箇所又は前後（腹側と背側）２箇所のエアクッションの空気圧変動の信号波形間に変位が生じ、一方の振幅が大きくなったり、波形に極端な乱れが生じたりする。従って、信号波形間のずれ度合いから腹部大動脈瘤の有無を簡易に判別することができる。生体信号測定手段はエアクッションから構成されるため、低コストで製造可能であることから、装置全体の導入コストも低く抑えられる。このため、健康診断等において、超音波診断装置やＣＴでの精密検査を要するか否かを判定する簡易的なスクリーニング手段として有益である。

図１は、本発明の一の実施形態に係る腹部大動脈瘤検出装置の概略構成を示した図である。 図２（ａ）は、エアクッションにビーズ発泡樹脂弾性部材を積層した状態の一例を示し、図２（ｂ）は、ビーズ発泡樹脂弾性部材の構成を説明するための図である。 図３は、脈波検出手段の構成を説明するための図である。 図４は、エアクッションのセンサから検出した信号波形の一例を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形である。 図５は、指尖容積脈波計から検出した信号波形の一例を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形である。 図６は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ａの信号波形の周波数解析結果を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図７は、被験者Ａの上記信号波形のカオス解析により得られるアトラクタを示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図８（ａ）は、被験者Ａの上記信号波形のカオス解析により得られる原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）は原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。 図９は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｂの信号波形の周波数解析結果を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１０は、被験者Ｂの上記信号波形のカオス解析により得られるアトラクタを示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１１（ａ）は、被験者Ｂの上記信号波形のカオス解析により得られる原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）は原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。 図１２は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｃの信号波形の周波数解析結果を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１３は、被験者Ｃの上記信号波形のカオス解析により得られるアトラクタを示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１４（ａ）は、被験者Ｃの上記信号波形のカオス解析により得られる原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）は原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。 図１５は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｄの信号波形の周波数解析結果を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１６は、被験者Ｄの上記信号波形のカオス解析により得られるアトラクタを示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１７（ａ）は、被験者Ｄの上記信号波形のカオス解析により得られる原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）は原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。 図１８は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｅの信号波形の周波数解析結果を示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図１９は、被験者Ｅの上記信号波形のカオス解析により得られるアトラクタを示した図であり、（ａ）は原波形、（ｂ）は１階微分波形、（ｃ）は２階微分波形に関するものである。 図２０（ａ）は、被験者Ｅの上記信号波形のカオス解析により得られる原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）は原波形、１階微分波形、２階微分波形のリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。 図２１は、被験者Ｆ，Ｇの臍を挟んだ上下２カ所にエアクッションを当てて胸部脈波と腹部脈波を検出する試験の試験方法を説明するための図である。 図２２（ａ）は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｆの胸部脈波の波形（胸部脈波形）を示した図であり、図２２（ｂ）は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｆの腹部脈波の波形（腹部脈波形）を示した図であり、図２２（ｃ）は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｇの胸部脈波の波形（胸部脈波形）を示した図であり、図２２（ｄ）は、エアクッションのセンサから検出した被験者Ｇの腹部脈波の波形（腹部脈波形）を示した図である。 図２３（ａ）は、図２２（ａ），（ｂ）に示した被験者Ｆの胸部脈波形と腹部脈波形の一部拡大図であり、図２３（ｂ）は、図２２（ｃ），（ｄ）に示した被験者Ｇの胸部脈波形と腹部脈波形の一部拡大図である。 図２４は、図２２（ａ），（ｂ）に示した被験者Ｆの胸部脈波形と腹部脈波形の位相差と、図２２（ｃ），（ｄ）に示した被験者Ｇの胸部脈波形と腹部脈波形の位相差を示した図である。 図２５（ａ）は、図２２（ａ），（ｂ）に示した被験者Ｆの胸部脈波形と腹部脈波形の周波数解析を示した図であり、図２２（ｃ），（ｄ）に示した被験者Ｇの胸部脈波形と腹部脈波形の周波数解析結果を示した図である。 図２６は、エアクッションを保持部材に装填した状態の一例を示した図である。

以下、図面に示した本発明の実施形態に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る腹部大動脈瘤検出装置１を示した構成図であり、生体信号測定手段２と脈波検出手段３とを備えて構成される。

生体信号測定手段２は、２つのエアクッション１０を備えて構成されている。各エアクッション１０は、各エアクッション１０は、図１及び図２に示したように、表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とが積層されて構成される。表側エアクッション１１及び裏側エアクッション１２とは、それぞれ空気袋１１ａ，１２ａとその内部に配置される復元力付与部材としての三次元立体編物１１ｂ，１２ｂとを備えている。表側エアクッション１１と裏側エアクッション１２とは、長手方向に沿った一方の側縁同士が接合され、接合された側縁を中心にして２つ折りにされて、相互に重ね合わせられて用いられる。

表側エアクッション１１にはセンサ取付チューブ１３が設けられ、その内側に空気圧変動を測定するセンサ１４が固定されている。なお、センサ取付チューブ１３は密閉されている。また、空気袋１１ａ，１２ａの素材は限定されるものではないが、例えば、ポリウレタンエラストマー（例えば、シーダム株式会社製、品番「ＤＵＳ６０５−ＣＤＲ」）からなるシートを用いて形成することができる。センサ１４としては、空気袋１１ａ，１２ａ内の空気圧を測定できるものであればよく、例えば、コンデンサ型マイクロフォンセンサを用いることができる。また、空気袋１１ａ，１２ａ内に装填される三次元立体編物１１ｂ，１２ｂは、例えば、特開２００２−３３１６０３号公報に開示されているように、互いに離間して配置された一対のグランド編地と、該一対のグランド編地間を往復して両者を結合する多数の連結糸とを有する立体的な三次元構造となった編地である。

一方のグランド編地は、例えば、単繊維を撚った糸から、ウェール方向及びコース方向のいずれの方向にも連続したフラットな編地組織（細目）によって形成され、他方のグランド編地は、例えば、短繊維を撚った糸から、ハニカム状（六角形）のメッシュを有する編み目構造に形成されている。もちろん、この編地組織は任意であり、細目組織やハニカム状以外の編地組織を採用することもできるし、両者とも細目組織を採用するなど、その組み合わせも任意である。連結糸は、一方のグランド編地と他方のグランド編地とが所定の間隔を保持するように、２つのグランド編地間に編み込んだものである。このような三次元立体編物としては、例えば、以下のようなものを用いることができる。なお、各三次元立体編物は、必要に応じて複数枚積層して用いることもできる。

（１）製品番号：４９０７６Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・３００デシテックス／２８８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と７００デシテックス／１９２ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸との撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（２）製品番号：４９０１３Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１０８ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（３）製品番号：６９０３０Ｄ（住江織物（株）製）
材質：
表側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１４４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸の２本の撚り糸
裏側のグランド編地・・・４５０デシテックス／１４４ｆのポリエチレンテレフタレート繊維仮撚加工糸と３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメントとの組み合わせ
連結糸・・・・・・・・・３５０デシテックス／１ｆのポリトリメチレンテレフタレートモノフィラメント

（４）旭化成せんい（株）製の製品番号：Ｔ２４０５３ＡＹ５−１Ｓ

生体信号測定手段２は、図２（ａ）に示したように、上記したエアクッション１０に積層されるビーズ発泡樹脂弾性部材１５，１６を備えていることが好ましい。ビーズ発泡樹脂弾性部材１５，１６を人体とエアクッション１０との間に設けることにより、測定時において、人がエアクッション１０の異物感を感じにくくなる。その一方、ビーズ発泡樹脂弾性部材１５，１６として、好ましくは、直径３０ｍｍの加圧板によってたわみ量１ｍｍまで加圧した際の荷重−たわみ特性から得られるバネ定数が、エアクッション１０よりも高いものを用いる。これにより、生体信号を増幅してエアクッション１０に伝達できる。

ビーズ発泡樹脂弾性部材１５，１６は、図２（ｂ）に示したように、略平板状に形成されたビーズ発泡体１５ａ，１６ａと、その外面に貼着される被覆材１５ｂ，１６ｂとから構成されている。ビーズ発泡体１５ａ，１６ａとしては、ポリスチレン、ポリプロピレン及びポリエチレンのいずれか少なくとも一つを含む樹脂のビーズ法による発泡成形体が用いられる。なお、発泡倍率は任意であり限定されるものではない。被覆材１５ｂ，１６ｂは、ビーズ発泡体１５ａ，１６ａの外面に接着により貼着され、高い伸度と回復率を有する素材とすることが好ましい。例えば、伸度２００％以上、１００％伸長時の回復率が８０％以上である弾性繊維不織布を用いることができる。このような弾性繊維不織布としては、例えば、特開２００７−９２２１７号公報に開示された熱可塑性エラストマー弾性繊維が相互に溶融接着された不織布を用いることができる。具体的には、ＫＢセーレン（株）製、商品名「エスパンシオーネ」を用いることができる。

また、ビーズ発泡樹脂弾性部材１５，１６は、図２（ａ）に示したように、２枚を重ねて用いるだけでなく、エアクッション１０を挟むようにして用いることもできる。この場合、２枚のビーズ発泡樹脂弾性部材は、バネ定数の異なるものを用いることが好ましい。例えば、上記の商品名「エスパンシオーネ」で被覆したビーズ発泡樹脂弾性部材を用いた場合、これと共に使用する他のビーズ発泡樹脂弾性部材は、被覆材として伸縮性の小さい素材、例えば、熱可塑性ポリエステルからなる不織布を用いた構成とすることができる。このような被覆材としては、例えば、帝人（株）製のポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）繊維（１１００ｄｔｅｘ）から形成した２軸織物（縦：２０本／ｉｎｃｈ、横：２０本／ｉｎｃｈ）を用いることができる。

次に、脈波検出手段３の構成について図３に基づき説明する。脈波検出手段３は、受信部３１、演算部３２、判別部３３とが設定されたコンピュータから構成される。

受信部３１は、生体信号測定手段２を構成する２つのエアクッション１０の空気圧変動に応じた出力信号を上記した２つのセンサ１４からそれぞれ受信する機能を備えている。

演算部３２は、受信部３１により受信した各出力信号の信号波形を演算し、それらを重ね合わせて２つの信号波形間のずれ度合いを求める。信号波形は、出力信号の原波形、原波形を微分した波形（１階微分波形、２階微分波形等）のいずれかを採用することができる。

ここで、図４（ａ）は、一つのエアクッション１０が臍部に当たるように被験者がうつぶせになって得られたセンサの出力信号の原波形であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の１階微分波形、図４（ｃ）は、図４（ａ）の２階微分波形である。また、図５（ａ）は、図４と同時に測定した被験者の指尖容積脈波（指尖容積脈波計（(株)アムコ製、フィンガークリッププローブ ＳＲ−５Ｃ）により測定）の原波形であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）の１階微分波形、図５（ｃ）は、図５（ａ）の２階微分波形である。これらの図から明らかなように、原波形、１階微分波形、２階微分波形のいずれも、エアクッションのセンサの出力信号は、指尖容積脈波の出力信号とよく一致しており、エアクッションによって腹部大動脈の脈波が捉えられていることがわかる。

腹部大動脈溜が生じていると、上記のように血管がうねるなどの部分的な変形が生じていたり、あるいは、動脈硬化を併発していることが多いため血管雑音が伴いやすい。従って、２つのセンサから得られる信号波形は、一方の振幅が他方よりも大きく、きれいな波形にならなかったり、一方の信号波形が他方の信号波形では見られない複数の凹凸部を有していたり、あるいは所定の位相差があったりするなど、信号波形間にずれがある。そこで、演算部３２はこのずれ度合いを求める。ずれ度合いの求め方としては、例えば、一方の振幅を基準として、他方の振幅の比率を求めることで算出することができる。

判別部３３は、演算部３２により求められた信号波形間のずれ度合いに基づき、腹部大動脈瘤の有無を判別する。例えば、上記の振幅の違いからずれ度合いを求める場合には、一方の振幅を基準とした他方の振幅の比率が所定の閾値以上の場合に、「腹部大動脈瘤：有」と判定する。もちろん、本発明は、腹部大動脈瘤を生じている可能性のある人をスクリーニングすることが目的であり、ここでいう「腹部大動脈瘤：有」とは、腹部大動脈瘤が生じていることが信号波形の比較から疑われる人の意味であり、「腹部大動脈瘤：有」と判定された場合でも、実際には腹部大動脈瘤を有していない人が含まれる場合もある。閾値を低めに設定すれば、腹部大動脈瘤を生じていない者が含まれる比率が高くなるが、腹部大動脈瘤を有する人を大雑把に絞り込むという目的に照らすと、閾値はそれほど高く設定しない方が好ましい。

なお、原波形を微分処理すると、原波形が強調されるが、１階微分と２階微分とでは強調の程度が異なるため、原波形の形やそれに含有される高周波成分のレベルにより、いずれの結果を採用すべきかは一概には言えず個人差がある。従って、原波形、１階微分波形、２階微分波形のいずれを採用するかは、得られた各信号波形から、比較しやすいものを操作者が選択するように設定することができる。また、原波形、１階微分波形、２階微分波形の全ての信号波形をそれぞれ比較して、そのうちの１つだけでも、ずれ度合いが閾値を超えている場合に腹部大動脈瘤「有」と判定するようにすれば、見落とし率が小さくなる。

本実施形態に係る腹部大動脈瘤検出装置１を用いて腹部大動脈瘤の検査を行う場合には、検査対象者を寝具にうつぶせにして腹側における臍周辺の正中を挟んだ２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかにエアクッション１０を当接するだけでよい。これにより、エアクッション１０のセンサの出力信号が、脈波検出手段３の受信部３１により受信され、演算部３２、判別部３３によって処理されて、２つの信号波形が比較される。その結果、信号波形間のずれ度合いが所定の閾値以上か否かにより、腹部大動脈溜の疑いがあるかどうかが上記のように出力される。

なお、信号波形間のずれ度合いは、振幅のほか、周波数、位相、低周波及び高周波成分の割合、切痕の位置などから判断することもできる。また、振幅のずれ度合いは、時系列の信号波形を比較して求めることができ、低周波及び高周波成分の割合のずれ度合いは、信号波形を周波数解析することによって求めることができる。

図６〜図２０は、被験者Ａ〜Ｅが、一つのエアクッション１０を臍部に当ててうつぶせになってセンサから得られた脈波信号のうち、ノイズ及び体動のない２００秒間を抽出して分析した結果である。図６、図９、図１２、図１５、図１８は各被験者の脈波信号の周波数解析結果であり、図７、図１０、図１３、図１６、図１９は各被験者の脈波信号をカオス解析して描いたアトラクタを示した図であり、これらの図において、（ａ）は脈波信号の原波形の解析結果を、（ｂ）は１階微分波形の解析結果を、（ｃ）は２階微分波形の解析結果をそれぞれ示す。また、図８、図１１、図１４、図１７、図２０の（ａ）はカオス解析により得られるリアプノフ指数の時系列波形であり、（ｂ）はリアプノフ指数の周波数スペクトルを示した図である。この周波数解析結果、アトラクタ図形、リアプノフ指数の波形は、出力結果に乱れがなく安定しているほど、被験者が健康であることを示し、出力結果の乱れが大きいほど、体調不良であることを示している。

なお、各被験者の性別、年齢、体格等は次の通りであった。
・被験者Ａ：男性、33歳、身長168ｃｍ、体重65.0ｋｇ、体脂肪率13.1％
・被験者Ｂ：男性、31歳、身長171ｃｍ、体重65.2ｋｇ、体脂肪率16.4％
・被験者Ｃ：女性、25歳、身長159ｃｍ、体重44.8ｋｇ、体脂肪率23.4％
・被験者Ｄ：男性、36歳、身長167ｃｍ、体重70.9ｋｇ、体脂肪率24.2％
・被験者Ｅ：女性、31歳、身長159ｃｍ、体重55.0ｋｇ、体脂肪率25.5％

被験者Ａは、図６から、原波形、１階微分波形、２階微分波形のいずれの周波数解析も、２００秒間安定した周波数になっており、健康であることがわかる。図７のアトラクタを考察した場合も、全体的には安定しているが、２階微分波形のアトラクタにおいては、「00:02:13〜00:02:43」の時間帯において乱れがあり、基本的には健康であるが、若干の不調を読み取ることができる。図８のリアプノフ指数の解析においても図７と同様の傾向を読み取ることができる。被験者Ａのデータの場合、この若干の不調を示すデータは、２階微分波形において読み取れることから、被験者Ａの場合には、特に、２階微分波形による解析が適しているということもわかる。

被験者Ｂは、図９の周波解析がいずれも安定していることから健康であることがわかる。図１０及び図１１においても、アトラクタ及び波形に乱れがほとんどなく、健康であると読み取れるが、「00:02:47〜00:03:17」の時間帯において若干の乱れがある。これは、試験後半において、疲労が生じたことによるものと思われる。

被験者Ｃは、図１２の周波数解析が安定していると共に、図１３及び図１４のアトラクタ及び波形が共に乱れがなく、健康であるとこがわかる。

被験者Ｄは、図１５の周波数解析において、周波数が安定していない部分があり、図１６のアトラクタ図形においても乱れの生じた図形が多い。また、図１７のリアプノフ指数の波形では、特に原波形の乱れが大きいことが読み取れる。これらのことから、被験者Ｄは体力があまり高くなく、しかも体調が万全でないと判断できる。

被験者Ｅは、図１８の周波数解析において、周波数が安定していない部分があり、図１９及び図２０のアトラクタ図形及び波形に乱れが多いことが読み取れる。従って、被験者Ｅも体調が万全でないと判断できる。実際、被験者Ｅの場合、本試験後に循環器系疾患が発見されており、本試験による解析が体調の健康度合いを示す指標として有用であることがわかった。

図６〜図２０の各解析手法は、検出された信号波形から、被験者の健康状態を判定できることを示したものであるが、この解析手法を複数のエアクッション１０から得られる信号波形の解析に応用した場合には、例えば、腹部大動脈瘤の生じていない範囲に当接されたエアクッション１０の検出信号の解析結果と、腹部大動脈瘤が生じている範囲に当接されたエアクッション１０の検出信号の解析結果とは明確に異なることになると予測できる。従って、それらの解析結果のずれ度合い（周波数解析の差、アトラクタ図形の形の差、リアプノフ指数波形の差等）を求め、所定の閾値を設定することにより、腹部大動脈瘤の有無を判定できる。

このように、本実施形態によれば、極めて簡易な構成のエアクッション１０を用いて測定することができるため、導入コストが低く抑えられると共に、検査方法も簡易であることから、健康診断などにおいて、腹部大動脈瘤の有無（疑いがあるか否か）を容易に判定することができる。

図２１〜図２５は、腹部大動脈瘤を患ってはいないが動脈疾患を指摘されている５０歳代の肥満体型の被験者Ｆ（性別：男性、身長：１７４ｃｍ、体重：９４ｋｇ）と、健康な２０歳代の標準体型の被験者Ｇ（性別：女性、身長：１６７ｃｍ、体重：５７ｋｇ）についての生体信号の解析結果を示した図である。試験は、被験者Ｆ，Ｇを寝具（マットレス）にうつぶせに寝かせ、図２１に示したように、臍を挟んだ上下２カ所に相当する、臍よりやや下側の腹部とその位置から約３０ｃｍ上側に離間した胸部に、一方のエアクッション１０と他方のエアクッション１０を当てて行った。

図２２（ａ）〜（ｄ）は各エアクッション１０，１０から得られた被験者Ｆ，Ｇの検出信号の原波形であるが、その一部を拡大した波形が図２３（ａ），（ｂ）である。臍を挟んだ下側に位置する一方のエアクッション１０から得られた検出信号の波形を「腹部脈波形」として、臍を挟んだ上側に位置する他方のエアクッション１０から得られた検出信号の波形を「胸部脈波形」として示している。図２３の（ａ）と（ｂ）を比較すると、腹部脈波形と胸部脈波形の位相差は、被験者Ｇのデータ（図２３（ｂ））に対し、被験者Ｆのデータ（図２３（ａ））の方が大きいことがわかる。すなわち、２つのエアクッション１０，１０の離間距離が３０ｃｍ程度に過ぎないため、動脈疾患がなければ、被験者Ｇのように２つの脈波形間に位相差はほとんど生じないはずである。しかし、動脈疾患を有する場合には、被験者Ｆのように２つの脈波形間に明らかな位相差が生じることがわかる。図２２の９００秒間の原波形について腹部脈波形と胸部脈波形の位相差を計算により求めたところ、図２４に示したように、被験者Ｆのデータの位相差が約６０度であったのに対し、被験者Ｇのデータの位相差が約５度以下であり、動脈疾患を有する被験者Ｆの位相差が顕著に大きかった。

そこで、脈波検出手段３を構成するコンピュータの記憶部に、腹部大動脈瘤を有する場合の位相差の大きさを閾値として予め設定しておく。閾値は、腹部大動脈瘤を有する場合の被験者の位相差をできるたけ多く測定して定めておくことが好ましい。そして、実際の判定に当たっては、演算部３２において、２つの脈波形間の位相差を求めた後、判別部３３において、求めた位相差を記憶部に設定されている上記閾値と比較して行う。その結果、予め記憶されている所定の閾値以上であったならば、腹部大動脈瘤を有すると判定する。これにより腹部大動脈瘤の有無を容易に判定できる。なお、閾値を調整すれば、腹部大動脈瘤に至る前の動脈疾患を判定することができる。

また、図２３（ａ）では、４９２〜４９５秒の間のように腹部脈波形の振幅が胸部脈波形の振幅よりも２倍前後大きいといったように、２つの脈波形間の振幅差が大きい。これに対し、図２３（ｂ）では、２つの脈波間の振幅差は図２３（ａ）よりも小さい。そこで、この振幅差について所定の閾値を設定することにより、腹部大動脈瘤の有無を含む動脈疾患の判定に利用できる。

また、被験者Ｇの場合には、胸部脈波形において切痕が捉えられている。切痕は、拍出期の終わりに大動脈が急に閉鎖することに対応して現れる信号であり、健康な人であればこれが捉えられる。これに対し、被験者Ｆの場合には、胸部脈波形及び腹部脈波形のいずれも切痕が明確には捉えられていない。従って、この切痕の有無も、腹部大動脈瘤を含む動脈疾患の有無の判定に利用できる。

一方、図２５の周波数解析結果を見ると、（ｂ）の被験者Ｇのデータは、０．４Ｈｚ以上の周波数帯域の全てにおいて、胸部脈波よりも腹部脈波のパワースペクトルが大きくなっている。これに対し、（ａ）の被験者Ｆのデータは、０．４Ｈｚ以上の周波数帯域の全てにおいて、腹部脈波のパワースペクトルの方が大きくなっているというわけではなく、２．５〜３．０Ｈｚ付近では逆転し、胸部脈波のパワースペクトルの方が大きくなっている。このことからも、被験者Ｆの場合には、胸部脈波形と腹部脈波形との間で所定のずれが生じていることがわかる。従って、この周波数解析を利用して、２つの脈波形間のパワースペクトルの比較により、例えば、このようなパワースペクトルの逆転現象が生じている場合には、腹部大動脈瘤を含む動脈疾患有りと判定するように設定することもできる。

なお、上記した説明では、エアクッション１０とセンサとの組み合わせを２つ用いているだけであるが、３つ以上であってもよい。この場合、上記の２つのエアクッションを当接する位置に加えて、左右の腸骨動脈に対応する部位及び上腹部正中に対応する部位にもエアクッションを当接できるようにし、腹部大動脈瘤が形成される位置の周辺に合計で４〜５箇所のエアクッションを当接できる構成であることが好ましい。このようにすると腹部大動脈瘤の判定がより正確になる。

また、エアクッション１０は、それぞれ個別のものにするのではなく、図２６に示したように、各エアクッション１０を所定の位置で保持可能な保持部材４０に装填した構成とすることもできる。このようにすれば、各エアクッション１０を、臍周辺の左右２箇所、左右の腸骨動脈対応箇所等に容易にセッティングすることができる。保持部材４０としては三次元立体編物を用いることが好ましい。三次元立体編物は、人の筋肉の荷重特性に近似した荷重特性、すなわち、直径３０ｍｍの小さな圧縮板で加圧して得られる荷重−たわみ特性と、それよりも大きな直径９８ｍｍの圧縮板で加圧した場合の荷重−たわみ特性とが異なるという特性を有している。従って、三次元立体編物を人体に押し付けられても、腹部大動脈瘤を強く圧迫せずに測定することができる。

また、上記した説明では、エアクッション１０をいずれも腹側に当接しているが、背側に当接するようにしてもよい。この場合、図２６に示したようにマットレス型として構成することもできるが、椅子のシートバック部に三次元立体編物を張設し、その表面又は裏面にエアクッションを保持した構成とすることもできる。さらに、エアクッションを三次元立体編物の一面に保持したベルト状あるいは腹巻き状のものを製作し、この三次元立体編物を腹部に巻き付けるようにしても、容易に脈波を測定できる。いずれも三次元立体編物が所定の張力を備えているため、脈波の伝達性に優れていると共に、脈波によって変動するエアクッションの確実な支えとして機能する。

１ 腹部大動脈瘤検出装置
２ 生体信号測定手段
３ 脈波検出手段
１０ エアクッション
１１ 表側エアクッション
１１ａ 空気袋
１１ｂ 三次元立体編物
１２ 裏側エアクッション
１２ａ 空気袋
１２ｂ 三次元立体編物
１５，１６ ビーズ発泡樹脂弾性部材
３１ 受信部
３２ 演算部
３３ 判別部
４０ 保持部材

Claims (6)

1. 少なくとも、人体の臍周辺における正中を挟んだ左右２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかに当接可能な２つのエアクッションと、前記各エアクッションを当接した部位における脈波によって生じる各空気圧変動を検出する少なくとも２つのセンサとを備えた生体信号測定手段と、
   前記生体信号測定手段の各センサの出力信号を受信する受信部と、各出力信号の信号波形間のずれ度合いを求める演算部と、前記演算部により求められた信号波形間のずれ度合いから腹部大動脈瘤の有無を判別する判別部とが設定された脈波検出手段と
   を備えてなることを特徴とする腹部大動脈瘤検出装置。
2. 前記生体信号測定手段は、人体の臍周辺における正中を挟んだ左右２箇所、臍を挟んだ上下２箇所、又は、臍周辺における腹側と背側の２箇所のいずれかに当接可能な前記２つのエアクッションに加えて、さらに、左右２箇所の腸骨動脈に対応する部位及び上腹部正中のうちの１箇所以上にも当接可能な１以上のエアクッションを備えると共に、これらの各エアクッションのそれぞれにも前記センサが設けられていることを特徴とする請求項１記載の腹部大動脈瘤検出装置。
3. 前記生体信号測定手段は、前記各エアクッションに積層されるビーズ発泡樹脂弾性部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の腹部大動脈瘤検出装置。
4. 前記ビーズ発泡樹脂弾性部材は、ビーズ発泡体と該ビーズ発泡体の外面を被覆する被覆材とからなることを特徴とする請求項３記載の腹部大動脈瘤検出装置。
5. 前記生体信号測定手段は、前記各エアクッションが三次元立体編物の一面に保持されており、該三次元立体編物を腹部に巻き付けて脈波を測定する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の腹部大動脈瘤検出装置。
6. 前記生体信号測定手段は、椅子のシートバック部に張設された三次元立体編物の一面に前記各エアクッションが保持されており、該椅子に着席して脈波を測定する構成であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の腹部大動脈瘤検出装置。