JP6181576B2 - 血行動態測定装置及び血行動態測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、体位を変えながらＰＷＴＴ（脈波伝播時間）を測定することにより生体の血行動態を測定する血行動態測定装置及び血行動態測定方法に関する。

血圧は動脈と心臓に関する疾患が発症する危険性を評価するために測定する。その危険性に対する評価を信頼性の高いものにするためには、血圧をより正確に測定することが必要である。このため、下記特許文献１に開示されているように、上肢と下肢の両方の血圧を測定する装置を用いている。

しかし、特許文献１に開示されている装置は、上肢及び下肢にカフを装着する必要がある。このため、血圧の測定が煩雑になる。また、その装置は、カフを装着している間だけ血圧が測定できる。このため、測定される血圧は連続的ではなく間欠的である。

したがって、特許文献１に開示されている装置は、正確な血圧を、間欠的に測定することはできるが、連続的に測定することはできない。この欠点を解消するため、下記特許文献２に開示されている多機能血圧計は、ＰＷＴＴ（脈波伝播時間）を測定することによって、連続的な血圧の測定を可能にしている。

特許第３１４０００７号明細書 特開平８−６６３７７号公報

また、カフを装着して血圧を間欠的に測定する技術としてヘッドアップチルト試験がある。ヘッドアップチルト試験は、患者の自立神経の異常を調べるために、傾斜位の状態で連続的に血圧や脈拍の推移を観察する試験である。

ヘッドアップチルト試験のように、患者の姿勢を傾斜位の状態とすることで、たとえば、着座状態または臥位状態で測定した血圧や脈拍の推移からは得ることができない、別の血行動態をとらえることができる。

発明者らは、様々な体位でＰＷＴＴを測定すれば、従来では得ることができない、生体の血行動態に関する様々な指標を得ることができるのではないかと考えた。

本発明は、以上のような発明者の着想を具現化するために成されたものであり、体位を変えながらＰＷＴＴ（脈波伝播時間）を測定することにより生体の血行動態を測定する血行動態測定装置及び血行動態測定方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するための本発明に係る血行動態測定装置は、ＰＷＴＴ測定部、体位測定部、データ演算部及びデータ出力部を有する。

ＰＷＴＴ測定部はＰＷＴＴ（脈波伝播時間）を測定する。体位測定部は生体の体位を測定する。データ演算部は、測定したＰＷＴＴと体位とから血行動態を測定するためのデータを演算する。データ出力部は、演算した血行動態を測定するためのデータを出力する。データ演算部は、脈波伝播時間の移動平均を演算する移動平均演算部を有する。
データ出力部は、生体の体位の変化と脈波伝播時間の移動平均の変化との相関関係をグラフ化し、血行動態を測定するためのデータを出力する。

また、上記目的を達成するための本発明に係る血行動態測定方法は、ＰＷＴＴと生体の体位とを測定する測定段階と、測定したＰＷＴＴと生体の体位とから血行動態を測定するためのデータを演算する演算段階と、演算した血行動態を測定するためのデータを出力するデータ出力段階と、を含み、演算段階は、脈波伝播時間の移動平均を演算する段階を含み、出力段階は、生体の体位の変化と脈波伝播時間の移動平均の変化との相関関係をグラフ化して、血行動態を測定するためのデータを出力する。

以上のような構成を有する本発明に係る血行動態測定装置及び血行動態測定方法は、生体の体位を変えながら生体のＰＷＴＴを測定するので、生体の血行動態に関する様々な指標を得ることができる。特に、血行動態を測定するためのデータを見ることによって、投薬量の管理や投薬種の変更をすることができる。

本実施形態に係る血行動態測定装置のブロック図である。 本実施形態に係る血行動態測定装置の動作フローチャートである。 ＰＷＴＴの測定手順の説明に供する図である。 血行動態に関するデータの具体例を示す図である。

以下に、本発明に係る血行動態測定装置及び血行動態測定方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。

［血行動態測定装置の構成］
まず、本実施形態に係る血行動態測定装置の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る血行動態測定装置のブロック図である。図に示すように、血行動態測定装置１００は、ＰＷＴＴ測定部１２０、体位測定部１４０、データ演算部１６０、データ出力部１８０及び操作部１９０を備える。

ＰＷＴＴ測定部１２０はＰＷＴＴ（脈波伝播時間）を測定する部分である。ＰＷＴＴ測定部１２０は、測定電極１２２と、ＳｐＯ２プローブ１２４と、ＰＷＴＴ演算部１２６とを有する。

測定電極１２２は、生体の体表面に装着し生体の心電信号を取得する。心電信号は、フランク誘導ベクトル心電図、一般的なスカラー心電図、すなわち標準１２誘導心電図、導出誘導心電図、ホルター心電図、イベント心電図、運動負荷心電図、モニター心電図などの測定方法によって描かれる心電図に用いる。

ＳｐＯ２プローブ１２４は、生体の末端（たとえば手の指）に取り付ける。ＳｐＯ２プローブ１２４は、血液の光の吸収に関する脈動成分から末梢脈波を取得する。

ＰＷＴＴ演算部１２６は、測定電極１２２が取得した心電信号と、ＳｐＯ２プローブ１２４が取得した末梢脈波とを用いて、ＰＷＴＴを演算する。ＰＷＴＴの演算の仕方については後述する。

体位測定部１４０は生体の体位を測定する部分である。体位測定部１４０は、加速度センサ１４２と、体位認識部１４４とを有する。加速度センサ１４２は生体に装着する。加速度センサ１４２は、生体の体位、たとえば、体位、仰臥位、右側臥位、左側臥位などの体位及びその変化に応じた信号を出力する。加速度センサ１４２として本実施形態では三次元加速度センサを用いている。体位認識部１４４は、加速度センサ１４４が出力する信号を用いて生体の体位を認識する。

データ演算部１６０は、ＰＷＴＴ測定部１２０が測定したＰＷＴＴと体位測定部１４０が測定した生体の体位とから生体の血行動態を測定するためのデータを演算する。具体的には、データ演算部１６０は、ＰＷＴＴ演算部１２６が演算したＰＷＴＴと体位認識部１４４が認識した生体の体位を入力し、ＰＷＴＴと体位とから生体の血行動態を測定するためのデータを演算する。

データ演算部１６０は、移動平均演算部１６２を有し、移動平均演算部１６２は、ＰＷＴＴ演算部１２６が演算したＰＷＴＴの移動平均を演算する。移動平均の演算は、移動中央値法を用いて行う。なお、ＰＷＴＴ演算部１２６、体位認識部１４４、データ演算部１６０及び移動平均演算部１６２は、制御部１７０に内蔵される。

データ出力部１８０はデータ演算部１６０で演算されたデータを出力する部分である。データ出力部１８０は、プリンタ１８２、ディスプレイ１８４、記憶装置１８６を有する。プリンタ１８２はデータ演算部１６０で演算されたデータをグラフとしてプリントする。ディスプレイ１８４はデータ演算部１６０で演算されたデータをグラフとして表示する。記憶装置１８６はデータ演算部１６０で演算されたデータを記憶する。

なお、図１では、データ出力部１８０としてプリンタ１８２、ディスプレイ１８４、記憶装置１８６を示したが、データ出力部１８０としては、これらのうち、少なくともいずれかを備えていればよい。プリンタ１８２はインクジェットプリンタ、電子写真方式プリンタ、昇華型プリンタなどの様々なプリンタを含む。ディスプレイ１８４は液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイなどの様々なディスプレイを含む。記憶装置１８６はメモリカード、コンパクトフラッシュ（登録商標）、マルチメディアカード、ＵＳＢメモリ、リムーバブルハードディスクなどの様々な記憶装置を含む。

制御部１７０には操作部１９０が接続してある。操作部１９０は、制御部１７０に対してＰＷＴＴを取得するためのサンプリング速度を設定する。サンプリング速度は、心電信号を取得するために４ｍｓｅｃ、末梢脈波を取得するために８ｍｓｅｃと設定可能である。さらに、心電信号を取得するために、１ｍｓｅｃ以下、末梢脈波を取得するために、２ｍｓｅｃとすることが好ましい。

［血行動態測定装置の動作］
次に、本実施形態に係る血行動態測定装置１００の動作について説明する。図２は、本実施形態に係る血行動態測定装置の動作フローチャートである。図２の動作フローチャートは、本実施形態に係る血行動態測定方法の手順を示すものでもある。

＜ステップＳ１００＞
ＰＷＴＴ演算部１２６は、測定電極１２２が取得した心電信号から、図３に示すような心電図を作成する。測定電極１２２は、心臓が鼓動するときに生じる微弱な電圧を捕え、様々な測定方法で、図３の心電図を作成する。心電図は、図示するように、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波を有する。ＰＷＴＴ演算部１２６は心電図波形の中からＲ波を検出する。

＜ステップＳ１０１＞
ＰＷＴＴ演算部１２６は、ＳｐＯ２プローブ１２４が取得した脈波信号から、図３に示すような末梢脈波を作成する。ＳｐＯ２プローブ１２４は、心臓の鼓動により送り出される血液の光の吸収度合（たとえば赤色の光の吸収度合）の変化を捕え、図３の末梢脈波を作成する。ＰＷＴＴ演算部１２６は、末梢脈波の立ち上がり点を検出する。

＜ステップＳ１０２＞
ＰＷＴＴ演算部１２６は、検出した心電図のＲ波と末梢脈波の立ち上がり点よりＰＷＴＴ値を演算する。ＰＷＴＴの演算は次のようにして行う。ＰＷＴＴ値は、図３に示すように、心電図のＲ波が検出されてから末梢脈波の立ち上がり点が検出されるまでの時間である。したがって、心電図のＲ波の頂点が検出された時間をＴ０とし、末梢脈波の立ち上がり点が検出された時間をＴ１とすると、Ｔ１−Ｔ０の時間がＰＷＴＴ値になる。一般的に、血圧が上昇すると生体の血管が硬くなり末梢脈波の立ち上がり点が早くなるためＰＷＴＴ値は短い時間となる。一方、血圧が低下すると生体の血管が柔らかくなり末梢脈波の立ち上がり点が遅くなるためＰＷＴＴ値は長い時間となる。したがって、ＰＷＴＴ値を演算することによって、血圧の変化を捕えることができる。

＜ステップＳ１０３＞
移動平均演算部１６２は、ＰＷＴＴ演算部１２６が演算したＰＷＴＴ値を拍ごとに時系列に並べ、任意の拍のＰＷＴＴ値を中心とする前後３拍分、合計７拍分のＰＷＴＴ値の平均値を求める（移動中央値法）。この処理を全ての拍に対して行い、ＰＷＴＴ値の移動平均を演算する。ＰＷＴＴ値の移動平均を求めた結果は、可視化すると、図４の太線で示すような曲線を描くデータである。

＜ステップＳ１０４＞
体位認識部１４４は加速度センサ１４２が出力した信号から生体の体位を測定する。

上記のステップＳ１００からステップＳ１０４は、本実施形態に係る血行動態測定方法の測定段階である。

＜ステップＳ１０５＞
データ演算部１６０は、移動平均演算部１６２が演算したＰＷＴＴ値の移動平均と、体位認識部１４４が測定した生体の体位と、の両データを合成する。合成後のデータは、可視化すると、図４に示すような曲線を描く、血行動態を測定するためのデータとなる。データ演算部１６０は合成したデータをデータ出力部１８０に出力する。

上記のステップＳ１０５は、本実施形態に係る血行動態測定方法の演算段階である。

＜ステップＳ１０６＞
データ出力部１８０は、ＰＷＴＴ値の移動平均と生体の体位とが合成された、血行動態を測定するためのデータを、図４に示すようなグラフとして出力する。プリンタ１８２が出力する場合、図４に示すグラフを用紙に印刷し、ディスプレイ１８４が出力する場合、図４に示すグラフをディスプレイ上に表示する。記憶装置１８６に出力する場合、図４に示すグラフの元データを記憶装置１８６が記憶する。

上記のステップＳ１０５は、本実施形態に係る血行動態測定方法の出力段階である。

図４の縦軸はＰＷＴＴ値（ｍｓｅｃ）を示し、横軸は時間（ｍｉｎ）を示す。起立した時を時間０としている。起立する１分前を−１、２分前を−２、起立した時から１分後を１、２分後を２としている。太線で示す曲線は、仰臥位→起立→立位の順に体位を変化させた場合のＰＷＴＴ値の移動平均を示す。図４を見ると、ＰＷＴＴ値の移動平均が体位によってどのように変化するのかがわかる。つまり、ＰＷＴＴ値の移動平均の変化と体位の変化との相関関係がわかる。

ＰＷＴＴ値の移動平均の曲線を中心に描かれているグレースケールの領域は、ＰＷＴＴ演算部１２６が演算したＰＷＴＴ値（移動平均の演算前）の乱れを示し、そのＰＷＴＴ値の最小値同士及び最大値同士を結んでできた領域である。グレースケールの領域の範囲内でＰＷＴＴ値が変動していることがわかる。

本実施形態では、上記のように、心電信号を取得するために通常用いられているサンプリング速度よりも速いサンプリング速度を用い、また、末梢脈波を取得するために通常用いられているサンプリング速度よりも速いサンプリング速度を用いている。

このため、本実施形態では、従来よりも短時間でＰＷＴＴ値を取得している。短時間の間に取得したＰＷＴＴ値を用いて体位との相関関係を見ると、非常に多くの所見を知ることができる。

たとえば、プリンタ１８２で出力された、図４のような血行動態を測定するためのデータを見ることによって、投薬量の管理や投薬種の変更をすることができる。投薬量や投薬種の相違によって、体位とＰＷＴＴ値の相関関係が異なってくるからである。

また、無呼吸症候群の検査中に、プリンタ１８２で出力された、図４のような血行動態を測定するためのデータを見ることによって、どのような体位になったときに無呼吸になっているのかがわかる。

さらに、プリンタ１８２で出力された、図４のような血行動態を測定するためのデータを見ることにより、高血圧症の進行度合い、動脈硬化の進行度合いを知ることもできる。

データ演算部１６０が出力した、血行動態を測定するためのデータを記憶装置１８６に記憶させておき、適宜、各疾患専用の解析プログラムで、そのデータを分析することによって、各疾患の有無や進行度合いを解析することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、これらは本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で、上記実施形態とは異なる種々の態様で実施することができる。

１００ 血行動態測定装置、
１２０ ＰＷＴＴ測定部、
１２２ 測定電極、
１２４ ＳｐＯ２プローブ、
１２６ ＰＷＴＴ演算部、
１４０ 体位測定部、
１４２ 加速度センサ、
１４４ 体位認識部、
１６０ データ演算部、
１６２ 移動平均演算部、
１７０ 制御部、
１８０ データ出力部、
１８２ プリンタ、
１８４ ディスプレイ、
１８６ 記憶装置、
１９０ 操作部。

Claims (6)

1. 脈波伝播時間を測定するＰＷＴＴ測定部と、
   生体の体位を測定する体位測定部と、
   測定した前記脈波伝播時間と前記生体の体位とから血行動態を測定するためのデータを演算するデータ演算部と、
   演算した前記血行動態を測定するためのデータを出力するデータ出力部と、を有し、
   前記データ演算部は、前記脈波伝播時間の移動平均を演算する移動平均演算部を有し、
   前記データ出力部は、前記生体の体位の変化と前記脈波伝播時間の移動平均の変化との相関関係をグラフ化し、前記血行動態を測定するためのデータを出力する、血行動態測定装置。
2. 前記ＰＷＴＴ測定部は、
   心電信号を取得する電極と、
   脈波を取得するプローブと、
   取得した前記心電信号と前記脈波とから前記脈波伝播時間を演算するＰＷＴＴ演算部と、
   を有する請求項１に記載の血行動態測定装置。
3. 前記心電信号を取得するためのサンプリング速度は４ｍｓｅｃ以下、及び前記脈波を取得するためのサンプリング速度は８ｍｓｅｃ以下、である請求項２に記載の血行動態測定装置。
4. 前記体位測定部は、
   前記生体に装着し体位に応じた信号を出力する加速度センサと、
   前記加速度センサが出力する信号を用いて前記生体の体位を認識する体位認識部と、
   を有する請求項１から３のいずれかに記載の血行動態測定装置。
5. 脈波伝播時間と生体の体位とを測定する測定段階と、
   測定した前記脈波伝播時間と前記生体の体位とから血行動態を測定するためのデータを演算する演算段階と、
   演算した前記血行動態を測定するためのデータを出力するデータ出力段階と、を含み、
   前記演算段階は、前記脈波伝播時間の移動平均を演算する段階を含み、
   前記出力段階は、前記生体の体位の変化と前記脈波伝播時間の移動平均の変化との相関関係をグラフ化して、前記血行動態を測定するためのデータを出力する、血行動態測定方法。
6. 前記脈波伝播時間を測定するために用いる、心電信号を取得するためのサンプリング速度は４ｍｓｅｃ以下、及び脈波を取得するためのサンプリング速度は８ｍｓｅｃ以下、である請求項５に記載の血行動態測定方法。