JPH02305545A - 動脈伸展性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は動脈伸展性測定装置、特に簡易な方法で動脈伸
展性を直接測定することのできる動脈伸展性測定装置に
関する。

〔従来の技術〕

循環器疾患の診断には、血圧測定や脈波解析とともに、
動脈の伸展性を知ることか極めて有効である。健康人の
動脈は、管壁が柔らかく伸展性が大きいが、動脈硬化症
の患者の管壁は硬くなり伸展性が小さくなる。従来、こ
のような動脈伸展性の測定は、脈波の伝播速度を測定す
るという間接的な方法によって行っていた。すなわち、
動脈硬化が起こると、脈波の伝播速度が速くなるという
性質を利用して、頚動脈姑よび大腿部の股動脈に脈波セ
ンサを置き、両者間における脈波の伝播速度の測定を行
い、この伝播速度から動脈伸展性の判断をしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の動脈伸展性の測定は、脈
波センサを心臓近くおよび大腿部に取り付ける必要があ
るため、測定作業が煩わしいという問題がある。また、
脈波の伝播速度から間接的に動脈伸展性を推定するとい
う方法であるため、正確な測定ができないという問題が
ある。

そこで本発明は、簡易な方法で動脈伸展性を直接測定す
ることのできる動脈伸展性測定装置を提供することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本願第１の発明は、動脈伸展性測定装置において、 動脈の被測定部位を阻血するための阻血嚢と、この被測
定部位における阻血状態が解かれる阻血臨界圧を測定す
る手段と、 被測定部位の心拡張期圧を測定する手段と、被測定部位
における脈波に基づく阻血嚢の圧力変動を検出する手段
と、 検出された圧力変動の波高値を、阻血臨界圧と心拡張期
圧との差で除すことにより、動脈伸展度を求める手段と
、 を設けるようにしたものである。

本願第２の発明は、動脈伸展性測定装置において、 動脈の被測定部位を阻血することができる前方嚢と、こ
の前方嚢より容量が大きく、この前方嚢の下流側に設け
られた中央嚢と、この中央嚢より容量が小さく、この中
央嚢の下流側に設けられた後方嚢と、の３つの嚢を有し
、中央嚢と後方嚢とが内部において接続されている縛帯
と、前方嚢に生じる圧力変動を、前方脈波として検出す
る前方センサと、 前方脈波の検出時から所定の遅延時間だけ遅れて、後方
嚢に生じる圧力変動を、後方脈波として検出する後方セ
ンサと、 前方脈波を、上述の遅延時間だけ遅らせて後方脈波の上
に重ね、両脈波の下部波形が所定の精度で一致している
か否かを判定する一致判定手段と、容置の基準内圧を、
十分に高い値から徐々に減少させてゆき、後方センサが
はじめて出力を発生した時点の基準内圧値を阻血臨界圧
として記録する阻血臨界圧検出手段と、 容置の基準内圧を、阻血臨界圧から徐々に減少させてゆ
き、一致判定手段が一致を示した時点の基準内圧値を心
拡張期圧として記録する心拡張期圧険出手段と、 所定時点において検出された前方脈波の波高値を、記録
された阻血臨界圧と心拡張期圧との差で除すことにより
、動脈伸展度を求める手段と、を設けるようにしたもの
である。

本願第３の発明は、上述の動脈伸展性測定装置において
、 一致判定手段が、前方脈波の立ち上がり部位と後方脈波
の立ち上がり部位とが合うように両脈波を重ね、両脈波
の大動脈弁閉鎖痕圧より下部の波形が所定め精度で一致
しているか否かを判定するようにしたものである。

本願第４の発明は、上述の動脈伸展性測定装置において
、 阻血臨界圧検出手段および心拡張期圧険出手段が、それ
ぞれ目的とする基準内圧が得られた時点で、阻血嚢およ
び各検出嚢の基準内圧の減少を暫時停止させ、それぞれ
目的とする基準内圧が得られたことを確認する動作を行
うようにしたものである。

〔作　用〕

本願発明によれば、被測定部位における阻血臨界圧と心
拡張期圧とが求められる。この両者の差は、脈波の有無
に対応して動脈内に生じる圧力差ΔＰに相当する。一方
、被測定部位における脈波に基づく阻血嚢の圧力変動が
検出されるが、この圧力変動は動脈管の膨張度ｅに相当
する。すなわち、圧力差ΔＰを動脈壁に与えたときに、
この動脈管は膨張度ｅだけ膨らんだことになる。ここて
、Ｅ−ｅ／ΔＰなる値を求めれば、このＥは動脈伸展度
を示す指標になる。

本願発明では、上述の阻血臨界圧と心拡張期圧とを求め
るために、３つの嚢を有する縛帯を用いている。容置の
圧力を十分高い状態から徐々に減少させてゆき、一番上
流側にある前方嚢による阻血が解かれた時点の圧力が阻
血臨界圧として求められる。また、前方嚢と後方嚢とで
検出される脈波の下部が一致した時点の圧力が心拡張期
圧として求められる。このような心拡張期圧の求め方は
、本願発明者によって提案された新規な方法である。

〔実施例〕

以下、本発明を図示する実施例に基づいて説明する。第
１図は、本発明の一実施例に係る脈波検出装置の基本構
成を示すブロック図である。この装置は、大きく分けて
、装置本体１００（一点鎖線で囲んで示す）と縛帯２０
０との２つの構成部分よりなる。縛帯２００は、前方嚢
２１０（破線で示す）、中央嚢２２０（一点鎖線で示す
）、後方嚢２３０（二点鎖線で示す）、の３つの独立し
た嚢を有する。中央嚢２２０と後方嚢２３０とは、接続
路２２５において互いに接続されている。本実施例の場
合、縛帯の総幅４７−１４ｃｍに対して、容置の幅は、
ρ１−１．　５ｃｍ、　ｆｌ　２−１０ｃｍ、ｇ３−２
．　５ｃｍ程度である。後述するように、中央嚢２２０
は脈波に対するローパスフィルターとしての機能を果た
す必要があるため、前方嚢２１０および後方嚢２３０に
比べて幅を大きくする。前方嚢２１０から外部には空気
を通すための導管２４０が伸びており、後方嚢２３０か
ら外部には同様に導管２５０か伸びている。この縛帯２
００は、第２図に示すような向きに、上腕部に着用して
用いることになる。このように着用した状態で、容置に
空気を入れて圧力をかけると、第３図に示す断面図のよ
うに、動脈３００は容置によって押圧される。圧力を十
分高くしてやると、動脈３００は完全に阻血される。こ
の場合、図の左方から伝播してくる脈波は、まず前方嚢
２１０に衝突して阻まれる。嚢内圧力を少し下げると、
この脈波の高周波成分がこの前方嚢２１０を通過して中
央嚢２２０に衝突するが、中央嚢２２０は容量が大きい
ために、脈波の伝播はこの中央嚢２２０に阻まれて後方
嚢２３０にまでは伝わらない。ただし、後方嚢２３０は
接続路２２５を介して中央嚢２２０に接続されているの
で、脈波の高周波成分が中央嚢２２０に衝突すると、接
続路２２５を通じて若干の圧力変動が後方前２３０にも
現れる。更に圧力を減少させて脈波が中央嚢２２０を通
過できるようになると、この通過した脈波は後方前２３
０に衝突するようになる。こうなると、衝突によるはっ
きりとした圧力変動が後方前２３０に現れる。

一方、装置本体１００は次のような構成になっている。

まず、導管２４０が接続されている管路１０２には前方
センサ１１０が、導管２５０が接続されている管路１０
１には後方センサ１２０が設けられている。前方センサ
１１０は前方嚢２１０の圧力を測定し、後方センサ１２
０は後方前２３０の圧力を測定する。いずれも脈波の周
波数帯域を十分に検出できるように設計されている。前
方センサ１１０が検出したアナログ信号は、増幅器１１
１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１１２によってデジタル信
号に変換され、ＣＰＵ１３０に与えられる。同様に、後
方センサ１２０が検出したアナログ信号は、増幅器１２
１で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１２２によってデジタル信
号に変換され、ＣＰＵ１３０に与えられる。導管２４０
が接続されている管路１０２には、エアポンプ１４０お
よびリークバルブ１５０が接続されている。このエアポ
ンプ１４０およびリークバルブ１５０は、ＣＰＵ１３０
によって制御される。管路１０１と管路１０２とは連結
されており、また、中央嚢２２０と後方前２３０とは接
続路２２５て連結されている。したがって、３つの嚢は
、本来、すべて同じ圧力に保たれることになる。ただし
、中央嚢２２０は容量が大きいため、周波数の高い圧力
変動は前方嚢２１０および後方前２３０に脈波が直接衝
突したときにのみ現れる。このため、前方センサ１１０
および後方センサ１２０は、それぞれ導管２４０および
導管２５０の近傍に接続するのが好ましい。なお、ＣＰ
Ｕ１３０には、データを記憶するためのメモリ１６０、
データを表示するための表示装置１７０、およびデータ
を出力するためのプリンタ１８０が接続されている。

さて、この縛帯２００に到達する脈波の源は、心臓近く
における大動脈波である。そこでこの大動脈波がどのよ
うなものかを簡単に説明しておく。

第４図にこの大動脈波の基本的な波形を示す。この図の
ように、脈波はいずれも横軸を時間軸、縦軸を圧力軸に
とって示される。この大動脈波は、心臓近傍における血
圧変動を示す波形であり、心臓の動きをそのまま表現し
ている。第４図において、時刻ｔ１までは心臓は拡張期
であり、圧力は心拡張期圧ＤＰとなる。時刻ｔ１〜ｔ２
にかけて心臓が収縮運動を行い、心収縮期圧ＳＰまで圧
力は上昇する。続いて、心臓は拡張運動に転じるが、時
刻ｔ３において大動脈弁が閉じるため、時刻ｔ４に小さ
な山が現れる。この山は大動脈弁閉鎖痕と呼ばれる。そ
の後、時刻ｔ４’〜ｔ５にかけて圧力は徐々に減少し、
再び心拡張期圧ＤＰに戻る。

このような圧力変動が、心臓の１鼓動ごとに現れ、それ
が心臓から動脈を伝わって脈波として全身へと伝播され
てゆく。しかしながら、このようにして心臓で発生した
脈波は、末梢への伝播にともなって波形を変えてゆく。

第５図にこの様子を示す。

波形ＷＡ−ＷＦは、心臓の大動脈弁の直上位置から末梢
へそれぞれＯｃｍ〜５０ｃｍ離れた部位における脈波を
、血管カテーテル測定法で測定した結果である。ここで
、波形ＷＡが第４図に示す心臓近傍の大動脈波に相当す
る。このように末梢にゆくにしたがって、高周波成分が
伸びてきており、最大血圧値ＴＯＰが増大してくること
がわかる。これは末梢にゆくほど血管が細くなり抵抗が
増すためと考えられる。なお、ここでＭＶＰは大動脈閉
鎖展圧である。このように、脈波は末梢にゆくにしたが
って波形を変えてしまうため、上腕部において縛帯２０
０が受ける脈波（たとえば脈波ＷＦ）は、心臓近傍の大
動脈波とはかなり異なるものとなる。

続いて、本装置による動脈伸展性の測定原理を第６図を
用いて説明しよう。いま、第６図（ａ）に示すように、
風船の口にエアポンプを取り付け、風船内の空気圧が一
部値ａになるようにエアポンプを制御していたとする。

ここで、このエアポンプによる注入空気圧を第７図に示
すように制御してみる。すなわち、時刻ｔ１まては、空
気圧をａに維持しておく。第６図（ａ）に示す状態は、
この時刻ｔ１までの状態である。ここで、時刻ｔ１〜ｔ
２にかけて圧力をａ　−ｂにまで上昇させると、風船は
第６図（ｂ）に示すように膨張する。続いて、時刻ｔ２
〜ｔ３にかけて圧力をもとどおりａに戻すと、時刻ｔ３
では、風船は第６図（ａ）に示す状態に収縮することに
なる。ここで、第６図（ｂ）に示すような最大膨張時（
時刻ｔ２）における膨張度を考えると、これは風船を構
成しているゴムの伸展性によって変わることがわかるで
あろう。たとえば、伸展性の大きな柔らかいゴム風船で
あれば、第６図（ｂ）のように膨張度ｅ１はかなり大き
なものになるが、伸展性の小さな硬いゴムであれば、同
図（Ｃ）のように膨張度ｅ２はこれより小さくなる。し
たがって、ゴム風船の伸展性は、この膨張度ｅによって
表すことができる。ただし、この膨張度ｅは注入空気圧
によっても変わる要素であるから、伸展性を議論するた
めには、注入空気圧の圧力差も考慮しなければならない
。すなわち、どれたけの圧力差によって、どれたけ膨張
したかという度合いを求める必要がある。そこで、伸展
度Ｅを次のように定義する。

Ｅｍｅ／ΔＰ ここで、ｅは膨張度、ΔＰは膨張を誘発した圧力差であ
る。第６図および第７図に示す例では、圧力差ΔＰ−（
ｂ−ａ）である。したがって伸展度Ｅは、第６図（ｂ）
に示す風船では、 Ｅ−ｅｌ／（ｂ−ａ） であり、同図（Ｃ）に示す風船では、 Ｅ−ｅ２／（ｂ−ａ） である。

さて、上述のモデルにおいて、風船を動脈、エアポンプ
を心臓、第７図に示す波形を脈波と考えれば、このモデ
ルを循環器系のモデルとみなすことができることが理解
できよう。動脈は第７図に示すような脈波の到来のたび
に、膨張と収縮を繰り返しているものと考えられる。し
たがって動脈の伸展度Ｅも、膨張度ｅを圧力差ΔＰで除
すことによって表せる。本発明の装置は、この原理に従
って動脈伸展性の測定を行うのである。

それでは、第１図に示す装置による基本動作を説明しよ
う。第８図は、この基本動作を説明するグラフである。

なお、実際の動作はこの第８図に示す基本動作とは若干
異なるが、ここでは説明の便宜上、まずこの第８図に示
す基本動作の説明を行い、実際の動作については後述す
る。前述のように、この装置はエアポンプ１４０とリー
クバルブ１５０とを有し、容置２１０〜２３０の圧力を
制御することができる。すなわち、圧力を増加させる場
合には、エアポンプ１４０を動作させて嚢内に空気を送
りこみ、圧力を減少させる場合には、リークバルブ１５
０を開けて嚢内の空気をリークさせることができる。　
測定にあたっては、被測定者の上腕部に第２図に示すよ
うに縛帯２００を着用させ、測定開始スイッチ（図示せ
ず）を押す。

第８図のグラフは、測定開始後の嚢内圧力の変化を示す
ものである。すなわち、測定開始後、ＣＰＵ１３０がエ
アポンプ１４０を起動し、嚢内に空気を送り込んで圧力
を徐々に増加させる（グラフの点Ａ〜）。容置２１０〜
２３０は次第に動脈を圧迫し、やがて完全に阻血する圧
力にまで達する（点Ｂ）。このときの縛帯２００と動脈
３００との関係を現す断面図を第９図に示す。図の左側
が心臓、右側が末梢であり、脈波は左から右に伝わるは
ずである。しかしながら、グラフの点Ｂにおける圧力で
は、脈波は前方嚢２１０によって阻止され、第９図の矢
印Ａ１の位置まで伝播してから押し戻される。続いてＣ
ＰＵ１３０は、リークバルブ１５０を少しずつ開けて圧
力をゆっくりと減少（たとえば３ｍｍＨｇ／ｓｅｅ　）
させてゆく　（点Ｂ〜）。すると、ある圧力値Ｐｃにお
いて、第９図の矢印Ａ２に示すように、脈波の高周波成
分が前方嚢２１０を通過し中央嚢２２０に衝突するよう
になる。これがグラフの点Ｃである。中央嚢２２０は前
方嚢２１０よりも幅が広く、容量が大きいため、この脈
波は中央嚢２２０を通過することはまだできない。この
状態は第１０図（ａ）にも示されている。ここから更に
圧力を下げてゆくと、グラフの点りにおいてコロトコフ
音が発生する。グラフ内の波形には、点りから徐々に圧
力を減少させていったとき、各圧力値に対応して得られ
るコロトコフ音の振幅を示すものである。このように点
りを過ぎるとコロトコフ音が発生するのは、第１０図（
ｂ）に示すように、脈波の一部３１０が中央嚢２２０の
圧力に抗してここを通過し始めるためである。この点り
に対応する圧力が心収縮期圧ＳＰに相当することが知ら
れている。点りから更に圧力を減少させてゆくと、第１
０図（Ｃ）に示すように脈波は更に通過しやすくなり、
点Ｅにおいてコロトコフ音が最大になる。以後、コロト
コフ音は次第に減少し、点Ｆに達すると音は非常に小さ
くなり、はぼ一定の振幅が続く。この点Ｆに対応する圧
力が心拡張期圧ＤＰに相当することが知られており、第
１０図（ｄ）の状態に対応する。更に圧力を点Ｇまで減
少させてゆくと、第１０図（ｅ）の状態になり、嚢が動
脈３００から浮いた状態となる。

以上のように、第８図のグラフにおいて、ひと゛まず点
Ａ〜点Ｂまで圧力を上げ、点Ｂから点Ｇまて圧力を徐々
に下降させてゆくのが、この装置の基本動作であるが、
ここでこのグラフの各点において、前方センサ１１０お
よび後方センサ１２０にどのような出力が得られるかを
説明する。前方嚢２１０の圧力変動は前方センサ１１０
により、後方嚢２３０の圧力変動は後方センサ１２０に
より、それぞれ検出されることは前述のとおりである。

また、中央嚢２２０の圧力変動は、接続路２２５を介し
て後方嚢２３０に伝達されるので、これもまた後方セン
サ１２０によって検出されることになる。ただし、中央
嚢２２０は容量か大きいため、圧力変動の高周波成分の
検出はされず、後方センサ１２０で検出される波形はな
まったものとなる。

まず、前方センサ１１０の出力について考えよう。第９
図に示すように、前方嚢２１０は最も上流にあるため、
この嚢には常に心臓側からの脈波が衝突することになる
。したがっで、各嚢による阻血状態にかかわりなく、前
方センサ１１０は常に上腕部における脈波、たとえば第
１１図（ａ）に示すような脈波を検出することになる。

したがって、点８〜点Ｆまでの区間では、前方センサ１
１０は常にこの上腕部の脈波を検出することになる。

なお、点Ｆ〜点Ｇまでの区間は、第１０図（ｅ）に示す
ように、前方嚢２１０が動脈３００から浮いた状態にな
ってしまうため、脈波は完全な形では前方嚢２１０に伝
達されず、前方センサ１１０の出力は徐々に小さくなる
。

次に、後方センサ１２０の出力について考えよう。点８
〜点Ｃまでの区間では、脈波はすべて前方嚢２１０によ
って阻止されてしまうため、後方センサ１２０は全く脈
波の検出を行うことはできない。ところが、点Ｃでは第
１０図（ａ）の矢印に示すように、脈波の一部が前方嚢
２１０を通過し、中央嚢２２０に衝突するため、後方セ
ンサ１２０に何らかの出力が得られる。ただし、前述の
ように中央嚢２２０は容量が大きく、しかも後方嚢２３
０に脈波が直接衝突したわけではないので、この出力は
たとえば第１１図（ｂ）のように、かなりなまったゲイ
ンの小さな波形として得られる。いずれにせよ、グラフ
の点Ｃは、後方センサ１２０が何らかの出力を初めて検
出した点として認識できる。そして、点りに至ると、第
１０図（ｂ）に示すように、脈波の一部が中央嚢２２０
を通過して後方嚢２３０に直接衝突するので、後方セン
サ１２０はよりシャープで大きな出力を検出することに
なる。そして、点０〜点Ｆへゆくに従って、中央嚢２２
０を通過する脈波の割合が多くなり、後方センサ１２０
の出力はだんだんと大きくなってくる。そして、点Ｆに
おいて後方センサ１２０の出力は最大となる（コロトコ
フ音の振幅は点Ｅにおいて最大となるが、後方センサ１
２０の出力は点Ｆにおいて最大となる点に注意すべきで
ある）。

以下、点Ｆ〜点Ｇまでの区間は、第１０図（ｅ）に示す
ように、後方嚢２３０が動脈３００から浮いた状態にな
るため、出力は徐々に減少してゆく。

第１２図は、第８図のグラフの点０〜点Ｇの区間におい
て検出される種々の脈波を示す図である。

図の実線で示す波形が後方センサ１２０で検出される後
方脈波を示し、破線で示す波形が前方センサ１１０て検
出される前方脈波（第５図の脈波ＷＦに相当）を示す。

また、各脈波の上の符号は、各脈波が第８図のグラフの
各点において検出された脈波であることを示す。符号の
ついていない脈波は、これらの中間点において検出され
た脈波である。実線で示す後方脈波に着目すると、点り
から徐々に圧力を減少させてゆくと、検出される後方脈
波の振幅は次第に大きくなってくる。そして、前述のよ
うに点Ｆに到達したときに脈波の振幅は最大となり、以
下脈波の振幅は減少してゆく。一方、破線で示す前方脈
波に着目すると、点りから徐々に圧力を減少させていっ
ても、検出される後方脈波の振幅は変化しない。これは
前述のように、阻血状態にかかわりなく前方嚢２１０に
は脈波が検出されるからである。しかし、点Ｆを過ぎる
と脈波の振幅は減少してゆく。これも前述のように前方
嚢２１０が動脈３００から浮いた状態になってゆくから
である。ここで、点Ｆにおける実線の脈波を破線の脈波
と比べてみると、ちょうど高周波成分がカットされてい
ることがわかる。この点Ｆにおいては、縛帯２００と動
脈３００との関係が第１０図（ｄ）のような状態になっ
ていると考えられる。すなわち、縛帯２００の内圧と動
脈の心拡張期圧ＤＰとが拮抗しており、脈波が中央前２
２０を十分に通過することができ、後方嚢２３０にも十
分な衝撃を与えることができるのである。

縛帯２００の圧力がこれより高いと、同図（ａ）〜（Ｃ
）のように、脈波が中央前２２０を十分に通過すること
ができず、後方嚢２３０には十分な衝撃が加わらないの
である。また、縛帯２００の圧力がこれより低いと、同
図（ｅ）のように、後方嚢２３０が動脈３００から離れ
てしまうため、脈波が中央前２２０を十分に通過したと
しても、後方嚢２３０に十分な衝撃が加わらないのであ
る。

ここで、混乱のないように、前方センサ１１０および後
方センサ１２０が検出する圧力値について少し触れてお
く。この圧力値は、それぞれ前方嚢２１０および後方嚢
２２０の嚢内圧力であることには違いはないが、この嚢
内圧力は基準内圧と変動圧との２つの性質の圧力に分け
て考えることができる。基準内圧とは、第８図のグラフ
で示される圧力であり、この装置では点Ｂから点Ｇに至
るまで徐々に減少されてゆく。これに対して変動圧とは
、脈波の到来ごとに誘起される圧力変動であり、第１２
図に示されるような波形をとる。結局、各センサの検出
する圧力値は、この基準内圧と変動圧とが重畳された圧
力値ということになる。

すなわち、第１２図に示される波形は、実際には第８図
のグラフの上に重畳された形で検出されるのである。

さて、ここでもう一度、風船のモデルで説明した基本原
理に戻ってみよう。風船のモデルによれば、動脈の伸展
度Ｅは、膨張度ｅと圧力差ΔＰとを測定できれば、Ｅ−
ｅ／ΔＰによって求めることができた。実は、第８図の
グラフに示したこの装置の基本動作において、これらが
求まっているのである。まず、膨張度ｅであるが、これ
は前方センサ１１０の出力波形の波高値りとして与えら
える。前述のように、前方センサ１１０の出力は、第１
１図（ａ）のようなものになるが、この圧力変動の波高
値りを膨張度ｅを示す値として使うのである。前方セン
サ１１０の出力は、第１２図に示したように、本来は点
Ｆｌｊｐるまては一定のはずであり、点８〜点Ｆのどの
時点の出力を用いてもかまわない。しかしながら、実際
にはこの出力には若干の差が生じるため、本実施例の装
置では、点Ｆの時点における出力を用いている。点Ｆに
おける装置と動脈３００との関係は、第１０図（ｄ）に
示す状態となっている。この状態で、脈波が前方嚢２１
０の直下を通過するときに、前方センサに第１１図（ａ
）のような圧力変動が得られるわけであるが、この圧力
変動は動脈３００の管壁の半径方向の膨張の度合いに関
係した量になることが理解できよう。動脈３００の管壁
が柔らかければ、管は大きく膨張し、前方嚢２１０を大
きく圧迫し、大きな圧力変動を生じさせることが想像で
きよう。

一方、圧力差ΔＰは、どのようにして求めればよいので
あろうか。結論を先に言えば、第８図のグラフにおいて
、点Ｃにおける圧力値Ｐｃと点Ｆにおける圧力値Ｐｆと
の差を、ΔＰとして用いることができるのである。すな
わち、第７図のモデルにおける空気圧ａ、　　ｂが、圧
力値Ｐｆ、Ｐｃに相当することになる。前述のように、
点Ｆにおける圧力値Ｐｆは、心拡張期圧ＤＰに等しいこ
とが知られており、この心拡張期圧ＤＰは脈波のないと
きの動脈管が膨張していない状態の圧力である。

したがって、点Ｆにおける圧力値Ｐｆが、風船のモデル
における空気圧ａに相当することは容易に理解できよう
。これに対し、空気圧すに相当する圧力か何であるかを
考察すると、これは脈波のピークによって動脈管が最大
に膨張した瞬間の圧力である。ここで、第９図を参照し
ながら、点Ｃにおける圧力＠ＰＣのもつ意味を考えてみ
る。前方嚢２１０の圧力Ｐ２が動脈３００内を伝播する
脈波のピーク圧力Ｐ１より高いときは、脈波はすべて矢
印Ａ１に示すように前方嚢２１０によって押し戻されて
しまう。ところが、嚢内圧Ｐ２を徐々に減少させてゆき
、脈波のピーク圧Ｐ１が嚢内圧Ｐ２を越えることになる
と、越えた分の脈波が矢印Ａ２に示すように前方嚢２１
０を通過することになる。点Ｃにおける圧力値Ｐｃは、
この臨界状態における嚢内圧であり、阻血臨界圧と呼ぶ
ことができる。すなわち、前方嚢２１０の圧力が阻血臨
界圧Ｐｃになったとき、矢印Ａ３で示す脈波のピーク圧
と矢印Ａ４て示す嚢内圧とは拮抗した状態にあると言え
る。結局、阻血臨界圧Ｐｃは動脈３００内を伝播してき
た脈波の圧力のピーク値と等しいことになる。

以上をまとめると、動脈圧ははじめの心拡張期圧ＤＰ（
圧力Ｐｆ）から、脈波の到来によって阻血臨界圧Ｐｃに
まで上昇し、脈波か去ってから再び心拡張期圧ＤＰの状
態に戻るという過程を繰り返すことになる。そして、こ
の圧力差ΔＰ−Ｐｃ−Ｐｆに起因して、動脈は半径方向
に波高値りに応じた膨張度で膨張したことになる。結局
、阻血臨界圧Ｐｃ、心拡張期圧Ｐｆ、および前方センサ
２１０の出力の波高値りが求まれば、動脈の伸展度Ｅは
、 Ｅ−ｈ／　（Ｐｃ−Ｐ　ｆ） によって求まることになる。そこで、この３つのＩｆｉ
ｈ、Ｐｃ、Ｐｆを求めるための具体的な動作を以下に説
明する。

まず、前方センサ２１０の出力の波高値りの求め方を説
明する。前方センサ２１０の出力は、前述のように増幅
器１１１およびＡ／Ｄ変換器１１２を介してＣＰＵ１３
０に与えられており、必要があればその波形をメモリ１
６０に記憶できる。

したがって、ＣＰＵ１３０はこの波形から、その波高値
りを演算によって容易に求めることができる。なお、前
述のよ、うに、この実施例では第８図のグラフの点Ｆの
時点における波高値りを演算で求めている。

続いて、阻血臨界圧Ｐｃの求め方を説明する。

第８図に示す基本動作において、点Ｃに到達したことは
後方センサ１２０が初めて第１１図（ｂ）に示すような
何らかの出力を発生することによって認識できることは
既に述べた。しかしながら、実際の測定では、点Ｃに到
達する以前に後方センサ１２０が出力を生じることが起
こりつる。たとえば、心臓がたまたま不整脈を発し、た
またまその１脈波だけ振幅が大きかった場合、点Ｃに到
達する以前であっても、この振幅の大きな脈波が前方嚢
２１０を通り抜け、後方センサ１２０に出力を生じさせ
る可能性がある。そこで、本実施例の装置では、実際に
は第８図のグラフに示す動作ではなく、第１３図（ａ）
のグラフに示す動作を行っている。この動作では、後方
センサ１２０が初めて出力を発生すると、その時点で基
準内圧の減少を暫く停止しく点０〜点Ｃ′）、前方セン
サ１１０と後方センサ１２０の出力の比較を行うのであ
る。

第１３図（ａ）の部分りの拡大図を同図（ｂ）に示す。

・　ここで一点鎖線で示すのが基準内圧、破線で示すの
が前方センサ１１０の出力、実線で示すのが後方センサ
１２０の出力である。このように、本当に点Ｃに到達し
ているのであれば、破線で示す前方センサ１１０の出力
波形に同期して（位相は少し遅れるカリ、同じ数のなま
った出力波形が実線で示す後方センサ１２０の出力にも
現れるはずである。この例では、５回分の波形について
同期を認識し、点Ｃに到達していることを確認している
。

もし、同期した波形が同じ数だけ現れなかったら、不整
脈の発生により点Ｃに到達する前に後方センサ１２０に
たまたま出力が現れたと判断することができ、基準内圧
の減少を続行することになる。

こうして点Ｃにおける阻血臨界圧Ｐｃを正確に求めるこ
とができる。

続いて、心拡張期圧ＤＰ（圧力Ｐｆ）の求め方を説明す
る。この実施例では、第１３図（ａ）のグラフに示すよ
うに、点Ｃ′から更に基準内圧を減少させてゆき、点Ｆ
に到達したことを特別な方法によって認識している。こ
の認識方法は、新規な発見に基づくものであり、以下に
この方法を第８図に示す基本動作に基づいて詳述する。

はじめに、基準内圧が心拡張期圧ＤＰでないときに（す
なわち、第８図に示すグラフの点Ｆ以外の区間）、どの
ような前方脈波および後方脈波が得られるかを述べる。

前述したように、第１２図は、第８図の点０〜点Ｇの区
間において検出される種々の脈波を示す図である。図の
実線で示す波形が後方センサ１２０で検出される後方脈
波を示し、破線で示す波形が前方センサ１１０て検出さ
れる前方脈波を示す。また、各脈波の上の符号は、各脈
波が第８図のグラフの各点において検出された脈波であ
ることを示し、符号のついていない脈波は、これらの中
間点において検出された脈波である。実線で示す後方脈
波に着目すると、点りから徐々に圧力を減少させてゆく
と、検出される後方脈波の振幅は次第に大きくなってく
る。そして、点Ｆに到達したときに脈波の振幅は最大と
なり、以下脈波の振幅は減少してゆく。一方、破線で示
す後方脈波に着目すると、点りから徐々に圧力を減少さ
せていっても、検出される後方脈波の振幅は変化しない
ことは既に述べた。ここで、点Ｆにおける実線の脈波を
破線の脈波と比べてみると、ちょうど高周波成分がカッ
トされていることがわかる。この点Ｆにおいては、縛帯
２００と動脈３００との関係が第１０図（ｄ）のような
状態になっていると考えられる。すなわち、縛帯２００
の基準内圧と動脈の心拡張期圧ＤＰとが拮抗しており、
脈波が中央嚢２２０を十分に通過することができ、後方
嚢２３０にも十分な衝撃を与えることができるのである
。縛帯２００の圧力がこれより高いと、同図（ａ）〜（
Ｃ）のように、脈波が中央嚢２２０を十分に通過するこ
とができず、後方嚢２３０には十分な衝撃が加わらない
のである。また、縛帯２００の圧力がこれより低いと、
同図（ｅ）のように、後方嚢２３０が動脈３００から離
れてしまうため、脈波が中央嚢２２０を十分に通過した
としても、後方嚢２３０に十分な衝撃が加わらないので
ある。

さて、もう−変節１２図に注目してみよう。この第１２
図は、縛帯の基準内圧が点Ｆに到達したか否かの判定、
すなわち圧力値が心拡張期圧ＤＰまで減少したか否かの
判定を行うための有効な方法を示唆している。すなわち
、点Ｆにおいて検出した前方脈波（破線）と後方脈波（
実線）は、下部がぴったりと一致しているのである。逆
に言えば、両脈波の下部が一致したとすれば、その時点
の縛帯の基準内圧は心拡張期圧ＤＰであるということが
言える。これは本願発明者が見出した新規な事実である
。この理由についての厳密な理論解析を行うことは困難
であるが、中央嚢２２０がローパスフィルタの機能を果
たすため、心拡張期圧ＤＰで本来そのままの形で伝播す
る波形の高周波成分だけがカットされることになったも
のと本願発明者は考えている。したがって、中央１ｍ２
２０の幅（第１図のＮ２）は、このローパスフィルタの
機能を果たすだけの十分な幅が必要であるが、一般に９
ｃＩＴｌ異常あればこの機能を果たせることが実験的に
確認できた。こうして、ＣＰＵ１３０は、第８図の点Ｃ
から徐々に基準内圧を減少させてゆき、その都度、前方
センサ１１０から与えられる前方脈波と後方センサ１２
０から与えられる後方脈波とを比較し、両脈波の下部が
一致したら点Ｆに到達したと判断できる。

実際には、上述のような判断を行うためには、後方脈波
の遅延時間を考慮した両脈波の比較を行う必要がある。

すなわち、実際にはＣＰＵ１３０には、前方脈波と後方
脈波とは同時には入ってこない。なぜなら、脈波が前方
嚢２１０で検出されてから、中央嚢２２０を通過して後
方嚢２３０で検出されるまでには、通過時間ｄｔだけの
遅延時間がかかるためである。したがって、実際には同
一の時間軸上で前方脈波Ｗｆｌ〜Ｗｆ５と後方脈波Ｗｂ
ｌ〜Ｗｂ５とをそれぞれ比較すると、第１４図に示すよ
うに、両者間に遅延時間だけのずれが生じる。そこで、
ＣＰＵ１３０は、前方脈波および後方脈波の波形データ
を一時的にメモリ１６０に記憶した後、両脈波の立ち上
がり部位が一致するように前方脈波を遅延させて重畳し
、両脈波の下部を比較している。第１５図は、第１４図
における前方脈波Ｗｆ３と後方脈波Ｗｂ３との比較作業
を詳細に説明した図である。後方脈波Ｗｂ３は前方脈波
Ｗｆ３に対して遅延時間ｄｔだけ遅れているが、両脈波
の立ち上がり部位を一致させるように前方脈波Ｗｆ３を
Ｗｆ３’にまで移動させ、脈波Ｗｆ３’　とＷｂ３との
下部を比較している。

この実施例では、下部として、大動脈弁閉鎖展圧ＭＶＰ
より下の波形のみの比較を行っている。第１５図の例で
は、ＭＶＰ以下の波形は完全に一致しているが、現実に
はこのような完全一致は期待てきないため、所定誤差以
下の精度で一致した場合に「一致」と判定するようにす
るのが好ましい。

本実施例の装置では、こうして「一致」と判定　。

されると、ＣＰＵ１３０はリークバルブ１５０のリーク
動作をしばらく停止させ、このときの基準内圧をしばら
く維持させる。すなわち、第８図のグラフに示すように
、点Ｆを一瞬のうちに通過してしまうのではなく、実際
には第１３図（ａ）のグラフに示すように、点Ｆ〜点Ｆ
′まで基準内圧を心拡張期圧ＤＰ（圧力Ｐｆ）に維持す
るのである。

このグラフの部分Ｌ′の拡大図を同図（Ｃ）に示す。

ここで一点鎖線で示すのが基準内圧、破線で示すのが前
方センサ１１０の出力、実線で示すのが後方センサ１２
０の出力である。この実施例では、点Ｆ〜点Ｆ′の間に
５周期分の脈波測定を行っている。したがって、５周期
分の脈波について「一致」を確認することができ、偶然
の一致による誤りを防ぐことができる。また、破線で示
す前方センサ１１０の出力波形は、前述のように波高値
りを求めるのに用いられるが、このように５回分、の出
力波形を得れば、波高ａｈとしてその平均値をとること
ができ、精度向上が図れる。

結局、本実施例の装置は、第１３図（ａ）のグラフに示
すように縛帯２００の基準内圧を変化させることにより
、動脈伸展性の測定を行うことになる。これより、阻血
臨界圧Ｐｃ、心拡張期圧ＤＰ（Ｐｆ）、および圧力変動
の波高値りが測定され、動脈伸展度Ｅは、 Ｅ−ｈ／　（Ｐｃ−Ｐ　ｆ） なる演算によって求められ、表示装置１７０に表示され
るとともに、プリンタ１８０によって印刷される。

以上、本発明を一実施例について説明したが、本発明は
この実施例に限定されるものではない。

要するに本発明は、上腕部に縛帯を巻き、この縛帯によ
る阻血臨界圧および心拡張期圧を測定し、脈波により縛
帯に生じる圧力変動の波高値を上述の圧力差で除すこと
により動脈伸展度を求めるものである。したがって、こ
の基本的な考えに基づいた動脈伸展性の測定ができれば
、どのような装置構成を採ってもよい。また、上述の実
施例では、比較する下部波形として、大動脈弁閉鎖痕圧
ＭＶＰ以下の波形をとっているが、下部波形として別な
波形をとってもかまわない。たとえば、波高値で半分以
下の部分をとるようなこともできよう。

結局、下部波形の比較とは、中央嚢の通過によってカッ
トされた高周波成分以外の部分を比較するという意図で
あり、どの部分を比較するかは設計上、自由に変更しう
るちのである。また、心拡張期圧に達したことの認識を
、コロトコフ音によって行うことも可能である。

〔発明の効果〕

以上のとおり本発明によれば、動脈の被測定部位を阻血
することのできる縛帯を用い、阻血臨界圧、心拡張期圧
、および脈波により縛帯に生じる圧力変動の波高値、を
測定して動脈伸展度を求めることにしたため、動脈伸展
性の直接的な測定が容易にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る脈波検出装置の構成を
示すブロック図、第２図は第１図の装置における縛帯を
上腕部に装着した状態を示す図、第３図は第２図に示す
縛帯によって動脈が押圧される状態を示す断面図、第４
図は一般的な大動脈波の波形図、第５図は心臓から抹消
へ至るまでの脈波の変形を示す図、第６図は本発明によ
る動脈伸展性測定の原理を示すモデルの図、第７図は第
６図に示すモデルにおけるポンプの注入空気圧の変化を
示すグラフ、第８図は第１図に示す装置による測定原理
を説明するグラフ、第９図および第１０図は縛帯圧と脈
波の通過状態との関係を示す断面図、第１１図は第１図
に示す装置におけるセンサの出力波形を示す図、第１２
図は第１図に示す装置による前方脈波と後方脈波の比較
を示すグラフ、第１３図は第１図に示す装置による実際
の測定動作を説明するグラフ、第１４図は第１３図のグ
ラフにおける点Ｆに到達したことを認識する方法を示す
グラフ、第１５図は第１４図の部分拡大図である。 １００・・・装置本体、１０１，１０２・・・管路、２
００・・・縛帯、２１０・・・前方嚢、２２０・・・中
央嚢、２３０・・・後方嚢、２２５・・・接続路、２４
０，２５０・・・導管、３００・・・動脈、３１０・・
・脈波、ＳＰ・・・心収縮期圧、ＤＰ・・・心拡張期圧
、Ｋ・・・コロトコフ音波形。 出願人代理人　　志　　村　　　　　浩第１　図 第２図 第３図 第５図 （（：Ｌ）　　　　　　（ｂ）　　　　　　　（ｃ）第
６図 党７図 第９図 （α）（ｂ） 第１１　図 時間 第１２図 第１５図 平成２年６月２２日 ２　発明の名称 動脈伸展性測定装置 ３　補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　　所　　　神奈川県横浜市緑区青葉台二丁目３５番
８号氏　　名　　　　　松　　１）　正　　義４　代　
理　人　　　（郵便番号１４４）５　補正の対象 ６　補正の内容 （１）　　明細書第１２頁第１２行〜第１３行に、「前
方前２１０・・・のみ現れる。」とあるのを、「前方前
２１０にのみ現れ、後方嚢２３０には中央嚢２２０が濾
波した脈波が直接衝突したときにのみ圧力変動が現れる
。」と訂正する。 （２）　　明細書第１３頁第１３行に、［小さな山か現
れる。この山は」とあるのを「小さな峰が現れる。この
峰は」と訂正する。 （３）　　明細書第１４頁第９行に、「大動脈」とある
のを、「大動脈弁」と訂正する。 （４）　　明細書第１８頁第４行に、「現す」とあるの
を、「表す」と訂正する。 （５）　　明細書第２０頁第１４行に、「となる。」と
あるのを、「となる（この波形は大動脈波と等価である
）。」と訂正する。 （６）　　明細書第２３頁第９行に、「点Ｆ」とあるの
を、「第８図の点Ｆ」と訂正する。 （７）　　明細書第２３頁第１２行〜第１３行に、「後
方脈波」とあるのを、「前方脈波」と訂正する。 （８）　　明細書第２４頁第１８行に、「後方嚢２２０
」とあるのを、「後方嚢２３０」と訂正する。 （９）　　明細書第２７頁第１６行に、「示すように」
とあるのを、「示す位置まで進んだあと」と訂正する。 （１０）明細書第３０頁第１２行に、「一点鎖線」とあ
るのを、［一点鎖線（一部実線と重なっている）」と訂
正する。 （１１）明細書第３２頁第１０行に、「後方脈」とある
のを、「前方脈」と訂正する。 （」２）明細書第３２頁第１２行に、「後方脈」とある
のを、「前方脈」と訂正する。 （１３）明細書第３４頁第８行に、「異常」とあるのを
、「以上」と訂正する。 （１４）　　明細書第３６頁第１２行に、「一点鎖線」
とあるのを、「一点鎖線（一部実線と重なっている）」
と訂正する。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）動脈の被測定部位を阻血することができる阻血嚢
   と、 前記被測定部位における阻血状態が解かれる阻血臨界圧
   を測定する手段と、 前記被測定部位の心拡張期圧を測定する手段と、前記被
   測定部位における脈波に基づく前記阻血嚢の圧力変動を
   検出する手段と、 検出された前記圧力変動の波高値を、前記阻血臨界圧と
   前記心拡張期圧との差で除すことにより、動脈伸展度を
   求める手段と、 を備えることを特徴とする動脈伸展性測定装置。
2. （２）動脈の被測定部位を阻血することができる前方嚢
   と、この前方嚢より容量が大きく、この前方嚢の下流側
   に設けられた中央嚢と、この中央嚢より容量が小さく、
   この中央嚢の下流側に設けられた後方嚢と、の３つの嚢
   を有し、前記中央嚢と前記後方嚢とが内部において接続
   されている縛帯と、 前記前方嚢に生じる圧力変動を、前方脈波として検出す
   る前方センサと、 前記前方脈波の検出時から所定の遅延時間だけ遅れて、
   前記後方嚢に生じる圧力変動を、後方脈波として検出す
   る後方センサと、 前記前方脈波を、前記遅延時間だけ遅らせて前記後方脈
   波の上に重ね、両脈波の下部波形が所定の精度で一致し
   ているか否かを判定する一致判定手段と、 前記各嚢の基準内圧を、十分に高い値から徐々に減少さ
   せてゆき、前記後方センサがはじめて出力を発生した時
   点の基準内圧値を阻血臨界圧として記録する阻血臨界圧
   検出手段と、 前記各嚢の基準内圧を、前記阻血臨界圧から徐々に減少
   させてゆき、前記一致判定手段が一致を示した時点の基
   準内圧値を心拡張期圧として記録する心拡張期圧険出手
   段と、 所定時点において検出された前記前方脈波の波高値を、
   記録された前記阻血臨界圧と前記心拡張期圧との差で除
   すことにより、動脈伸展度を求める手段と、 を備えることを特徴とする動脈伸展性測定装置。
3. （３）請求項２に記載の動脈伸展性測定装置において、 一致判定手段が、前方脈波の立ち上がり部位と後方脈波
   の立ち上がり部位とが合うように両脈波を重ね、両脈波
   の大動脈弁閉鎖痕圧より下部の波形が所定の精度で一致
   しているか否かを判定するようにしたことを特徴とする
   動脈伸展性測定装置。
4. （４）請求項２に記載の動脈伸展性測定装置において、 阻血臨界圧検出手段および心拡張期圧検出手段が、それ
   ぞれ目的とする基準内圧が得られた時点で、各嚢の基準
   内圧の減少を暫時停止させ、それぞれ目的とする基準内
   圧が得られたことを確認する動作を行うことを特徴とす
   る動脈伸展性測定装置。