JPH05228155A - 心臓機能動作の非侵入監視方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 心臓血管組織のパラメーターを体外から監視
する非侵入監視方法及びその監視装置を提供する。 【構成】 頚動脈パルス波形及び大腿動脈パルス波形は
計測され、ディジタル信号に変換される。頚動脈パルス
信号または波形はその模擬大動脈回路に電圧として付加
され、またその回路部材数値は波形出力が、大腿動脈パ
ルスの電気的波形と一致するよう変更される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体心臓機能の動きを
体外から、継続的にしかも随意に監視する方法及び装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術，及び発明が解決しようとする課題】心臓
の出力は、血液量とそれによって、体の全組織に酸素及
び養分を送る、循環系統全体の重要なパラメーターであ
る。心臓病は、体細胞への養分の不足を招く心臓の出力
の低下を招く。それ故、心臓の出力の測定は、回復帰お
よび検診に、危篤状態の患者を監視する上に有用であ
る。心臓の出力は、脈はくと脈はく毎に送られる血液量
の表現として使用される。その場合、心臓の出力は、脈
はくと各脈はく毎の血液量とにより次の数式によって表
わされる。 心臓の出力または血液量は、平均血圧に直接に比例し、
また血液の流れる動脈（例えば、大動脈）の抹消抵抗に
逆比例する。

【０００３】心臓の出力変動及びその直接的読取りの困
難さから、脈はく波形から、出力と脈はく毎の血液量を
推定する方法が広く研究されてきた。マクドナルド(Mac
Donald)（１９７４年）は、上行大動脈中３〜５センチ
メートル離れて、２ケ所の血圧パルスを記録している。
この両パルスは、フーリエ分析され、見かけの相スピー
ドが脈はくと一致していることが確かめられた。この脈
はくスピードは、ウオームスレイ(Wormsley)の大動脈の
血液量と、脈はく毎の血液量（一大動脈の一サイクルご
との血液量）の計算式に適用されている。

【０００４】この方法の問題点としては、大動脈が幾何
学的に不均一な弾性特性を示すということである。この
問題を解決するため、ムスクリシュナン(Muthukrishna
n) とジャロン(Jaron) （１９７５）は、ストラノ(Stra
no)，ウエルコヴィツ(Welkowitz) およびフイッヒ(Fic
h)（１９７２）が、ウエルコヴィッツ及びフイッヒ（１
９６７）の開発した大動脈モデルを使用したのと同じ方
法で、大動脈の出力抵抗を計算するためにあるパラメー
ター最大利用技術を開発した。大動脈の入力抵抗と近似
瞬間血液量波形は、その大動脈血圧から計算される。こ
の分析によって得られる大動脈の波形は、電磁流量計を
使った波形計測値に極く等しい。しかし、血圧の二点計
測によるこの方法では、体外からの脈はく毎の血液量の
推定値を必要としている。

【０００５】大動脈の血液動態特性は、Ｒ−Ｌ−Ｃの直
線的回路によって模擬的に表現できる。今まで、研究者
によって度々、それぞれの目的にあった推定及び計算を
するため、各種の大動脈の模擬モデルが開発されてき
た。ワッツ(Watts) （１９７４）の開発した等価電気回
路に従い、大動脈血液量波形は、頚動脈入力パルス波形
から計算可能である。それに対応する心臓の出力もま
た、計算可能である。この模擬動作及び計算には、一台
のマイクロコンピューターが使用可能である。大動脈
が、ある電気回路モデルで表現可能であるということ
は、研究者に、この模擬回路を使った心臓の出力を体外
から監視する方法と装置の需要を招いてきた。

【０００６】本発明は生体心臓の機能的な出力と、心臓
血管組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視
方法及びその監視装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は前記した目的を
達成するため、次の様な特徴になっている。

【０００８】本発明の装置は生体心臓の機能的な出力及
び心臓血管組織パラメーターを体外から監視する装置に
おいて、生体の外部また頚動脈上において頚動脈パルス
を感知し、その感知した頚動脈パルス波形を頚動脈血圧
の電気的波形に変換する手段と生体外部または大腿動脈
上において、大腿動脈パルス波形を感知し、その感知し
た大腿動脈パルス波形を大腿動脈血圧の電気的波形に変
換する手段と、各電気的波形をディジタル化する電気的
波形の受容手段と、電気的パラメーター群によって、大
動脈の電気的模擬回路を決定する手段と、ディジタル化
した頚動脈血圧の電気的波形を模擬入力電圧として、上
記の電気的パラメーター群からなる模擬電気的回路に付
加する手段と、ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波
形の模擬受容回路を駆動し、上記電気的パラメーターを
可変調節する手段と、大腿動脈血圧の電気的波形を模擬
的に表す模擬回路の電気的波形出力と感知した大腿動脈
血圧の電気的波形を比較する手段と、最後に述べた二つ
の電気的波形の対応瞬時値が模擬回路電気的パラメータ
ーと一致するまで上記模擬電気的回路パラメーターを個
々に調節する手段とからなることを特徴としている。

【０００９】上記頚動脈パルス波形の感知手段と、上記
大腿動脈パルス波形の感知手段が、各々パルス波形計測
値を電気的波形に変換する圧電式パルス・トランスデユ
ーサーからなる構成とすることもできる。

【００１０】上記ディジタル化手段は１個のＡ／Ｄ変換
器からなる構成とすることもできる。

【００１１】上記模擬電気的回路を模擬的に表す手段が
コンピューターを有して構成することもできる。この場
合、上記模擬電気回路を可変調節する手段が模擬回路の
電気的パラメーターを調節するコンピューターに、手動
入力するキーボードを有して構成することもできるし、
監視ディスプレーを有する模擬電気回路の電気的出力波
形と大腿動脈血圧の電気波形の視覚的表示手段を含む構
成とすることもできる。

【００１２】上記パルス波形感知手段が、トランスデュ
ーサーを有して構成することもできる。

【００１３】上記模擬電気回路を模擬的に表す手段が模
擬プログラムを含み、生体の大動脈血液量に対応する模
擬回路の入力電流波形を得る手段とを含む構成としても
よい。

【００１４】この装置は頚動脈血圧の電気的波形と大腿
動脈血圧の電気的波形を受け記録する記憶手段を含む構
成としてもよい。

【００１５】また本発明の方法は、生体の外部又は頚動
脈上において頚動脈パルス波形を感知すること、その感
知したパルス波形を頚動脈血圧の電気的波形に変換する
こと、生体の外部又、大腿動脈上において大腿動脈パル
ス波形を感知すること、その感知したパルス波形を大腿
動脈血圧の電気的波形に変換すること、両血圧の電気的
波形をディジタル化すること、そのディジタル化した頚
動脈血圧の電気的波形を入力電圧として、各種の生理学
的パラメーターを表す電気的パラメーター群からなる模
擬大動脈電気回路群に付加すること、模擬回路の電気的
出力波形と感知した大腿動脈血圧の電気的波形を視覚的
に表示すること、最後に述べた二つの電気的波形が一致
し、それによって模擬回路が生体大動脈のモデルとなる
まで、模擬回路パラメーターを調節すること、そのモデ
ルから、大動脈血液量に相当する入力電流波形を形成す
ることからなることを特徴としている。

【００１６】この方法の感知されたパルス波形が、ディ
ジタル化される前に、一時的に蓄えられるように構成し
ても良い。

【００１７】この方法の頚動脈パルス波形及び大腿動脈
パルス波形が、生体からサンプルを採取することを含ん
で構成しても良い。

【００１８】この方法には自動的に記録手段に視覚的に
表示された波形をコピーすることを含んで構成しても良
い。

【００１９】この方法には頚動脈血圧の電気的波形を電
気的入力信号として付加する前に模擬頚動脈電気回路を
模擬的に表すことを含んで構成しても良い。

【００２０】この方法には表示された波形から生体心臓
の脈搏数計測を含んで構成しても良い。

【００２１】また、本発明の他の装置は、生体の外部又
は頚動脈上において頚動脈パルス波形を感知し、その感
知した頚動脈パルス波形を、パルス振巾から血圧に較正
用に手根計測後頚動脈血圧の電気的波形に変換する手段
と、生体の外部又は大腿動脈上において大腿動脈パルス
波形を感知し、その感知した大腿動脈パルス波形を、パ
ルス振巾から血圧に較正用に手根計測手段後再び大腿動
脈血圧の電気的波形に変換する手段と、各電気的波形を
個々にディジタル化する電気的波形の受容手段と、ディ
ジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を、模擬電圧入力
として、各種生理学的パラメーターを表す電気的パラメ
ーターからなる模擬大動脈パラメーターの電気回路に付
加する手段と、模擬電気回路を構成する手段と、ディジ
タル化された頚動脈血圧の電気的波形を受入れる模擬電
気回路を駆動し、そのパラメーターを可変調整する手段
と、大腿動脈血圧の電気的波形と感知した大腿動脈血圧
の電気的波形を模擬的に表す模擬回路の電気的出力波形
を視覚的に表示する手段と、最後に述べた二つの電気的
波形が視覚的に一致して表示されるまで、模擬回路パラ
メーターを調節する手段を有することを特徴としてい
る。

【００２２】また、本発明の他の方法は、生体心臓の機
能的な出力及び心臓血管組織のパラメーター体外から監
視する非侵入監視方法において、生体の外部又は頚動脈
上において心臓パルス波形を感知すること、その感知し
た頚動脈パルス波形をパルス振巾から血圧に較正するた
めに手根計測によって、頚動脈血圧の電気的波形に変換
すること、生体の外部又は大腿動脈上において大腿動脈
パルス波形を感知すること、その感知した大腿動脈パル
ス波形を、パルス振巾から血圧へ較正するため、再び手
根計測によって、大腿動脈血圧の電気的波形に変換する
こと、両血圧の電気的波形をディジタル化すること、そ
のディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を、各種の
生理学的パラメーターを表す電気的パラメーターからな
る模擬大動脈電気回路に模擬電気的入力として付加する
こと、大腿動脈血圧を模擬的に表す模擬回路の電気的出
力波形と、感知した大腿動脈血圧の電気的波形を視覚的
に表示すること、最後に述べた二つの波形が、視覚検査
及び比較によって一致し、それによって模擬回路が生体
大動脈モデルとして働くまで、模擬回路パラメーターを
調節すること、及びそのモデルから、大動脈血液量に相
当する入力電流波形を発生することを特徴としている。

【００２３】また、本発明のさらに他の装置は、生体の
外部又は頚動脈上において、頚動脈パルス波形を感知
し、その感知した頚動脈パルス波形を頚動脈血圧の電気
的波形に変換する手段と、生体の外部又は大腿動脈上に
おいて、大腿動脈パルス波形を感知し、その感知した大
腿動脈パルス波形を大腿動脈血圧の電気的波形に変換す
る手段と、各電気的波形をディジタル化するための電気
的波形の受容手段と、電気的パラメーターの代りに大動
脈を模擬的に表す模擬電気回路を構成する手段と、ディ
ジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を、各電気的パラ
メーターからなる上記模擬電気回路へ、模擬入力電圧と
して付加する手段と、ディジタル化した頚動脈血圧の電
気的波形を受け入れる模擬電気回路を駆動し、その電気
的パラメーターを可変調節する手段と、大腿動脈血圧の
電気的波形を模擬的に表す模擬回路の電気的出力波形
と、感知した大腿動脈血圧の電気的波形とを比較する手
段と、最後に述べた二つの電気的波形の一致が視覚検査
によって得られるまで、模擬回路パラメーターを調整す
る手段とを有することを特徴としている。

【００２４】

【作用】本発明による方法においては、大動脈には、一
組の等価パラメーター電気回路によって、模擬的に表現
される。

【００２５】この回路は市販の模擬回路プログラムを使
って一台のコンピューターで表現される。同時輪郭波形
は、患者の頚動脈及び大腿動脈上の外部から計測され
る。頚動脈パルス波形は、入力としてその等価回路に付
加される電圧として変換される。当回路の出力電圧波形
と大腿動脈パルス波形は、コンピューターのディスプレ
ーでも比較される。そこで等価回路パラメーターは、コ
ンピューターのキーボードで、両波形が最も等しくなる
まで、（例えばその視覚的に）調整される。

【００２６】当回路への入力電流は、大動脈の血液量の
数値で決定され、同時にディスプレー面に表示される。
パルス計測が、圧力ユニットによって較正されないた
め、従来の外部の心縮／拡張期の手根計測装置は、頚動
脈パルス波形入力の較正には使用不可能である。大腿動
脈波形は、頚動脈パルス波形から較正して得られる。

【００２７】本発明によると、頚動脈パルスは、感知さ
れ電気的頚動脈パルス波形に変換され、同時に大腿動脈
パルスも感知され、電気的大腿動脈パルス波形に変換さ
れる。

【００２８】両パルス波形はディジタル化される。その
頚動脈ディジタル波形は、各種生理学上のパラメーター
を示す一組の電気パラメーターで構成される模擬頚動脈
電気回路に入力電圧として付加される。大腿動脈パルス
の模擬波形回路の電圧波形出力と、計測または感知され
た大腿動脈血液量のパルス波形はディスプレーに表示さ
れる。

【００２９】模擬回路パラメーターは、その両波形の整
合が得られるまで調節される（例えば、視覚検査と比較
によって）。その模擬回路は、その時点で、生体大動脈
の代表的モデルとみなされ、大動脈血液量に対応する入
力波形は、上記モデルから計算される。

【００３０】本発明による装置においては、各々１ケの
調整フィルターと増巾回路をもつ圧電気パルストランス
デューサーが使用され、頚動脈パルスと大腿動脈パルス
の計測に使用される。そこに発生した電気的圧力信号
は、Ａ／Ｄ変換器を通してコンピューターに付加される
か、または、その代わりに、多重チャネルカセットレコ
ーダーに付加される。

【００３１】トランスデューサーを直接にＡ／Ｄ変換回
路に連結することによりバイパスすることも可能であ
る。この方法により、ディジタル信号を、分析用にコン
ピューターに模擬的に付加することが可能である。

【００３２】しかし、カセットレコーダーが使用される
場合、当装置は、Ａ／Ｄ変換器に付加される出力を発生
するが、そのＡ／Ｄ変換器は、コンピューターに適合す
る装置である。

【００３３】試験周波数は、組合されたコンピューター
のプログラムにより５０Ｈｚに設定され、その試験ポイ
ント数は、例えば、各チャネル毎に１００ケ所が可能で
ある。試料収集作業には約２秒間を要し、また患者の心
臓脈はくが１分間３０と低い場合、少なくとも一ケの完
全なパルス信号が採取される。

【００３４】上記変換器出力は、マイクロコンピュータ
ーに付加される、それは本質的にはいわゆる「ソフトウ
エアー，オッシロスコープ」としての働きが可能であ
る。カラーまた白黒の有効な図形監視装置が使用され、
その特性曲線を表示する。図形ボードは、その監視装置
ドライブ用に設けられ、Ａ／Ｄ変換器は、コンピュータ
ーに内蔵されている。プログラム可能なプリンターは、
テキスト及び図形のコピー作成に使用される。ディスプ
レー上の波形は、高価なプロッター同様に印刷用紙上に
プリントされる。

【００３５】コンピューターのプログラムは、模擬回路
装置同様ベーシック言語で表わされる。そのプログラム
は、オペレーターたとえば内科医または臨床医が、コン
ピューターに不慣れなことを計算に入れて、設計されて
いる。ユーザー取扱書は、段階的に、オペレーターが全
操作を習得し、その実験報告書を作成できるようになっ
ている。

【００３６】

【実施例】本発明による方法を達成するための装置は、
図３に示されるように、２ケのパルス・トランスデュー
サー１１および１２からなり、その出力をＡ／Ｄ変換器
１５に出力する。トランスデューサ１１及び１２の出力
は、Ａ／Ｄ変換器１５でディジタル化され、そのディジ
タル化されたアナログ信号はコンピューター１７に送ら
れ、コンピューターに連結された図形プリンタ２１によ
り、本文及び図形を必要に応じプリントする。

【００３７】大動脈は、図２に示された電気回路網によ
り模擬的に表現されている。電圧Ｖin を頚動脈パルス
波形とすると、大腿動脈のパルスをあらわす出力信号Ｖ
outが得られる。電流Ｉは、この場合、大動脈の血液量
をあらわす。

【００３８】本発明の方法によると、大腿動脈のパルス
信号の計測値と出力信号Ｖ outを比較することにより、
大動脈のパルスを正確に表わせるように、その回路のパ
ラメーターを調整可能である。

【００３９】本発明においては、二ケの圧電式パルス・
トランスデューサー１１及び１２が、頚動脈及び、大腿
動脈のパルスを感知するように、図示されない調整フィ
ルターと増巾回路に連結されている。当装置は各計測値
の定性分析を可能にする。パルス信号は、変換器１５で
ディジタル化され、コンピューター１７に付加される。
このようにして、コンピューター１７は、模擬電気回路
及び入力・出力電圧信号のすべての情報を得ることにな
る。例えば、ここに述べるＰＳＰＩＣＥ等の市販の模擬
回路プログラムを使って、出力電圧Ｖ out及び電流Ｉを
数分以内に演算することが可能である。

【００４０】感知され、次に計算された大腿動脈波形を
表示しまた比較することにより、コンピューター内の模
擬回路のパラメーターが修正されるべきかどうかが決定
可能である。しかも、計算ずみの大腿動脈波形が、感知
ずみの大腿動脈波形に充分に近い場合、心臓脈はく数，
一脈はく毎の血液量及び心臓の出力等の他のデーター計
算が可能である。この操作は、エラーを最低に抑えるた
めに、同時に数例について実行可能である。もし、回路
のパラメーターに変更の必要がエラー分析によって判明
した場合、修正を自動的に実行すべく最適なプログラム
が作成され、またその最終結果が独自の様式にプリント
されるか、コンピューター１７のディスクに記録保管さ
れる。

【００４１】できれば、２ケの圧電式パルス・トランス
デューサー１１及び１２が患者の頚動脈及び大腿動脈に
直接使用される方がよく、またこの感知ずみのパルスが
同時に記録されるのが望ましい。頚動脈パルスは電圧に
変換され、上記模擬回路へ入力電圧として付加される。
模擬大動脈回路で発生した出力電圧Ｖ outは計測され、
記録される、またできればディスプレイ１７ａに表示さ
れるのがよい。

【００４２】この回路の各パラメーターは、回路に電子
的に得られた出力電圧波形が感知された大腿動脈パルス
波形と実質的に一致するまで調整される。それに相当す
る血液量波形が、その回路の入力電流Ｉから計算され
る。電流Ｉは、記録され、相当する心臓出力が得られる
よう処理される。

【００４３】図４に示される装置においては、チャネル
・カセットレコーダー１３を使用し、レコーダーは、ト
ランスデューサー１１及び１２の出力を記録するメモリ
ーとして働き、その記録信号はＡ／Ｄ変換器に付加され
る。本発明のこの装置は、こうして二例の実施例を示し
ている。ここに開示されるプログラムは、両実施例に使
用される。

【００４４】本発明の装置におけるソフトウエアは、一
組のプログラムまたはルーチンから構成されるもので、
例えば、マイクロシン社(Micro Sim Corporation) 製の
ＰＳＰＩＣＥのような模擬回路プログラムの他に、ベー
シック言語で記録される。プログラムＰＳＰＩＣＥは、
抵抗器・インダクター・キャパシター・ダイオード・ト
ランジスター等から構成される回路網への直流・交流及
び過渡的なレスポンスを決定する電気回路を模擬的にあ
らわすことが可能である。本発明にとっては、この過渡
的レスポンスの決定のみが必要である。

【００４５】そのソフトウエア全体が、コンピューター
に不慣れな内科医または臨床医等のオペレーターの要求
に応えて、顧客ユーザー用として設計されている。次の
段階的な取扱説明書に従って、操作及び必要な実験報告
書の作成が可能である。

【００４６】図５は当装置のプログラム全体のフローチ
ャートである。各ルーチンの機能は、次に説明する。IN
TRODUCTIONルーチンは、当装置の操作の開始を示し、次
のルーチン３ケから何れを選ぶかを決める。特に、図６
のINTRODUCTIONのフローチャートに示されているよう
に、文字Ｃの入力によってCALIBRATION ルーチンに入
り、文字Ｓの入力によりSAMPLINGのルーチンに入り、文
字Ｒの入力によってREVIEWルーチンに入る。Ｃ・Ｓ・ま
たはＲ以外の文字入力は不可能で、ユーザーは、入力可
能な文字を入力するよう注意する必要がある。

【００４７】REVIEWルーチンは、メモリー中の記録内容
を呼び出す。このルーチンは、全記録が新たに作成され
るよう、そのメモリーをクリアーする。

【００４８】CALIBRATION ルーチンは、頚動脈及び大腿
動脈パルス入力信号を、その信号の係数を変更すること
により較正可能である。特に各係数は、図１２に示され
るように、サンプル読取り値は斜線であり手根計測によ
ってあらわされる血圧−読取り値特性と対照している。
一般的に較正はデーター収集中に生体から計測される手
根血圧（心縮期及び心拡期の読み）の説明に必要なだけ
である。

【００４９】図７は、CALIBRATION ルーチンのフローチ
ャートを示す。図７に示されるように、CALIBRATION ル
ーチンの初期においては、較正が必要か必要でないかを
最初に決定する必要がある。その理由としては、一度信
号が較正されると、新しい較正係数が計算され、原係数
に入れ代わるからである。

【００５０】詳しくは、ユーザーが、再較正が必要かど
うかを決定しなければならない。返答が否（Ｎ）の場
合、CALIBRATION ルーチンが、励起され、SAMPLINGルー
チンが入り、電流値の較正は実行されない。返答が可
（Ｙ）の場合、頚動脈パルス信号が採取され、前例の結
果と比較される。その間のエラーがたとえば１％と極く
低度の場合、新しい係数が計算される。例によって、そ
こで得られた係数は、記録に保管されて、原係数は交換
される。CALIBRATION ルーチン完了後、SAMPLINGルーチ
ンに入る。

【００５１】SAMPLINGルーチンは、サンプルを拒否する
か、受付可能とみなされるサンプルだけをメモリーに記
録させる。SAMPLINGルーチンのフローチャートは、図８
に示されている。CALIBRATION ルーチンと同様に、ユー
ザーは、各信号を再較正する機会が与えられている。ユ
ーザーが再較正（Ｙ）を選択すると、ルーチンはCALIBR
ATION に戻る。ユーザーが再較正しない方を選択する
と、原係数は、その頚動脈血圧及び大動脈血圧用に保た
れ、Ａ／Ｄ変換器を通してサンプルが採取され、ディス
プレー１７ａに表示される。

【００５２】そのサンプルをディスプレイに表示してか
ら、ユーザーは、そのサンプルを記録するか、しないか
を尋ねられる。ユーザーがそのサンプルを記録しない方
を選択すると、そのサンプルは無視され、サンプル収集
プロセスを続行する。ユーザーが、そのサンプルを記録
する方を選択すると、心臓脈はく数は、ディスプレーに
表示されたカーブから計測される。できれば、オペレー
ターは、例えば、心臓脈はく数を計算するため心臓の脈
はくの全期間をカバーするようコンピューターのキイを
使って、ディスプレー上の矢印のカーソル２ケを左右に
動かして、手動で、心臓脈はく数計測を調整する。例え
ば、２００以下、３０以上の適当乃至手頃な範囲の心臓
脈はく数が、プログラムに組込まれて、その結果この範
囲に入らないデーターは、除外される。

【００５３】SAMPLINGルーチンが終了すると、ファイル
をもつ記録は例えば次のフオーマットのようにメモリー
に保管される。 各記録が、頚動脈のデーターファイル及び大腿動脈のデ
ーター・ファイルを含むことを注意すること。

【００５４】SELECTION ルーチンは、ユーザーに設定入
力信号（記録）を選択させ、またＰＳＰＩＣＥ用の入力
ファイルを設定させる。SELECTION ルーチンのフローチ
ャートは、図９に示されている。選択する記録は、新し
いものでなければならず、つまり以前に取り扱われてい
ないものに限る。この選択記録は、次の３ケのソフトウ
ェア・ルーチンに使用される。そのSETTING UP PARAMET
ERS ルーチンとCALCULATION ルーチンは、次に説明され
る。

【００５５】図２に示された大動脈の等価回路は、ウェ
ルコヴィツ及びフィッヒによって開発された大動脈モデ
ルに基礎を置いている。その回路に付加される入力信号
は、頚動脈血圧パルス波形である。Ｒ１・Ｒ２・Ｃ１・
Ｃ２及びＬを調整することにより、計測された大腿動脈
血圧パルス波形に一致するように、回路の出力信号Ｖou
tを調節することが可能である。入力電流Ｉは、大動脈
血液量を表すものと見なされる。

【００５６】SETTING UP PARAMETERS ルーチンのフロー
チャートは、図１０に示されている。ここでの推薦値
は、以前の実験値によって決定される何か適当な予想さ
れ得る数値であり、それによってプロセスは順調にスタ
ートし、模擬動作が進行する。最終値とは、最後に用い
られる数字である。新しい数値が選択されない場合、最
終値と等しいものとなりパラメーターのファイルに記録
される。しかし、新しい数値が選択されると、パラメー
ターのファイル中の最終値を自動的に代用する。パラメ
ーターのファイル中の新パラメーターを使って、SETTIN
G UP PARAMETERSルーチンはＰＳＰＩＣＥ用の入力ファ
イルを設定する。従来ＰＳＰＩＣＥはモデル回路に関す
る情報を持つ入力ファイルを必要とする電子回路模擬装
置である。当業者に知られているように、ＰＳＰＩＣＥ
用入力ファイルは、実際には、命令のリストであり、入
力信号が付加されるところ、出力信号が得られる場所等
の入力信号の型を含めてモデル回路構造を指定してい
る。

【００５７】電子部品によって物理的に構成された回路
の分析網に代えて当モデル回路の分析用にＰＳＰＩＣＥ
を使用することは、本発明の装置にとって非常に有利で
ある。第一に、パラメーターを変更することも、もしく
は各部材の数値を変更することも、キイボード入力によ
って簡単に達成可能である。それ自体としては、回路中
の電気部材を物理的に変換するのが好都合である。第二
に、電子部材中のあるもの、たとえば３０Ｈのインダク
ターとか、極性のない１００μＦのコンデンサーは、大
き過ぎて不便である。しかもバイパス回路を通して電流
値を測定する実際の電気回路においては、小型抵抗をバ
イパスに直列に連結し、電流による電圧降下を測定する
ようになっている。しかし、そういう抵抗を連結するこ
とは、その回路特性を変更してしまうことになる。第三
に、ＰＳＰＩＣＥから得られた結果は、すでにデイジタ
ル化されており、また較正されていて、単なるオッシロ
スコープに表示されたカーブではない。したがって、こ
の結果は、それ以上変換されずに計算に使用される。

【００５８】ＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮルーチンのフロー
チャートは、図１１に示されている。一度ＰＳＰＩＣＥ
でＣＡＬＣＵＬＡＴＩＯＮルーチンに入ると、ユーザー
は次の４つのオプションを持つことになる。 (1) プログラムの中止（Ｑ）およびＤＯＳプログラムに
戻る。 (2) SETTING UP PARAMETERS （Ｐ）ルーチンに戻り、等
価回路部材の数値を変更する。 (3) ＳＥＬＥＣＴＩＯＮ（Ｎ）ルーチンに戻り、次の記
録を取り出す。 (4) ディスプレーに波形（Ｗ）を表示する。

【００５９】オプション（Ｗ）には、次の４つの追加オ
プションがある。 1)頚動脈波形（Ｃ）を表示する。 2)大腿動脈血圧信号（Ｆ）の計測値および計算値を表示
する。このオプションを選択すると各信号を表示すると
同時に、両信号の平均圧力とその関連するエラーが評価
参考値として計算される。例によって、その関連エラー
は次式で決定される。 上式の記号は、次の通りである。 Ｍ．Ｍ．Ｐ……平均計測血圧 Ｃ．Ｍ．Ｐ……平均演算血圧 3)モデル回路レスポンス（Ａ）から計算された大腿動脈
血液量信号を表示し、心臓の出力計算値を示す。 4)報告書をプリントする（Ｒ）。実験カーブおよびすべ
ての評価値がプリントされる。

【００６０】以上のように本発明が開示され、実施例で
詳しく説明されているが、本発明は、その実施例に限定
されるものではない。当業者にとっては、本発明の請求
範囲及び主旨にしたがった変更例が作成可能であること
は認められるところである。こうして、添付された各請
求項で、後日予想されるすべての同様な変化例を含むこ
とを意図している。

【００６１】

【発明の効果】本発明の方法および装置は、監視される
生体心臓の出力を体外から決定または監視する簡単で、
動作の早い、かつ低廉な装置を提供している。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本的な電気的模擬回路またはある大動脈モデ
ルの配線図である。

【図２】現在使用されている模擬大動脈回路図である。

【図３】本発明の装置の二実施例のブロック配線図であ
る。

【図４】本発明の装置の二実施例のブロック配線図であ
る。

【図５】本装置全体のソフトウエアのブロック配線図で
ある。

【図６】本発明に使用されるソフトウエアのINTRODUCTI
ONルーチンのフローチャートである。

【図７】ソフトウエアにおけるCALIBRATION ルーチンの
フローチャートである。

【図８】ソフトウエアのSAMPRINGルーチンのフローチャ
ートである。

【図９】ソフトウエアのSELECTION ルーチンのフローチ
ャートである。

【図１０】ソフトウエアのPRAMETERS ルーチンのフロー
チャートである。

【図１１】ソフトウエアのCALCULATION ルーチンのフロ
ーチャートである。

【図１２】較正ダイアグラムである。

【符号の説明】

１１，１２ パルス・トランスデューサー １３ チャネル・カセットレコーダー １５ Ａ／Ｄ変換器 １７ コンピューター １７ａ ディスプレー ２１ プリンター

フロントページの続き (72)発明者 ユン クィ 米国ニュージャージー州，ピスキャタウエ イ，ダヴィッドソンロード900，ニコルス アパート98

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体心臓の機能的な出力及び心臓血管組
   織パラメーターを体外から監視する装置において、 生体の外部また頚動脈上において頚動脈パルスを感知
   し、その感知した頚動脈パルス波形を頚動脈血圧の電気
   的波形に変換する手段と、 生体外部または大腿動脈上において、大腿動脈パルス波
   形を感知し、その感知した大腿動脈パルス波形を大腿動
   脈血圧の電気的波形に変換する手段と、 各電気的波形をディジタル化する電気的波形の受容手段
   と、 電気的パラメーター群によって、大動脈の電気的模擬回
   路を決定する手段と、 ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を模擬入力電
   圧として、上記の電気的パラメーター群からなる模擬電
   気的回路に付加する手段と、 ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形の模擬受容回
   路を駆動し、上記電気的パラメーターを可変調節する手
   段と、 大腿動脈血圧の電気的波形を模擬的に表す模擬回路の電
   気的波形出力と感知した大腿動脈血圧の電気的波形を比
   較する手段と、 最後に述べた二つの電気的波形の対応瞬時値が模擬回路
   電気的パラメーターと一致するまで上記模擬電気的回路
   パラメーターを個々に調節する手段とからなることを特
   徴とする生体心臓の機能的な出力と、心臓血管組織のパ
   ラメーターを体外から監視する非侵入監視装置。
2. 【請求項２】 上記頚動脈パルス波形の感知手段と、上
   記大腿動脈パルス波形の感知手段が、各々パルス波形計
   測値を電気的波形に変換する圧電式パルス・トランスデ
   ユーサーからなることを特徴とする請求項１に記載の生
   体心臓の機能的な出力と、心臓血管組織のパラメーター
   を体外から監視する非侵入監視装置。
3. 【請求項３】 上記ディジタル化手段は１個のＡ／Ｄ変
   換器からなることを特徴とする請求項１に記載の生体心
   臓の機能的な出力と、心臓血管組織のパラメーターを体
   外から監視する非侵入監視装置。
4. 【請求項４】 上記模擬電気的回路を模擬的に表す手段
   がコンピューターを有することを特徴とする請求項１に
   記載の生体心臓の機能的な出力と、心臓血管組織のパラ
   メーターを体外から監視する非侵入監視装置。
5. 【請求項５】 上記模擬電気回路を可変調節する手段が
   模擬回路の電気的パラメーターを調節するコンピュータ
   ーに、手動入力するキーボードを有することを特徴とす
   る請求項４に記載の生体心臓の機能的な出力と、心臓血
   管組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視装
   置。
6. 【請求項６】 監視ディスプレーを有する模擬電気回路
   の電気的出力波形と大腿動脈血圧の電気波形の視覚的表
   示手段を含む請求項４に記載の、生体心臓の機能的な出
   力と、心臓血管組織のパラメーターを体外から監視する
   非侵入監視装置。
7. 【請求項７】 上記パルス波形感知手段が、トランスデ
   ューサーを有することを特徴とする請求項１に記載の生
   体心臓の機能的な出力と、心臓血管組織パラメーターを
   体外から監視する非侵入監視装置。
8. 【請求項８】 上記模擬電気回路を模擬的に表す手段が
   模擬プログラムを含み、生体の大動脈血液量に対応する
   模擬回路の入力電流波形を得る手段とを含む、請求項１
   に記載の生体心臓の機能的出力と、心臓血管組織のパラ
   メーターを体外から監視する非侵入監視装置。
9. 【請求項９】 頚動脈血圧の電気的波形と大腿動脈血圧
   の電気的波形を受け記録する記憶手段を含む請求項１に
   記載の生体心臓の機能的出力と、心臓血管組織のパラメ
   ーターを体外から監視する非侵入監視装置。
10. 【請求項１０】 生体心臓の機能的な出力及び心臓血管
    組織パラメーターの非侵入監視方法において、 生体の外部又は頚動脈上において頚動脈パルス波形を感
    知すること、その感知したパルス波形を頚動脈血圧の電
    気的波形に変換すること、 生体の外部又、大腿動脈上において大腿動脈パルス波形
    を感知すること、その感知したパルス波形を大腿動脈血
    圧の電気的波形に変換すること、 両血圧の電気的波形をディジタル化すること、そのディ
    ジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を入力電圧とし
    て、各種の生理学的パラメーターを表す電気的パラメー
    ター群からなる模擬大動脈電気回路群に付加すること、 模擬回路の電気的出力波形と感知した大腿動脈血圧の電
    気的波形を視覚的に表示すること、 最後に述べた二つの電気的波形が一致し、それによって
    模擬回路が生体大動脈のモデルとなるまで、模擬回路パ
    ラメーターを調節すること、 そのモデルから、大動脈血液量に相当する入力電流波形
    を形成することからなることを特徴とする生体心臓の機
    能的な出力及び心臓血管組織のパラメーターを体外から
    監視する非侵入監視方法。
11. 【請求項１１】 感知されたパルス波形が、ディジタル
    化される前に、一時的に蓄えられることを特徴とする請
    求項１０に記載の生体心臓の機能的な出力及び心臓血管
    組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視方
    法。
12. 【請求項１２】 頚動脈パルス波形及び大腿動脈パルス
    波形が、生体からサンプルを採取することを含むことを
    特徴とする請求項１０に記載の生体心臓の機能的な出力
    及び心臓血管組織のパラメーターを体外から監視する非
    侵入監視方法。
13. 【請求項１３】 自動的に記録手段に視覚的に表示され
    た波形をコピーすることを特徴とする請求項１０に記載
    の生体心臓の機能的な出力及び心臓血管組織のパラメー
    ターを体外から監視する非侵入監視方法。
14. 【請求項１４】 頚動脈血圧の電気的波形を電気的入力
    信号として付加する前に模擬頚動脈電気回路を模擬的に
    表すことを含むことを特徴とする請求項１０に記載の生
    体心臓の機能的な出力及び心臓血管組織のパラメーター
    を体外から監視する非侵入監視方法。
15. 【請求項１５】 表示された波形から生体心臓の脈搏数
    計測を含むことを特徴とする請求項１０に記載の生体心
    臓の機能的な出力及び心臓血管組織のパラメーターを体
    外から監視する非侵入監視方法。
16. 【請求項１６】 生体の外部又は頚動脈上において頚動
    脈パルス波形を感知し、その感知した頚動脈パルス波形
    を、パルス振巾から血圧に較正用に手根計測後頚動脈血
    圧の電気的波形に変換する手段と、 生体の外部又は大腿動脈上において大腿動脈パルス波形
    を感知し、その感知した大腿動脈パルス波形を、パルス
    振巾から血圧に較正用に手根計測手段後再び大腿動脈血
    圧の電気的波形に変換する手段と、 各電気的波形を個々にディジタル化する電気的波形の受
    容手段と、 ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形
    を、模擬電圧入力として、各種生理学的パラメーターを
    表す電気的パラメーターからなる模擬大動脈パラメータ
    ーの電気回路に付加する手段と、 模擬電気回路を構成する手段と、 ディジタル化された頚動脈血圧の電気的波形を受入れる
    模擬電気回路を駆動し、そのパラメーターを可変調整す
    る手段と、 大腿動脈血圧の電気的波形と感知した大腿動脈血圧の電
    気的波形を模擬的に表す模擬回路の電気的出力波形を視
    覚的に表示する手段と、 最後に述べた二つの電気的波形が視覚的に一致して表示
    されるまで、模擬回路パラメーターを調節する手段を有
    することを特徴とする生体心臓の機能的な出力及び心臓
    血管組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視
    装置。
17. 【請求項１７】 生体心臓の機能的な出力及び心臓血管
    組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視方法
    において、 生体の外部又は頚動脈上において心臓パルス波形を感知
    すること、その感知した頚動脈パルス波形をパルス振巾
    から血圧に較正するために手根計測によって、頚動脈血
    圧の電気的波形に変換すること、 生体の外部又は大腿動脈上において大腿動脈パルス波形
    を感知すること、 その感知した大腿動脈パルス波形を、パルス振巾から血
    圧へ較正するため、再び手根計測によって、大腿動脈血
    圧の電気的波形に変換すること、 両血圧の電気的波形をディジタル化すること、 そのディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を、各種
    の生理学的パラメーターを表す電気的パラメーターから
    なる模擬大動脈電気回路に模擬電気的入力として付加す
    ること、 大腿動脈血圧を模擬的に表す模擬回路の電気的出力波形
    と、感知した大腿動脈血圧の電気的波形を視覚的に表示
    すること、 最後に述べた二つの波形が、視覚検査及び比較によって
    一致し、それによって模擬回路が生体大動脈モデルとし
    て働くまで、模擬回路パラメーターを調節すること、 及びそのモデルから、大動脈血液量に相当する入力電流
    波形を発生することを特徴とする生体心臓出力及び心臓
    血管組織のパラメーター体外から監視する非侵入監視方
    法。
18. 【請求項１８】 生体心臓の機能的な出力及び心臓血管
    組織のパラメーターを体外から監視する非侵入監視方法
    において、 生体の外部又は頚動脈上において、頚動脈パルス波形を
    感知し、その感知した頚動脈パルス波形を頚動脈血圧の
    電気的波形に変換する手段と、 生体の外部又は大腿動脈上において、大腿動脈パルス波
    形を感知し、その感知した大腿動脈パルス波形を大腿動
    脈血圧の電気的波形に変換する手段と、 各電気的波形
    をディジタル化するための電気的波形の受容手段と、 電気的パラメーターの代りに大動脈を模擬的に表す模擬
    電気回路を構成する手段と、 ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を、各電気的
    パラメーターからなる上記模擬電気回路へ、模擬入力電
    圧として付加する手段と、 ディジタル化した頚動脈血圧の電気的波形を受け入れる
    模擬電気回路を駆動し、その電気的パラメーターを可変
    調節する手段と、 大腿動脈血圧の電気的波形を模擬的に表す模擬回路の電
    気的出力波形と、感知した大腿動脈血圧の電気的波形と
    を比較する手段と、 最後に述べた二つの電気的波形の一致が視覚検査によっ
    て得られるまで、模擬回路パラメーターを調整する手段
    とを有することを特徴とする生体心臓の機能的出力及び
    心臓血管組織のパラメーターを体外から監視する非侵入
    監視装置。