JPH0538331A - 動脈硬化度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動脈硬化度を皮膚の上から測定できる動脈硬
化度測定装置を提供する。 【構成】 制御装置において実行されるステップＳＡ７
にて、上腕動脈を圧迫するカフの徐速降圧開始後に末梢
側の橈骨動脈から発生し且つ逐次検出される脈波の振幅
が飽和状態となったことを検出するとともに、ステップ
ＳＡ１０にて振幅変化曲線の起点と飽和値Ａ_s の６３．
２％値の点とを結ぶ直線の傾斜角度θを決定し、その傾
斜角度θに基づいてステップＳＡ１１にて予め記憶され
た関係から動脈硬化度を決定する。この関係は、傾斜角
度θが大きくなる程動脈硬化度が大きくなるように決定
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生体内の動脈の硬化度を
測定することができる動脈硬化度測定装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術および課題】動脈硬化状態は生体の循環器
や神経の状態に密接に関連しており、重要な医学情報で
あることから、動脈硬化度を測定することが望まれる。
しかし、動脈硬化度は動脈血管壁の硬さの程度を表すも
のであるから、皮膚の上から容易に測定することは困難
であった。

【０００３】本発明者等は以上の事情を背景として種々
研究を重ねた結果、生体内の動脈を圧迫するカフ等の圧
迫装置の圧迫圧力をその生体の最高血圧値よりも所定量
高い目標圧迫圧力まで昇圧した後降圧させる一方、その
動脈の圧迫装置よりも末梢側に設けられた脈波センサ等
の脈波検出手段により脈波を検出する場合において、圧
迫装置の圧迫圧力が目標圧迫圧力まで昇圧された時点で
は末梢側の動脈において脈波は発生せず、降圧過程にお
いて圧迫圧力が最高血圧値に到達すると末梢側の動脈に
おいて脈波が発生し、その末梢側の動脈から逐次検出さ
れる脈波の振幅は徐々に大きくなって飽和値に達するの
であるが、この脈波振幅の増加状態は被検者によって異
なり且つ被検者の動脈硬化度に密接に関連するものであ
ることを見い出した。本発明はかかる知見に基づいて為
されたものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは、生体内の動脈の硬化度を測定するため
の装置であって、(a) 前記動脈を圧迫する圧迫装置と、
(b) その圧迫装置の圧迫圧力を前記生体の最高血圧値よ
り高い目標圧迫圧力まで昇圧した後予め定められた速度
で降圧させる圧迫圧力調節手段と、(c) 前記動脈の前記
圧迫装置よりも末梢側に設けられ、その末梢側の動脈か
ら脈波を検出するための脈波検出手段と、(d) 前記圧迫
装置の圧迫圧力の降圧過程で前記末梢側の動脈から発生
し且つ逐次検出される脈波の振幅の増加状態に基づいて
前記動脈硬化度を決定する動脈硬化度決定手段とを含む
ことにある。

【０００５】

【作用および発明の効果】かかる構成の動脈硬化度測定
装置においては、生体内の動脈を圧迫する圧迫装置の圧
迫圧力を圧迫圧力調節手段によりその生体の最高血圧値
より高い目標圧迫圧力まで昇圧した後予め定められた速
度で降圧させる過程で、動脈硬化度決定手段により、前
記動脈の圧迫装置よりも末梢側の動脈から発生し且つ脈
波検出手段にて逐次検出される脈波の振幅の増加状態に
基づいて動脈硬化度が決定されるので、動脈硬化度を皮
膚の上から容易に測定することができるのである。これ
により、循環器の健康状態を表す重要な指標である動脈
硬化度が容易に測定されるばかりでなく、たとえば、麻
酔の深さと動脈硬化度との関係から麻酔深度の測定に利
用され得るとともに、交感神経と動脈硬化度との関係か
ら精神状態の測定に利用され得る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。

【０００７】図３は、本発明の動脈硬化度測定装置の一
構成例を示す図であって、たとえば手術中や手術後の患
者に対して用いられる。図３において、１０はゴム製袋
状のカフであって本実施例の圧迫装置を構成するもので
あり、たとえば人体の上腕部１２に巻回された状態で取
り付けられる。カフ１０には、圧力センサ１４、切換弁
１６、および空気ポンプ１８が配管２０を介して接続さ
れている。切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を
許容する圧力供給状態と、カフ１０内を徐々に排気する
徐速排気状態と、カフ１０内を急速に排気する急速排気
状態とに切り換えられるように構成されている。圧力セ
ンサ１４は、カフ１０内の圧力を検出してその圧力を表
す圧力信号ＳＰを静圧弁別回路２２および脈波弁別回路
２４にそれぞれ供給する。静圧弁別回路２２はローパス
フィルタを備えており、圧力信号ＳＰに含まれる定常的
な圧力（カフ圧Ｐ）を表すカフ圧信号ＳＫを弁別してそ
のカフ圧信号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２６を介して制御装置
２８へ供給する。脈波弁別回路２４はバンドパスフィル
タを備えており、圧力信号ＳＰに含まれる脈波を表す脈
波信号ＳＭ₁ を弁別してその脈波信号ＳＭ₁ をＡ／Ｄ変
換器３０を介して制御装置２８へ供給する。この脈波信
号ＳＭ₁ が表す脈波は、被測定者の心拍に同期して上腕
動脈から発生してカフ１０に伝達される圧力振動波であ
る。

【０００８】上記制御装置２８は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、およびＩ／Ｏポート等を備えた所謂マイクロコン
ピュータにて構成されており、ＣＰＵは、ＲＯＭに予め
記憶されたプログラムに従ってＲＡＭの記憶機能を利用
しつつ信号処理を実行することにより、Ｉ／Ｏポートか
ら駆動信号を出力して図示しない駆動回路を介して切換
弁１６および空気ポンプ１８を制御することによりカフ
圧Ｐを調節し、カフ圧Ｐを患者の予想される最高血圧値
より高い目標カフ圧まで昇圧した後、そのカフ圧Ｐを予
め定められた緩やかな速度で降圧させる過程で圧力セン
サ１４等により逐次採取される脈波に基づいて最高血圧
値や最低血圧値等の血圧値を決定してその決定した血圧
値を表示器３２に表示させ、かかる血圧測定を予め定め
られた一定時間毎に繰り返し行う。本実施例において
は、圧力センサ１４、切換弁１６、空気ポンプ１８、静
圧弁別回路２２、Ａ／Ｄ変換器２６、および制御装置２
８等が圧迫圧力調節手段を構成する。

【０００９】一方、図３において、３４は脈波検出用プ
ローブであって、容器状を成すハウジング３６の開口端
が人体の体表面３８に対向する状態で、カフ１０が装着
された上腕部１２と同じ上肢の手首４２に装着バンド４
０により着脱可能に取り付けられるようになっている。
ハウジング３６の内部には、ダイヤフラム４４を介して
脈波センサ４６が相対移動可能かつハウジング３６の開
口端からの突出し可能に設けられており、これらハウジ
ング３６およびダイヤフラム４４等によって圧力室４８
が形成されている。この圧力室４８内には、空気ポンプ
５０から調圧弁５２を経て圧力エアが供給されるように
なっており、これにより、脈波センサ４６は圧力室４８
内の圧力に応じた押圧力で前記体表面３８に押圧され
る。

【００１０】上記脈波センサ４６は、たとえば、単結晶
シリコン等から成る半導体チップの押圧面５４に半導体
感圧素子（図示せず）を備えて構成されており、手首４
２の体表面３８に押圧されることにより、前記上腕動脈
の末梢側に位置する橈骨動脈５６から発生して体表面３
８に伝達される圧力振動波すなわち脈波を検出し、その
脈波を表す脈波信号ＳＭ₂ をＡ／Ｄ変換器５８を介して
制御装置２８へ供給する。本実施例においては、上記上
腕動脈がクレームにおける動脈に相当し、上記橈骨動脈
５６が末梢側の動脈に相当するとともに、上記脈波検出
用プローブ３４が脈波検出手段を構成する。

【００１１】制御装置２８は、予め記憶されたプログラ
ムに従って、空気ポンプ５０および調圧弁５２へ図示し
ない駆動回路を介して駆動信号を出力して圧力室４８内
の圧力を調節し、圧力室４８内の徐速昇圧過程で逐次得
られる脈波信号ＳＭ₂ に基づいて、橈骨動脈５６の壁の
一部が平坦となる圧力室４８内の圧力すなわち脈波セン
サ４６の最適押圧力ＨＤＰを決定するとともに、調圧弁
５２をその最適押圧力ＨＤＰを維持するように制御する
一方、カフ圧Ｐの前記目標カフ圧からの降圧が開始され
た後に手首４２の橈骨動脈５６から発生し且つ逐次検出
される脈波の振幅の増加状態に基づいて患者の動脈硬化
度を決定し、その決定された動脈硬化度を表示器３２に
表示させる。したがって、本実施例においては、制御装
置２８が動脈硬化度決定手段を構成する。

【００１２】ここで、図８に示すように、弾性壁から成
るチューブ６０（動脈に相当）の一端から往復ポンプ６
２（心臓に相当）により液体を周期的に圧送し、圧力帯
６４（カフに相当）でチューブ６０の中間部を圧迫して
液体の流れを止めてから徐々にその圧迫を緩めつつ、チ
ューブ６０の他端側で脈波センサ６６により脈波を検出
するモデルを考えると、その脈波センサ６６における脈
波の発生挙動はチューブ６０の弾性壁の硬さに影響され
ることが明らかであり、チューブ６０の弾性壁が硬くな
る程、脈波センサ６６にて逐次検出される脈波の振幅は
急激に立ち上がると考えられる。本発明の動脈硬化度測
定装置の測定原理はかかる基本原理に基づいているので
ある。

【００１３】以下、本実施例の動脈硬化度測定装置の作
動を図１および図２のフローチャートに従って説明す
る。

【００１４】電源が投入されると、図示しない初期処理
が実行されて後述のフラグＦ₁ 乃至フラグＦ₃ などがク
リアされた後、図１の動脈硬化度決定ルーチンと図２の
血圧測定ルーチンとが並列処理される。図２の血圧測定
ルーチンにおいては、まず、ステップＳＢ１が実行され
て図示しない起動スイッチがＯＮ操作されたか否かが判
断される。この判断が否定された場合には待機状態とさ
れるが、肯定された場合にはステップＳＢ２が実行され
ることにより、後述の動脈硬化度決定ルーチンのフラグ
Ｆ₁ の内容が「１」であるか否か、すなわち脈波センサ
４６の押圧力が最適押圧力ＨＤＰにホールドされたか否
かが判断される。この判断が否定された場合にはステッ
プＳＢ２が繰り返し実行されるが、ステップＳＢ２の判
断が肯定された場合には、ステップＳＢ３が実行される
ことにより、切換弁１６が圧力供給状態に切り換えられ
且つ空気ポンプ１８が駆動されてカフ１０内が患者の予
想される最高血圧値より高い目標カフ圧Ｐ_m （たとえば
１８０mmHg程度の圧力）まで昇圧された後空気ポンプ１
８が停止させられる。次いで、ステップＳＢ４が実行さ
れて、切換弁１６が徐速排気状態に切り換えられること
により、カフ１０内の徐速降圧が開始されるとともに、
ステップＳＢ５が実行されて、カフ１０内の徐速降圧が
開始されたことを表すためにフラグＦ₂ の内容が「１」
とされる。

【００１５】次に、ステップＳＢ６が実行されることに
より、脈波信号ＳＭ₁ が読み込まれて脈波が１拍検出さ
れたか否かが判断される。この判断が否定された場合に
はステップＳＢ６が繰り返し実行されるが、肯定された
場合にはステップＳＢ７の血圧値決定ルーチンが実行さ
れる。この血圧値決定ルーチンにおいては、検出された
脈波の振幅の変化に基づいて最高血圧値および最低血圧
値等の血圧値を決定するための良く知られたオシロメト
リック方式の血圧値決定アルゴリズムに従って最高血圧
値および最低血圧値等の血圧値が決定される。次に、ス
テップＳＢ８が実行されて、血圧測定が完了したか否か
が判断され、未だ完了していない場合にはステップＳＢ
６乃至ステップＳＢ８が繰り返し実行される。血圧測定
が完了してステップＳＢ８の判断が肯定された場合に
は、続くステップＳＢ９が実行されて前記フラグＦ₂ の
内容がクリアされた後、ステップＳＢ１０が実行される
ことにより、切換弁１６が急速排気状態に切り換えられ
てカフ１０内が急速に排圧される。続くステップＳＢ１
１においては、決定された血圧値が表示器３２に表示さ
れる。

【００１６】次いで、ステップＳＢ１２が実行されて、
起動スイッチがＯＦＦ操作されたか否かが判断される。
この判断が肯定された場合には、ステップＳＢ１に戻さ
れて待機状態とされるが、ステップＳＢ１２の判断が否
定された場合には、ステップＳＢ１３が実行されて後述
のフラグＦ₃ の内容がクリアされた後、ステップＳＢ１
４が実行されて、予め定められた一定時間（たとえば５
〜１０分間）経過したか否かが判断される。ステップＳ
Ｂ１４の判断が否定された場合には待機状態とされる
が、肯定された場合にはステップＳＢ１５が実行され
て、前記一定時間経過したことを表すためにフラグＦ₃
の内容が「１」とされた後、ステップＳＢ３以下が実行
されて、カフ１０による血圧測定が再び行われこととな
る。

【００１７】図１の動脈硬化度決定ルーチンにおいて
は、まず、ステップＳＡ１が実行されて起動スイッチが
ＯＮ操作されたか否かが判断される。この判断が否定さ
れた場合には待機状態とされるが、肯定された場合には
ステップＳＡ２が実行されることにより、圧力室４８内
を徐速昇圧させる過程で逐次得られる脈波信号ＳＭ₂ に
基づいて、脈波センサ４６の前記最適押圧力ＨＤＰが決
定され且つその最適押圧力ＨＤＰにホールドされる。続
くステップＳＡ３においては、脈波センサ４６の押圧力
が最適押圧力ＨＤＰにホールドされたことを表すために
フラグＦ₁ の内容が「１」とされる。次に、ステップＳ
Ａ４が実行されることにより、前記フラグＦ₂ の内容が
「１」であるか否か、すなわちカフ１０内の徐速降圧が
開始されたか否かが判断される。この判断が否定された
場合にはステップＳＡ４が繰り返し実行されるが、ステ
ップＳＡ４の判断が肯定された場合には、ステップＳＡ
５が実行されて、脈波センサ４６からの脈波信号ＳＭ₂
が読み込まれて脈波が１拍検出されたか否かが判断され
る。この判断が否定された場合にはステップＳＡ５が繰
り返し実行されるが、肯定された場合にはステップＳＡ
６が実行されて、その検出された脈波の振幅Ａが算出さ
れ且つ記憶される。ステップＳＡ５にて逐次検出される
脈波の振幅Ａは、カフ圧Ｐの降圧に伴って漸増して飽和
状態となる。図４は、その脈波の振幅の変化曲線の一例
を示す図である。

【００１８】次に、ステップＳＡ７が実行されて、脈波
の振幅Ａが飽和状態となったか否かが判断される。この
判断は、たとえば、今回採取された脈波の振幅Ａと前回
採取された脈波の振幅Ａとの変化量が２回続けて予め定
められた比較的小さな範囲内に入ったか否かに基づいて
行われる。ステップＳＡ７の判断が否定された場合に
は、ステップＳＡ５乃至ステップＳＡ７が繰り返し実行
されるが、ステップＳＡ７の判断が肯定された場合に
は、ステップＳＡ８が実行されて、たとえば振幅Ａの飽
和状態が検出されたときの最後の脈波の振幅Ａが飽和値
Ａ_sとして決定される。続くステップＳＡ９において
は、たとえば時定数の考え方に基づいて、前記飽和値Ａ
_s の６３．２％値（０．６３２Ａ_s）が算出されるとと
もに、ステップＳＡ１０においては、図４に示すよう
に、前記振幅変化曲線の起点ａとその振幅変化曲線にお
ける０．６３２Ａ_s に対応する点ｂとを結ぶ直線ｃの傾
斜角度θが決定される。

【００１９】次に、ステップＳＡ１１が実行されること
により、たとえば図５に示すような傾斜角度θと動脈硬
化度との間の予め記憶された関係から、ステップＳＡ１
０にて決定された実際の傾斜角度θに基づいて患者の動
脈硬化度が決定されるとともに、ステップＳＡ１２が実
行されることにより、その動脈硬化度が表示器３２に表
示される。続くステップＳＡ１３においては、起動スイ
ッチがＯＦＦ操作されたか否かが判断される。この判断
が否定された場合には、ステップＳＡ１４が実行され
て、前記フラグＦ₃ の内容が「１」であるか否か、すな
わち血圧測定ルーチンのステップＳＢ１４において血圧
測定待機時間が満了したか否かが判断される。ステップ
ＳＡ１４の判断が否定された場合には待機状態とされる
が、肯定された場合にはステップＳＡ４以下が再び実行
される。これにより、カフ１０による血圧測定が行われ
る毎に動脈硬化度が逐次決定され且つ表示器３２に表示
されることとなる。一方、ステップＳＡ１３の判断が肯
定された場合には、ステップＳＡ１５が実行されて前記
フラグＦ₁ の内容がクリアされた後ステップＳＡ１に戻
されて待機状態とされる。

【００２０】このように本実施例によれば、上腕動脈を
圧迫するカフ１０のカフ圧Ｐを目標カフ圧Ｐ_m から予め
定められた速度で徐速降圧させる過程でその上腕動脈の
末梢側に位置する橈骨動脈５６から発生し且つ逐次検出
される脈波の振幅Ａの増加状態が前記直線ａの傾斜角度
θとして検出され、動脈硬化度と密接に関連するその傾
斜角度θに基づいて予め記憶された関係から実際の動脈
硬化度が決定されるので、患者の動脈硬化度を皮膚の上
から容易に測定することができる。

【００２１】ところで、麻酔時においては動脈の硬化度
（柔軟度）が変化することが知られているとともに、交
感神経が興奮すると動脈が硬くなることが知られている
が、本実施例においては、患者の動脈硬化度が所定時間
毎に測定されるため、麻酔の深さと動脈硬化度との関係
から手術中における患者の麻酔深度をモニタしたり、あ
るいは交感神経の興奮と動脈硬化度との関係から病棟な
どにおける患者の精神状態をモニタしたりすることも可
能である。

【００２２】また、本実施例によれば、従来の血圧測定
装置のカフ１０を動脈硬化度測定装置の圧迫装置とし
て、また、その従来の血圧測定装置の圧力センサ１４や
空気ポンプ１８等を動脈硬化度測定装置の圧迫圧力調節
手段としてそれぞれ流用できるとともに、従来から用い
られている脈波検出用プローブ３４を脈波検出手段とし
て流用できるため、動脈硬化度測定装置を容易に構成で
きる利点がある。

【００２３】次に、本発明の他の実施例を説明する。

【００２４】前記実施例では、振幅の増加状態を表す直
線ｃの傾斜角度θと動脈硬化度との間の予め記憶された
関係から実際の傾斜角度θに基づいて患者の動脈硬化度
が決定されるように構成されているが、必ずしもその必
要はなく、たとえば、カフ圧Ｐの徐速降圧過程で橈骨動
脈５６から脈波が発生してから前記振幅の飽和値Ａ_s の
６３．２％値に達するまでの到達時間ｔ（図４参照）に
基づいて脈波振幅の増加状態を検出し、その到達時間ｔ
と動脈硬化度との間のたとえば図６に示すような予め記
憶された関係から実際の到達時間ｔに基づいて患者の動
脈硬化度を決定するようにしてもよいし、あるいは、カ
フ圧Ｐの徐速降圧が開始されてから橈骨動脈５６から逐
次検出される脈波の振幅の、カフ圧Ｐの降圧割合に対す
る増加率に基づいて脈波振幅の増加状態を検出し、その
増加率と動脈硬化度との間のたとえば図７に示すような
予め記憶された関係から実際の増加率に基づいて患者の
動脈硬化度を決定するようにしてもよい。

【００２５】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
説明したが、本発明はその他の態様で実施することもで
きる。

【００２６】たとえば、前記実施例では、傾斜角度θと
動脈硬化度との間の予め記憶された関係は直線状の関係
とされているが、曲線状や階段状の関係とすることもで
きる。

【００２７】また、前記実施例では、脈波の振幅の増加
状態を表す傾斜角度θを求めるために、振幅変化曲線の
飽和値Ａ_s の６３．２％値が用いられているが、飽和値
Ａ_s の６３．２％以外の比率の値を用いてもよい。

【００２８】また、前記実施例では、脈波検出手段によ
り上腕動脈の末梢側に位置する橈骨動脈５６から脈波が
検出されるように構成されているが、必ずしもその必要
はなく、たとえば、カフを大腿動脈に設けてその大腿動
脈よりも末梢側に位置する足背動脈から脈波を検出する
こともできるし、あるいは、それら橈骨動脈５６や足背
動脈よりも更に末梢側に位置する指内の毛細血管（図６
のモデルにおける流通抵抗６８に相当）から脈波を検出
するように構成することもできる。

【００２９】また、前記実施例では、血圧測定および動
脈硬化度の測定が所定時間毎に行われるように構成され
ているが、必ずしもその必要はなく、たとえば、血圧測
定および動脈硬化度の測定をそれぞれ１回だけ行うよう
に構成してもよいし、血圧測定を行うことなく動脈硬化
度を所定時間毎にあるいは１回だけ測定するように構成
してもよい。

【００３０】また、前記実施例では、脈波検出手段は橈
骨動脈５６を圧迫することにより圧脈波を検出する脈波
検出用プローブ３４にて構成されているが、必ずしもそ
の必要はなく、たとえば、オキシメータ用プローブのよ
うに光学的に脈波を検出するものであってもよい。

【００３１】その他、本発明はその趣旨を逸脱しない範
囲において種々変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３の装置の作動の一部を示すフローチャート
である。

【図２】図３の装置の作動の他の一部を示し且つ図１の
フローチャートと並列処理されるフローチャートであ
る。

【図３】本発明の動脈硬化度測定装置の一例を示す図で
あって、その構成を示すブロック線図である。

【図４】カフ圧の徐速降圧が開始されてから橈骨動脈か
ら逐次検出される脈波の振幅の変化曲線の一例を示す図
であって、その振幅の増加状態をそれぞれ表す傾斜角度
θおよび到達時間ｔを示す図である。

【図５】図１のフローチャートのステップＳＡ１１で用
いられる脈波振幅増加状態と動脈硬化度との間の予め記
憶された関係の一例を示す図である。

【図６】脈波振幅増加状態と動脈硬化度との間の予め記
憶された関係の他の例を示す図である。

【図７】脈波振幅増加状態と動脈硬化度との間の予め記
憶された関係のさらに他の例を示す図である。

【図８】図３の動脈硬化度測定装置の測定原理を説明す
るためのモデルを示す図である。

【符号の説明】

１０ カフ（圧迫装置） ｛１４ 圧力センサ、１６ 切換弁、１８ 空気ポン
プ、２２ 静圧弁別回路、２６ Ａ／Ｄ変換器、２８
制御装置｝圧迫圧力調節手段 ２８ 制御装置（動脈硬化度決定手段） ３４ 脈波検出用プローブ（脈波検出手段） ５６ 橈骨動脈（末梢側の動脈）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体内の動脈の硬化度を測定するための
   装置であって、 前記動脈を圧迫する圧迫装置と、 該圧迫装置の圧迫圧力を前記生体の最高血圧値より高い
   目標圧迫圧力まで昇圧した後予め定められた速度で降圧
   させる圧迫圧力調節手段と、 前記動脈の前記圧迫装置よりも末梢側に設けられ、該末
   梢側の動脈から脈波を検出するための脈波検出手段と、 前記圧迫装置の圧迫圧力の降圧過程で前記末梢側の動脈
   から発生し且つ逐次検出される脈波の振幅の増加状態に
   基づいて前記動脈硬化度を決定する動脈硬化度決定手段
   とを含むことを特徴とする動脈硬化度測定装置。