WO2012043002A1 - 血圧情報測定装置および該装置での動脈硬化度の指標の算出方法 - Google Patents

Abstract

　血圧計（１）のＣＰＵ（４０）は、測定用の空気袋（１３Ｂ）の内圧変化から血圧を算出する。また、脈波波形からＡＩやＴｒを算出する。ＣＰＵ（４０）の経路差算出部（４０５）は予め記憶されている脈波伝播距離を補正するための補正式を記憶しておき、算出された血圧値やＡＩなどを当該補正式に代入することで、予め記憶されている脈波伝播距離を補正して、実際の脈波伝播距離に近づける。ＰＷＶ算出部（４０６）はその距離を用いてＰＷＶを算出する。

Description

血圧情報測定装置および該装置での動脈硬化度の指標の算出方法

　この発明は血圧情報測定装置および該装置での動脈硬化度の指標の算出方法に関し、特に、動脈硬化度の判定に有効な血圧情報を測定する血圧情報測定装置および該装置での動脈硬化度の指標の算出方法に関する。

　従来、動脈硬化度を判定する装置として、たとえば特開２０００－３１６８２１号公報（以下、特許文献１）は、心臓から駆出された脈波の伝播する速度（以下、ＰＷＶ：Pulse　Wave　Velocity）を調べる装置を開示している。

　ＰＷＶは、上腕および下肢などの少なくとも２箇所以上に脈波を測定するカフ等を装着し、同時に脈波を測定することで、それぞれの脈波の出現時間差と、脈波を測定するカフ等を装着した２点間の動脈の長さとから算出される。このため、少なくとも２箇所にカフ等を装着する必要があり、家庭で簡便にＰＷＶを測定することは難しいという問題点があった。

　そこで、上腕の１箇所で測定した脈波から動脈硬化度を判定する装置として、たとえば特開２００４－１１３５９３号公報（以下、特許文献２）は、脈波測定用カフと末梢側を圧迫する圧迫用カフとを備えた装置を開示している。上腕で測定される圧脈波だけでなく、頚動脈やとう骨動脈でトノメトリ法により測定される脈波を使用しても駆出波と反射波との出現時間差を検出できる。

　特許文献２の装置では、末梢側を圧迫しながら心臓側の脈波を測定することによって、心臓から駆出された駆出波と、大動脈における主要な反射部位からの反射波とを分離して、駆出波と反射波との出現時間差（Δｔ、ＰＴＴ、Ｔｒ等と呼ばれる）を検出することにより動脈硬化度を判定するための指標である脈波伝播速度を算出する。具体的には、駆出波と反射波それぞれの、測定部位までの伝播経路差を、測定部位における駆出波と反射波との出現時間差で除して動脈硬化度を判定するための指標である脈波伝播速度（ＰＷＶ）に換算する。

　このような装置において、脈波伝播速度を精度よく算出するためには、脈波伝播時間に加えて脈波伝播距離の情報が必要になる。伝播時間が同じであれば、伝播距離が長いほど伝播速度が速く、動脈硬化度が高いということになる。

　従来より、大動脈における脈波の主要な反射部位は、腸骨動脈分岐部であると言われている。そこで、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を２倍したもの（２Ｌ＿ｄａ）を駆出波と反射波それぞれの、測定部位までの伝播経路差と仮定し、これをＴｒ（Traveling　time　to　reflected　wave）で除した値（２Ｌ＿ｄａ／Ｔｒ）が大動脈のＰＷＶに等しいとされていた。

特開２０００－３１６８２１号公報 特開２００４－１１３５９３号公報

　しかしながら、実際には、主要な反射部位は一定ではなく、年齢、身長など被測定者の属性や、動脈硬化の進行度等の病態により異なる。そのため、すべての被測定者について反射部位を同じと仮定すると、算出されるＰＷＶに誤差を生じるという問題点がある。

　本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであって、脈波伝播距離を補正することにより脈波伝播距離を用いて得られる動脈硬化度の判定に有効な指標を精度よく算出することのできる血圧情報測定装置および該装置での動脈硬化度の指標の算出方法を提供することを目的としている。

　上記目的を達成するために、本発明のある局面に従うと、血圧情報測定装置は血圧情報として被験者の動脈硬化度の指標である脈波伝播速度を算出する血圧情報測定装置であって、被験者の測定部位に装着するための空気袋と、空気袋の内圧を調整するための調整装置と、空気袋の内圧変化に基づいて被験者の脈波伝播速度を算出する処理を行なうための演算装置とを備える。演算装置は、内圧変化から被験者の血圧値を得る演算と、内圧変化から一拍分の脈波波形を得る演算と、一拍分の脈波波形における駆出波と反射波との出現時間差を得る演算と、血圧値と、予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに基づいて、駆出波と反射波それぞれの、心臓から測定部位までの伝播経路差を決定する演算と、伝播経路差と出現時間差とに基づいて被験者の脈波伝播速度を得る演算とを実行する。

　好ましくは、演算装置は、伝播経路差を決定する演算において、血圧値と大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、脈波波形の形状の特徴を表わす値を用いて伝播経路差を決定する。

　好ましくは、血圧情報測定装置は被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値の入力を受け付けるための入力装置をさらに備え、演算装置は、伝播経路差を決定する演算において、血圧値と大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、属性を表わす値を用いて伝播経路差を決定する。

　好ましくは、血圧情報測定装置は被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値の入力を受け付けるための入力装置をさらに備え、演算装置は、伝播経路差を決定する演算において、血圧値と大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、脈波波形の形状の特徴を表わす値と属性を表わす値とを用いて伝播経路差を決定する。

　好ましくは、演算装置は、脈波波形の形状から駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation　Index）値を得る演算をさらに実行し、伝播経路差を決定する演算において、脈波波形の形状の特徴を表わす値としてＡＩ値を用いる。

　好ましくは、被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値は、被験者の年齢と、被験者の身長とのうちの少なくとも一つである。

　好ましくは、伝播経路差を決定する演算では、血圧値から得られる値を予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値に乗じることで伝播経路差を算出する。

　好ましくは、被験者の測定部位に装着するための空気袋は、装着時に中枢側に位置する第１の空気袋と末梢側に位置する第２の空気袋とを含み、脈波波形を得る演算では第２の空気袋で測定部位の末梢側を駆血した状態における第１の空気袋の内圧変化から脈波波形を得る。

　本発明の他の局面に従うと、血圧情報測定装置における動脈硬化度の指標の算出方法は、血圧情報測定装置において動脈硬化度の指標として脈波伝播速度を算出するための方法であって、血圧情報測定装置は、被験者の測定部位に装着するための空気袋と被験者の脈波伝播速度を算出する処理を行なうための演算装置とを含み、演算装置の実行する、被験者の測定部位に装着された空気袋の内圧変化から被験者の血圧値を算出するステップと、内圧変化から一拍分の脈波波形を得るステップと、一拍分の脈波波形における駆出波と反射波との出現時間差を特定するステップと、血圧値と、予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに基づいて、駆出波と反射波それぞれの、心臓から測定部位までの伝播経路差を決定するステップと、伝播経路差と出現時間差とに基づいて被験者の脈波伝播速度を算出するステップとを備える。

　この発明によると、脈波伝播距離を用いて得られる動脈硬化度の判定に有効な指標を精度よく算出することができる。

同じ被測定者についてのＰＷＶの実測値と推定値との関係を示す図である。 複数の被測定者についての「相対距離」と最高血圧との関係を示す図である。 複数の被測定者についての「相対距離」とＡＩ値との関係を示す図である。 大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）と、実測された心臓大腿動脈間ＰＷＶおよびＴｒから算出された大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）と、脈波の測定部位である心臓と大腿動脈との２点間の血管経路の距離（Ｌ＿ｈｆ）とを表わした概略図である。 実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）の外観の具体例を示す図である。 測定姿勢の具体例を示す図である。 腕帯の構成の具体例を示す図である。 測定装置の構成の具体例を示すブロック図である。 測定装置での動作を表わすフローチャートである。 図７のステップＳ１７での処理を表わすフローチャートである。 測定装置での動作中の、圧迫用空気袋および測定用空気袋内の圧力変化を説明する図である。 被測定者の血圧値を用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。 被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴を表わす値としてのＡＩ値とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。 被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴を表わす値としてのＡＩ値と被測定者の血管経路に関わる属性としての年齢および身長とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。

　以下に、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品および構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。

　＜原理の説明＞
　動脈硬化度を判定するための指標の一つとして脈波伝播速度（以下、ＰＷＶ：Pulse　Wave　Velocity）が挙げられる。ＰＷＶは、駆出波と反射波それぞれの測定部位までの伝播経路差を、測定部位における駆出波と反射波との出現時間差で除して換算される。

　従来のＰＷＶの算出方法では、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を２倍したもの（２Ｌ＿ｄａ）を駆出波と反射波それぞれの、心臓から測定部位までの伝播経路差と仮定し、これをＴｒで除した値（２Ｌ＿ｄａ／Ｔｒ）で得ていた。

　しかしながら、実際には、主要な反射部位は一定ではなく、年齢や身長など被測定者の実際の血管経路の長さの違いや、年齢や病態などの被測定者の動脈の硬化度合いにより異なる。たとえば、Mitchellらによる論文「Changes　in　arterial　stiffness　and　wave　reflection　with　advancing　age　in　healthy　men　and　women.　The　Framingham　Heart　Study」（Hypertension.　2004;43:1239-1245）では、高齢になるほど反射部位は心臓から遠くなることが示されている。一方、たとえばSegersらによる論文「Assessment　of　pressure　wave　reflection:　getting　the　timing　right!」（Physiol.　Meas.　28(2007)　1045-1056）などには、高齢になるほど反射部位は心臓に近くなることを示す結果も開示されている。このため、すべての被測定者に対して同じ反射部位を仮定すると、算出されるＰＷＶに誤差を生じることとなる。

　図１は、同じ被測定者についてのＰＷＶの実測値と推定値との関係を示す図である。ここでＰＷＶとしては、心臓と大腿動脈との２点で測定された脈波から算出されたｈｆＰＷＶを用いる。「実測値」は心臓と大腿動脈との２点で測定された脈波から算出されたＰＷＶである。「推定値」は頚動脈の１点でトノメトリ法により測定された脈波から算出された脈波伝播時間と大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）とを用いて算出した値である。図１において、横軸が実測値を表わし、縦軸が推定値を表わしている。

　図１より、実測値と推定値との間の差が大きい被測定者が存在することがわかる。これは、推定値に誤差が含まれているためと考えられる。推定値の誤差の原因の一つとして、仮定した反射波経路差の誤差が考えられる。

　ここで、発明者らは、腸骨動脈分岐部を反射部位と想定した場合の大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）に対する、実測された心臓大腿動脈間ＰＷＶおよびＴｒから算出された大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）の比率（Ｌ＿Ｔｒ／Ｌ＿ｄａ）を「相対距離」として、被測定者ごとに「相対距離」と、最高血圧と、駆出波の振幅に対する反射波の振幅の比率であるＡＩ（Augmentation　Index）値とを算出した。相対距離＝１は、想定した反射位置と実際の反射位置とが等しいことを表わしている。

　なお、距離（Ｌ＿Ｔｒ）は以下の式（１）により算出される、
　　Ｌ＿Ｔｒ＝ｈｆＰＷＶ×Ｔｒ／２　…式（１）。

　図２Ａは、複数の被測定者についての「相対距離」と最高血圧との関係、図２Ｂは、複数の被測定者についての「相対距離」とＡＩ値との関係を示す図である。図２Ａ、図２Ｂより、算出された相対距離は被測定者ごとに異なり、実際には必ずしも相対距離＝１となっていないことがわかる。さらに、図２Ａ、図２Ｂに示された関係より、発明者らは、特に、血圧が高いほど相対距離が大きくなり、ＡＩ値が大きいほど相対距離は小さくなることを見出した。すなわち、発明者らは、被測定者の身長や年齢などの血管経路に関わる属性に加えて、血圧値や、血圧波形の形状の特徴によっても、実際の反射位置が想定した反射位置からずれることを見出した。

　図３は、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）と、実測された心臓大腿動脈間ＰＷＶおよびＴｒから算出された大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）と、脈波の測定部位である心臓と大腿動脈との２点間の血管経路の距離（Ｌ＿ｈｆ）とを表わした概略図である。

　図３より、「相対距離」が大きくなることは距離（Ｌ＿ｄａ）に対して距離（Ｌ＿Ｔｒ）が大きくなることと同義であるため、実際の反射位置が想定された反射位置よりも心臓から遠い側であることを意味している。逆に、「相対距離」が小さくなることは距離（Ｌ＿ｄａ）に対して距離（Ｌ＿Ｔｒ）が小さくなることと同義であるため、実際の反射位置が想定された反射位置よりも心臓に近い側であることを意味している。

　以上の考察の結果、発明者らは、被測定者の身長や年齢などの血管経路に関わる属性や、血圧値や、血圧波形の形状の特徴を用いて大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を得、反射波経路差を決定することとした。

　第１の例として、被測定者の血圧値と、血圧波形の形状の特徴とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して、大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を得る。具体例として、被測定者の血圧値として最高血圧を用い、血圧波形の形状の特徴を表わす値としてＡＩ値を用いて、次の式（２）によって距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する、
　　Ｌ＿Ｔｒ＝（Ａ×最高血圧＋Ｂ×ＡＩ＋Ｃ）×Ｌ＿ｄａ　…式（２）。

　また、第２の例として、被測定者の血圧値を用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する。具体例として、被測定者の血圧値として最高血圧を用いて、次の式（３）によって距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する、
　　Ｌ＿Ｔｒ＝（Ａ’×最高血圧＋Ｃ’）×Ｌ＿ｄａ　…式（３）。

　なお、係数Ａ，Ａ’，Ｂ，Ｃ，Ｃ’は、実際の被測定者群に対する測定結果から実験的に得られる係数を用いることができる。また、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）は、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離の実測値、または、予め求められた身長と実測値との間の近似式により求めた値を用いることができる。

　また、第３の例として、被測定者の血管経路に関わる属性と、被測定者の血圧値と、血圧波形の形状の特徴とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する。具体例として、被測定者の血管経路に関わる属性として年齢および身長を用い、被測定者の血圧値として最高血圧を用い、血圧波形の形状の特徴を表わす値としてＡＩ値を用いて、次の式（４）によって距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する、
　　Ｌ＿Ｔｒ＝（Ｄ×年齢＋Ｅ×最高血圧＋Ｆ×ＡＩ＋Ｇ×身長＋Ｈ）×Ｌ＿ｄａ　…式（４）。

　また、第４の例として、被測定者の血管経路に関わる属性と、被測定者の血圧値とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する。具体例として、被測定者の血管経路に関わる属性として年齢および身長を用い、被測定者の血圧値として最高血圧を用いて、次の式（５）によって距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する、
　　Ｌ＿Ｔｒ＝（Ｄ’×年齢＋Ｅ’×最高血圧＋Ｇ’×身長＋Ｈ’）×Ｌ＿ｄａ　…式（５）。

　なお、係数Ｄ，Ｄ’，Ｅ，Ｅ’，Ｆ，Ｇ，Ｇ’，Ｈ，Ｈ’もまた、実際の被測定者群に対する測定結果から実験的に得られる係数を用いることができる。

　なお、以上の説明では、被測定者の血圧値として最高血圧を用いているが、最低血圧であってもよいし、最高血圧と最低血圧との中間値であってもよい。また、被測定者の血圧波形の形状の特徴を表わす値としてＡＩ値を用いているが、Ｔｒ等の他の指標であってもよい。また、被測定者の血管経路に関わる属性として年齢および身長を用いているが、年齢および身長のうちの一方であってもよいし、その他の属性であってもよい。

　＜装置構成＞
　図４は、実施の形態にかかる血圧情報測定装置（以下、測定装置と略する）１の外観の具体例を示す図である。

　図４を参照して、測定装置１は、エアチューブ１０で接続された基体２と測定部位である上腕に装着される腕帯９とを含む。基体２の正面には、測定結果を含む各種の情報を表示する表示部４および測定装置１に対して各種の指示を与えるために操作される操作部３が配される。操作部３は電源をＯＮ／ＯＦＦするために操作されるスイッチ３１、および測定の開始を指示するために操作されるスイッチ３２を含む。

　図５Ａ，図５Ｂを参照して、腕帯９は、生体を圧迫するための流体袋としての空気袋を備える。上記空気袋は、血圧情報としての血圧を測定するために用いられる流体袋である空気袋１３Ａ、および血圧情報としての脈波を測定するために用いられる流体袋である空気袋１３Ｂとを含む。空気袋１３Ｂのサイズは一例として２０mm×２００mm程度である。また、好ましくは、空気袋１３Ｂの空気容量は空気袋１３Ａの空気容量に比べ１／５以下である。

　測定装置１を用いた脈波の測定に際しては、図５Ａに示すように、腕帯９を測定部位である上腕１００に巻き回す。その状態でスイッチ３２が押下されることで、血圧情報が測定され、血圧情報に基づいて動脈硬化度を判定するための指標が算出される。ここで「血圧情報」とは、生体から測定して得られる、血圧に関連する情報を指し、具体的には、血圧値、血圧波形（脈波波形）、心拍数、などが該当する。

　図６は、測定装置１の構成の具体例を示すブロック図である。
　図６を参照して、測定装置１は、空気袋１３Ａにエアチューブ１０を介して接続されるエア系２０Ａ、および空気袋１３Ｂにエアチューブ１０を介して接続されるエア系２０Ｂと、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）４０とを含む。エア系２０Ａは、エアポンプ２１Ａと、エアバルブ２２Ａと、圧力センサ２３Ａとを含む。エア系２０Ｂは、エアバルブ２２Ｂと、圧力センサ２３Ｂとを含む。

　エアポンプ２１Ａは駆動回路２６Ａに接続され、駆動回路２６ＡはさらにＣＰＵ４０に接続される。エアポンプ２１Ａは、ＣＰＵ４０からの指令を受けた駆動回路２６Ａによって駆動されて、空気袋１３Ａに圧縮気体を送り込むことで空気袋１３Ａを加圧する。

　エアバルブ２２Ａは駆動回路２７Ａに接続され、駆動回路２７ＡはさらにＣＰＵ４０に接続される。エアバルブ２２Ｂは駆動回路２７Ｂに接続され、駆動回路２７ＢはさらにＣＰＵ４０に接続される。エアバルブ２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、ＣＰＵ４０からの指令を受けた駆動回路２７Ａ，２７Ｂによってその開閉状態が制御される。開閉状態が制御されることでエアバルブ２２Ａ，２２Ｂは、それぞれ、空気袋１３Ａ，１３Ｂ内の圧力を維持したり減圧したりする。これにより、空気袋１３Ａ，１３Ｂ内の圧力が制御される。

　圧力センサ２３Ａは増幅器２８Ａに接続され、増幅器２８ＡはさらにＡ／Ｄ変換器２９Ａに接続され、Ａ／Ｄ変換器２９ＡはさらにＣＰＵ４０に接続される。圧力センサ２３Ｂは増幅器２８Ｂに接続され、増幅器２８ＢはさらにＡ／Ｄ変換器２９Ｂに接続され、Ａ／Ｄ変換器２９ＢはさらにＣＰＵ４０に接続される。圧力センサ２３Ａ，２３Ｂは、それぞれ、空気袋１３Ａ，１３Ｂ内の圧力を検出し、その検出値に応じた信号を増幅器２８Ａ，２８Ｂに対して出力する。出力された信号は増幅器２８Ａ，２８Ｂで増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９Ａ，２９Ｂでデジタル化された後にＣＰＵ４０に入力される。

　空気袋１３Ａからのエアチューブと空気袋１３Ｂからのエアチューブとは２ポート弁５１で接続されている。２ポート弁５１は駆動回路５３に接続され、駆動回路５３はさらにＣＰＵ４０に接続される。２ポート弁５１は空気袋１３Ａ側の弁と空気袋１３Ｂ側の弁とを有し、ＣＰＵ４０からの指令を受けた駆動回路５３によって駆動されることでそれら弁が開閉する。

　メモリ４１にはＣＰＵ４０で実行されるプログラムが記憶される。ＣＰＵ４０は、測定装置の基体２に設けられた操作部３に入力された指令に基づいてメモリ４１からプログラムを読み出して実行し、その実行に従って制御信号を出力する。またＣＰＵ４０は測定結果を表示部４やメモリ４１に出力する。メモリ４１には測定結果も記憶される他、必要に応じて、被測定者の身長や年齢などの血管経路に関わる属性が記憶される。被測定者の血管経路に関わる属性は、予め操作部３での操作によって入力される。そしてＣＰＵ４０は、必要に応じてプログラムの実行に伴って上記被測定者の血管経路に関わる属性を読み出して演算に用いる。

　＜機能構成＞
　さらに図６を参照して、ＣＰＵ４０は、上述の原理に従って動脈硬化度を判定するための指標としてのＰＷＶを算出するための機能として、圧力センサ２３Ｂからの圧力信号の入力を受け付けて一拍分の血圧波形を得るための入力部４０１と、圧力センサ２３Ｂからの圧力信号の入力を受け付けて血圧値（たとえば最高血圧値）を算出するための血圧算出部４０２と、血圧波形からＡＩ値を算出するためのＡＩ算出部４０３と、血圧波形からＴｒを算出するためのＴｒ算出部４０４と、上記式（２）または式（３）に従って最高血圧値または最高血圧値およびＡＩ値を用いて大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して距離（Ｌ＿Ｔｒ）を得、反射波経路差を決定するための経路差算出部４０５と、反射波経路差をＴｒで除してＰＷＶを算出するためのＰＷＶ算出部４０６とを含む。これらはＣＰＵ４０が操作部３からの操作信号に従ってメモリ４１に記憶されるプログラムを読み出して実行することで主にＣＰＵ４０に形成される機能であるが、少なくともこれら機能のうちの一部がハードウェア構成で形成されてもよい。

　＜測定および指標算出動作＞
　図７は、測定装置１での動作を表わすフローチャートである。図７に示される動作は測定者がスイッチ３２を押下することにより開始される。この動作はＣＰＵ４０がメモリ４１に記憶されるプログラムを読み出して図６に示される各部を制御することによって実現されるものである。また、図９を用いて測定装置１での動作中の空気袋１３Ａ，１３Ｂ内の圧力変化を説明する。図９の（Ａ）は空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１の時間変化を示し、図９の（Ｂ）は空気袋１３Ａ内の圧力Ｐ２の時間変化を示している。図９の（Ａ），（Ｂ）で時間軸に付してあるＳ３～Ｓ１７は、後述する測定装置１での測定動作の各動作と一致している。

　図７を参照して、動作が開始すると、ステップＳ１でＣＰＵ４０において各部が初期化される。ステップＳ３でＣＰＵ４０はエア系２０Ａに対して制御信号を出力して空気袋１３Ａの加圧を開始し、加圧過程において血圧を測定する。ステップＳ３での血圧の測定は、通常の血圧計で行なわれているオシロメトリック法による測定が行なわれる。ステップＳ３でＣＰＵ４０は圧力センサ２３Ｂからの圧力信号に基づいて血圧値を算出し、メモリ４１の所定領域に記憶させる。

　ステップＳ３での血圧の測定が完了すると、ステップＳ５でＣＰＵ４０は駆動回路５３に制御信号を出力して２ポート弁５１の空気袋１３Ａ側の弁と空気袋１３Ｂ側の弁との両方を開放させる。これにより空気袋１３Ａと空気袋１３Ｂとは連通し、空気袋１３Ａ内の空気の一部が空気袋１３Ｂに移動して空気袋１３Ｂが加圧される。

　図９の（Ｂ）の例では、上記ステップＳ３で加圧を開始してから血圧の測定が完了するまで、空気袋１３Ａ内の圧力Ｐ２は最高血圧値よりも高い圧力まで増加している。その後、上記ステップＳ５で２ポート弁５１の上記弁が開放されることで、空気袋１３Ａ内の空気の一部が空気袋１３Ｂに移動して、圧力Ｐ２が減少する。同時に、図９の（Ａ）に示されるように、空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１が急激に増加する。そして、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とが一致した時点で、つまりこれら空気袋１３Ａ，１３Ｂの内圧がつりあった時点で、空気袋１３Ａから空気袋１３Ｂへの空気の移動が終了する。ステップＳ７でＣＰＵ４０は、この時点で駆動回路５３に制御信号を出力して、上記ステップＳ５で開放した２ポート弁５１の両弁を閉塞させる。図９の（Ａ），（Ｂ）において、ステップＳ７の時点で圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とが一致していることが示されている。図５Ａに表わされたように空気袋１３Ｂの容量は空気袋１３Ａの容量と比較して小さいため、圧力Ｐ２のステップＳ５での減少は大幅ではなく、ステップＳ７の時点で圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とも最高血圧値よりも高い圧力となっている。

　その後、ステップＳ９でＣＰＵ４０は駆動回路２７Ｂに制御信号を出力して、空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１を脈波を測定するのに適した圧力になるまで減圧調整する。ここでの減圧調整量は、たとえば５．５mmHg/sec程度が好適である。また、脈波を測定するのに適した圧力としては５０～１５０mmHg程度が好適である。このとき２ポート弁５１の両弁が閉塞されているため、図９の（Ｂ）に示されるように、空気袋１３Ａ内の圧力Ｐ２は最高血圧値よりも高い圧力で測定部位の末梢側を圧迫し、駆血状態となっている。

　末梢側が駆血された状態において、ステップＳ１１でＣＰＵ４０は、圧力センサ２３Ｂからの圧力信号に基づく一拍分の血圧波形が入力されるごとに、その血圧波形から特徴点を抽出するための動作を行なう。すなわち、ステップＳ１１でＣＰＵ４０は圧力センサ２３Ｂからの圧力信号を受け付けて、一拍分の血圧波形を特定する。なお、ここでは、複数拍分の血圧波形の入力に基づいてその平均値から一拍分の血圧波形を特定してもよいし、所定期間（数秒間、等）に入力された圧力信号に表れた脈拍分の平均値から一拍分の血圧波形を特定してもよい。

　そして、特定された一拍分の血圧波形から、予め規定されている、血圧波形の二次微分曲線の極大点に対応した点や、血圧波形の四次微分曲線の下降ゼロクロス点に対応した点などを特徴点として抽出する。

　ステップＳ１１の特徴点を抽出する動作は、予め規定されている動脈硬化度の指標を算出するために必要な数（たとえば１０拍分）の特徴点が抽出されるまで、一拍分の血圧波形が入力されるごとに繰り返される。その間、空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１は図９の（Ａ）に示されるように脈波を測定するのに適した圧力に維持され、空気袋１３Ａ内の圧力Ｐ２は図９の（Ｂ）に示されるように最高血圧値よりも高い圧力に維持されている。これにより、測定部位の末梢側の駆血状態が維持されている。

　抽出された特徴点の数が予め規定されている数（たとえば１０拍分）に達すると（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１５でＣＰＵ４０は、抽出された特徴点の平均値を用いて脈波伝播時間とＡＩ値とを算出する。すなわち、血圧波形の二次微分曲線の極大点に対応した点や、血圧波形の四次微分曲線の下降ゼロクロス点に対応した点などを反射波の立ち上がり点として、駆出波の立ち上がり点との出現時の差分を算出することでＴｒを算出し、１拍分の血圧波形の駆出波の最大振幅と反射波の最大振幅とを特定してその比率を算出することでＡＩ値を算出する。なお、Ｔｒに替えて、駆出波のピークの出現時間と反射波のピークの出現時間との時間差（Ｔｐｐ）を用いてもよい。

　さらに、ステップＳ１７でＣＰＵ４０は、脈波伝播距離を算出する。図８はステップＳ１７での処理を表わすフローチャートである。

　上記第１の例として示された、被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する場合、すなわち、上記式（２）を用いて距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する場合、ＣＰＵ４０は、ステップＳ３で算出された最高血圧値を読み出し（ステップＳ１０１）、ステップＳ１５で算出されたＡＩ値を読み出し（ステップＳ１０３）、それらを上記式（２）に代入することで（ステップＳ１０５）、大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する。

　上記第２の例として示された、被測定者の血圧値を用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する場合、すなわち、上記式（３）を用いて距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する場合には、ステップＳ１０３の動作はスキップされ、ステップＳ３で算出された最高血圧値を読み出して（ステップＳ１０１）、上記式（３）に代入することで（ステップＳ１０５）、大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する。

　上記第３の例として示された、被測定者の血管経路に関わる属性と被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する場合、すなわち、上記式（４）を用いて距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する場合には、ＣＰＵ４０は、ステップＳ１０１，Ｓ１０３の動作に加えて、さらにメモリ４１から年齢および身長等の被測定者の血管経路に関わる属性を読み出し、上記式（４）に代入することで（ステップＳ１０５）、大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する。

　上記第４の例として示された、被測定者の血管経路に関わる属性と被測定者の血圧値とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正する場合、すなわち、上記式（５）を用いて距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する場合には、ステップＳ１０３の動作はスキップされる。ＣＰＵ４０は、ステップＳ１０１の動作に加えて、さらにメモリ４１から年齢および身長等の被測定者の血管経路に関わる属性を読み出し、上記式（５）に代入することで（ステップＳ１０５）、大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を算出する。

　ＣＰＵ４０は、算出された大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）を２倍し、駆出波と反射波それぞれの、心臓から測定部位までの伝播経路差（２Ｌ＿Ｔｒ）として算出する。

　ステップＳ１９でＣＰＵ４０は、ステップＳ１７で算出された伝播経路差をステップＳ１５で算出されたＴｒで除して、動脈硬化度の指標としてのＰＷＶを算出する。そして、ステップＳ２１でＣＰＵ４０は駆動回路２７Ａ，２７Ｂに制御信号を出力してエアバルブ２２Ａ，２２Ｂを開放させ、空気袋１３Ａ，１３Ｂの圧力を大気圧に解放する。図９の（Ａ），（Ｂ）の例では、圧力Ｐ１，Ｐ２は、ステップＳ２１の区間で、大気圧まで急速に減少している。

　算出された最高血圧値（ＳＹＳ）、最低血圧値（ＤＩＡ）、動脈硬化度の指標や、測定された脈波などの測定結果は基体２に設けられた表示部４で表示するための処理が施され、表示される。

　＜実施の形態の効果＞
　測定装置１では、被測定者の動脈の硬化度合いとしての脈波伝播速度（ＰＷＶ）を算出する際に用いられる駆出波と反射波それぞれの、心臓から測定部位までの伝播経路差が、大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を被測定者の身長や年齢などの血管経路に関わる属性や、血圧値や、血圧波形の形状の特徴やこれらの組み合わせによって補正して得られる大動脈起始部から実際の反射位置までの距離（Ｌ＿Ｔｒ）から算出される。

　図１０～図１２は、同じ被測定者についてのＰＷＶの実測値と、測定装置１において大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）と脈波伝播時間とから算出されたＰＷＶである推定値との関係を示す図である。図１０は、上記第２の例として示された、被測定者の血圧値を用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。図１１は、上記第１の例として示された、被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴を表わす値としてのＡＩ値とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。図１２は、上記第３の例として示された、被測定者の血圧値と血圧波形の形状の特徴を表わす値としてのＡＩ値と被測定者の血管経路に関わる属性としての年齢および身長とを用いて距離（Ｌ＿ｄａ）を補正して得られた距離（Ｌ＿Ｔｒ）を用いて算出したＰＷＶの推定値と、ＰＷＶの実測値との関係を示している。

　図１０～図１２を参照して、いずれの方法によって補正した場合であっても、図１に示された、ＰＷＶの実測値と推定値との関係と比較して、実測値と推定値との間の差が格段に小さくなっていることがわかる。すなわち、上述のいずれの方法の補正も、仮定された反射位置を実際の反射位置に近づけるような補正であることがわかる。これにより、算出されたＰＷＶの誤差を従来のＰＷＶの算出方法よりも小さくすることができ、精度よく動脈硬化度を判定することができる。

　なお、以上の例では、図５Ａ，図５Ｂに表わされたように、腕帯９に、血圧を測定するために用いられる流体袋である空気袋１３Ａと脈波を測定するために用いられる流体袋である空気袋１３Ｂとの２つの空気袋が備えられるものとしている。しかしながら、これら空気袋は一つの空気袋で実現されてもよい。この場合、ＣＰＵ４０は、該一つの空気袋の内圧変化に基づいて脈波と血圧とを測定する。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　１　測定装置、２　基体、３　操作部、４　表示部、９　腕帯、１０　エアチューブ、１３Ａ，１３Ｂ　空気袋、２０Ａ，２０Ｂ　エア系、２１Ａ　エアポンプ、２２Ａ，２２Ｂ　エアバルブ、２３Ａ，２３Ｂ　圧力センサ、２６Ａ，２７Ａ，２７Ｂ，５３　駆動回路、２８Ａ，２８Ｂ　増幅器、２９Ａ，２９Ｂ　変換器、３１，３２　スイッチ、４０　ＣＰＵ、４１　メモリ、５１　２ポート弁、１００　上腕、４０１　入力部、４０２　血圧算出部、４０３　ＡＩ算出部、４０４　Ｔｒ算出部、４０５　経路差算出部、４０６　ＰＷＶ算出部。

Claims (11)

1. 　血圧情報として被験者の動脈硬化度の指標である脈波伝播速度を算出する血圧情報測定装置であって、
   　被験者の測定部位に装着するための空気袋と、
   　前記空気袋の内圧を調整するための調整装置と、
   　前記空気袋の内圧変化に基づいて前記被験者の脈波伝播速度を算出する処理を行なうための演算装置とを備え、
   　前記演算装置は、
   　前記内圧変化から前記被験者の血圧値を得る演算と、
   　前記内圧変化から一拍分の脈波波形を得る演算と、
   　前記一拍分の脈波波形における駆出波と反射波との出現時間差を得る演算と、
   　前記血圧値と、予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに基づいて、前記駆出波と前記反射波それぞれの、心臓から前記測定部位までの伝播経路差を決定する演算と、
   　前記伝播経路差と前記出現時間差とに基づいて前記被験者の脈波伝播速度を得る演算とを実行する、血圧情報測定装置。
2. 　前記演算装置は、前記伝播経路差を決定する演算において、前記血圧値と前記大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、前記脈波波形の形状の特徴を表わす値を用いて前記伝播経路差を決定する、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
3. 　前記演算装置は、前記脈波波形の形状から前記駆出波の振幅と前記反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation　Index）値を得る演算をさらに実行し、
   　前記伝播経路差を決定する演算において、前記脈波波形の形状の特徴を表わす値として前記ＡＩ値を用いる、請求項２に記載の血圧情報測定装置。
4. 　前記被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値の入力を受け付けるための入力装置をさらに備え、
   　前記演算装置は、前記伝播経路差を決定する演算において、前記血圧値と前記大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、前記属性を表わす値を用いて前記伝播経路差を決定する、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
5. 　前記被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値は、前記被験者の年齢と、前記被験者の身長とのうちの少なくとも一つである、請求項４に記載の血圧情報測定装置。
6. 　前記被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値の入力を受け付けるための入力装置をさらに備え、
   　前記演算装置は、前記伝播経路差を決定する演算において、前記血圧値と前記大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに加えて、前記脈波波形の形状の特徴を表わす値と前記属性を表わす値とを用いて前記伝播経路差を決定する、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
7. 　前記演算装置は、前記脈波波形の形状から前記駆出波の振幅と前記反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation　Index）値を得る演算をさらに実行し、
   　前記伝播経路差を決定する演算において、前記脈波波形の形状の特徴を表わす値として前記ＡＩ値を用いる、請求項６に記載の血圧情報測定装置。
8. 　前記被験者の血圧情報に関わる属性を表わす値は、前記被験者の年齢と、前記被験者の身長とのうちの少なくとも一つである、請求項６に記載の血圧情報測定装置。
9. 　前記伝播経路差を決定する演算では、前記血圧値から得られる値を前記予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値に乗じることで前記伝播経路差を算出する、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
10. 　前記被験者の測定部位に装着するための空気袋は、装着時に中枢側に位置する第１の空気袋と末梢側に位置する第２の空気袋とを含み、
    　前記脈波波形を得る演算では前記第２の空気袋で前記測定部位の末梢側を駆血した状態における前記第１の空気袋の内圧変化から前記脈波波形を得る、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
11. 　血圧情報測定装置において動脈硬化度の指標として脈波伝播速度を算出するための方法であって、
    　前記血圧情報測定装置は、被験者の測定部位に装着するための空気袋と前記被験者の脈波伝播速度を算出する処理を行なうための演算装置とを含み、
    　前記演算装置の実行する、
    　被験者の測定部位に装着された空気袋の内圧変化から、前記被験者の血圧値を算出するステップと、
    　前記内圧変化から一拍分の脈波波形を得るステップと、
    　前記一拍分の脈波波形における駆出波と反射波との出現時間差を特定するステップと、
    　前記血圧値と、予め記憶される大動脈起始部から腸骨動脈分岐部までの距離を表わす値とに基づいて、前記駆出波と前記反射波それぞれの、心臓から前記測定部位までの伝播経路差を決定するステップと、
    　前記伝播経路差と前記出現時間差とに基づいて前記被験者の脈波伝播速度を算出するステップとを備える、血圧情報測定装置における動脈硬化度の指標の算出方法。

Images