JPH0370489B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、外部から押圧により閉塞した血管が
開口する場合の開口伝播速度を測定する装置に関
するものであり、主として動脈硬化度の測定に利
用することができるものである。

（従来技術の問題点） 動脈硬化度を測定するには、従来例えば特公昭
57−6930公報あるいは特開昭57−134141公報に記
載された技術のように、血管壁を伝播する圧力波
の伝播速度と血管壁の弾力性とに関連性があるこ
とを利用して動脈の２点間で測定した脈波波形の
時間差から脈波の伝播速度を計測することにより
動脈硬化度を測定するのが一般的である。

しかし、実際の脈波の記録に当たつては、２つ
の圧力センサを手指により保持したまま距離の離
れた動脈の拍動部位例えば頚動脈分と股動脈部と
に当接圧迫した状態のもとに行われる関係上、圧
力センサの当接位置がずれたり圧力の強弱により
波形が歪み易く、熟練者によらなければ正確な波
形の記録が困難であるという欠点がある。

また、複数個の圧電素子を動脈の拍動部に縦列
状態に押圧しつつ血液の波動変化を測定してその
測定結果に基づいて人体の各種機能の障害を診断
するようにした装置が、特開昭52−30086公報お
よび特開昭52−7782公報に記載されている。

特開昭52−30086公報に記載された技術は、３
個の圧電素子により寸、関、尺における脈気を把
握して脈診を行うものであつて、３カ所の脈波を
グラフに記録してその時の呼吸数に対する脈拍数
の比あるいは波形により診断をする脈診器であ
り、閉塞した血管の開口伝播速度の測定を標榜す
るものではなく、ましてや血管の開口に伴う急激
な圧力変化を縦列状態の複数個の圧電素子により
検出してその時間差から開口速度を測定するもの
ではない。

特開昭52−7782公報に記載の技術は、血液の拍
動変化および血管壁の弾力変化等の複合的な波動
変化信号を複数カ所において得、外的押圧力と分
別して経時的に記録しあるいは押圧力を順次加重
しながら拍動変化を経時的に記録して脈診の判断
資料を得るようにしており、拍動変化を異なる複
数カ所において経時的に記録するのであるから、
血管を押圧により閉塞した後に開口させる時の開
口の時間差を計測しようとするものではなく、動
脈硬化度を診断する装置としては適当ではない。

しかして、前記諸従来技術における測定の基と
なる脈波の伝播速度は７〜10ｍsecと速いため、
充分な精度のもとに測定するには２測定点の間隔
が50cm程度離隔している必要があるが、50cm離隔
している場合でも伝播時間は50〜70ｍsecであり、
従つてこのような数10ｍsecの僅かな時間差を複
数の脈波から計測するのであるから、両脈波の波
形の位相差を波形の変曲点としての最も特徴が明
瞭な立ち上がり点の時間差で計測するのが適切で
あるが、しかし立ち上がり点ではあつても変曲点
の幅が10ｍsec程度である関係上、５〜10％の計
測誤差を生じる。

更に脈波伝播速度は動脈の内圧即ち血圧に比例
して変化し、血圧10mmHgに対して約５〜10％の
変化があることが知られており、脈波伝播速度の
測定値から動脈の硬化度を判定するには、格別に
血圧を測定して同一条件のもとにおいて比較を行
う必要がある。

（本発明の目的） 本発明の目的は、簡単な装備に対する平易な操
作のもとに動脈の硬化度を血管開口伝播速度の遅
速により測定することにあり、更に他の目的は高
精度にかつ迅速に動脈硬化度を測定することにあ
る。

（本発明の特徴） 血圧測定に使用されるカフを例えば上腕に巻き
付けてカフの圧力を最大血圧よりも増加させる
と、動脈の一部が押圧されて閉塞し、カフの圧力
が最大血圧よりも低くしかも最小血圧よりも高い
場合には、血圧がカフの圧力よりも高くなる都
度、第３図ａに示すように血管が上流から下流に
順次開口して開口運動を繰り返しつつ周期的に血
液が流れることになる。

カフ内周における上流部分と下流部分とに圧力
センサを設けると、これら両圧力センサには血管
の開口時期に対応した時間差のもとに急激な変化
を伴う圧力が加えられることが判つた。

本発明は、上記知見に基づいて、外部から一定
区間の動脈を適度に押圧して閉塞した後押圧を軽
減すると、動脈が上流部分から下流部分に順次開
口するから、この血管が開口する場合の急峻な圧
力変化成分をパルスに変換して取り出すと共に、
上流および下流部分におけるパルスの発生時間差
を測定するようにしたことを主要特徴とするもの
である。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面について詳細に説明
する。

第１図は本発明の測定装置を例示するものであ
つて、大体において、例えば上腕に巻き付けるの
に適切なカフ１等の血管加圧手段の内側に上流用
圧力センサ２および下流用圧力センサ３を一定間
隔のもとに付設して動脈の脈波波形と血管の開口
運動とを圧波形の電気的変動として感知すること
ができるようにした測定部Ｍと、この測定部Ｍに
おけるカフ１の内圧を制御するためのカフ圧制御
部Ｃと、測定部Ｍにおける圧力センサ２および３
からの信号を処理するための２チヤンネルの信号
処理部SPと、信号処理部SPからの信号をマイク
ロコンピユータで処理するデータ処理部DPと、
データ処理部DPに関連して設けたデジタル表示
部Ｄと、必要に応じハードコピーすることができ
るプリンタＰとにより構成する。

上記カフ圧制御部Ｃには、データ処理部DPか
らの指示により作動する加圧ポンプ４およびリー
ク弁５を設けてカフ１内の空気圧を加減すること
ができるようにするほか、圧力計６およびＡ／Ｄ
変換器７を設けてカフ内圧をデジタル化した信号
として得た後、データ処理部DPに印加すること
ができるようにし、かつ信号処理部SPには増幅
器８、ハイパスフイルタ９、レベル設定器１０付
きコンパレータ１１からなる１対の処理回路を設
けて前記両圧力センサ２および３からの信号を各
別に処理してパルス波に変換した後データ処理部
DPに印加するようにし、更にデータ処理部DPに
関連してスタート用スイツチ１２およびプリント
用スイツチ１３を設け、なお前記測定部Ｍにおけ
るカフ１に設ける圧力センサ２および３として
は、薄型ダイヤフラム式のものあるいは帯状の高
分子圧電材料を使用したフイルム型のものが適当
である。

上記カフ１内の圧力を最大血圧よりも高圧にし
て動脈を第１図のように押圧閉塞させた後、カフ
１内の圧力を適度に低下させた場合、そのカフ内
圧が最大血圧よりも低く最小血圧よりも高く保た
れている場合には、第２図のように、両圧力セン
サ２および３には動脈圧波形Ａに対応しかつカフ
内圧よりも血圧が高くなる血管開口時点において
急激に立ち上がる急峻な圧力波形の検出圧a₁およ
びa₂を得られることが判る。

なお上記カフ１は、血管に対し外部から加圧し
つつその加圧程度を漸次高低変化させることがで
きる他の血管加圧手段でもよいこと当然である。

以下上記装置を使用して血管開口伝播速度を測
定する場合を説明する。

先ず、カフ１を被測定者の上腕に巻き付けてス
タート用スイツチ１２をONにすると、これによ
りリーク弁５が閉じるほか、加圧ポンプ４が始動
してカフ１内に空気を給走しつつカフ１を加圧す
る。加圧中のカフ内圧力は圧力計６で計測してデ
ジタル化した後データ処理部DPに印加し、デー
タ処理部DPにより読み取りつつ予め設定した圧
力に達するまで加圧を続行し、設定圧に達したこ
とをデータ処理部DPで検知すると加圧ポンプ４
を停止させる。この時点において被測定者の血圧
が設定値よりも高い場合は、直ちに血管開口のイ
ンパルスが発生するから、これをデータ処理部
DPで加圧不足と判断して再度加圧ポンプ４を始
動しカフ１の圧力を一定程度上昇させる。カフ１
の圧力が被測定者の最大血圧と同程度もしくは僅
かに高い場合は、第３図ｂに示すようにカフ１に
対応する血管の上流側の一部分だけが開閉する。
更にカフ１の圧力を上昇させて被測定者の最大血
圧よりも高くした場合、カフ１に対応する部分の
血管は押圧により閉塞状態となるのであり、カフ
１の加圧後の一定時間内の血管開口パルスが発生
しないことを確認すると、リーク弁５を僅かに開
いて一定速度のもとにカフ１内の圧力を減少させ
つつ血管開口に伴う圧力変化を圧力センサ２およ
び３により検出し、この圧力センサ２および３に
より得られた圧波形を増幅器８により増幅しかつ
ハイパスフイルタ９およびコンパレータ１１によ
りパルス波形に変換してデータ処理部DPでモニ
タする。カフ１内の圧力の減少を開始した直後
は、カフ１内の圧力はカフ１付近の血管の最大血
圧よりも高圧であるから、カフ１下の血管は外圧
により押圧閉塞し、血流は停止した状態となる。
リーク弁５による空気の放出によりカフ１内の圧
力を徐々に減圧する過程においてカフ１内の圧力
が血管内の最大血圧よりも低下すると、血管内圧
が外圧よりも高くなる時相が生じて閉塞していた
血管が開口して血流が流れる。

血管内圧は心臓のポンプ作用により発生した圧
力であるから、心臓の収縮に同期して経時的に変
化しており、従つて血管内圧は一時的に外圧に打
ち勝つて閉塞していた血管を開くのであるが短時
間で閉じるのであつて、このような血管開閉運動
はカフ１下の血管の全域において同時的に生じる
のではなく、第３図ａのように先ず心臓に近い上
流の血管から開口して順次下流に伝播しつつ血流
の流れが生じた後、或時間後に閉塞する。カフ１
は上下両部に２個の圧力センサ２および３が設け
られているから、第２図に示すように先ず上流用
圧力センサ２にb₁のように血管の開口を示す10mm
secで立ち上がる著しく急峻な波形を得ることが
でき、変曲点の幅は１〜２ｍsecと極めて正確に
位置が特定できる。次に同様の圧力波形b₂が下流
の圧力センサ３において得られ、上下両圧センサ
２，３において得られる血管開口を示す両波形a₁
およびa₂は50〜80ｍsecの時間差があり、信号処
理部SPによりパルス化されて同第２図のc₁およ
びc₂のように血管開口時間差を２つのパルスの間
隔として得ることができる。

上記パルスにより得られる時間差は、血管の開
口現象が２つの圧力センサ２および３の下を伝わ
る時間であり、両圧力センサ２および３の間の距
離からデータ処理部DPにおけるマイクロコンピ
ユータにより血管開口伝播速度を求めることがで
きる。即ち両インパルスの時間差Ｔを前記マイク
ロコンピユータにより計測し、圧力センサ２と３
との距離をとすると、血管開口伝播速度は、
＝Ｉ／Ｔにより求められるのであり、両圧力セン
サ２および３において検出する圧力波形はその立
ち上がり波形が急峻であるから、簡単な信号処理
回路による処理に拘らず高精度の測定が可能であ
る。得られた血管開口伝播速度はデータ処理部
DPにおけるマイクロコンピユータに記憶し、測
定終了後に表示部Ｄによりデジタル表示し、また
必要に応じプリント用スイツチ１３に対する操作
のもとにプリンタＰによりハードコピーすること
ができる。

血管の開口過程において得られる波形a₁および
a₂は、カフ１の圧力が最大血圧と最小血圧との中
間にある場合に１心拍に１回発生するから、リー
ク弁５による減圧によりカフ１の圧力が最小血圧
と同圧に達するまで、即ち１回の測定で多数回の
伝播速度の計測を繰り返し行うことができ、従つ
て計測結果をマイクロコンピユータにより平均化
して更に測定精度を向上することができるのであ
る。

前記血管開口伝播速度の測定過程において、カ
フ１内圧力を最大血圧よりも上昇させた後、リー
ク弁５から緩徐な空気放出により減圧を開始して
最初に得られる血管開口を示す波形は、カフ１内
の圧力と血圧の最大値とがほぼ一致する時点にお
いて発生する関係上、この時点のカフ１内の圧力
を前記圧力計６により計測して、Ａ／Ｄ変換器７
によりデジタル化して最大血圧を知ることがで
き、またカフ１内の圧力を減圧する過程におい
て、カフ１内の圧力が最小血圧以下になると、１
心拍のいずれの時点においても血管内圧が外圧よ
りも高いため、血管は全ての時相において開口し
ており、開閉現象が現れず血管開口を示す圧波形
も発生せず、従つてこの血管開口による圧波形が
消失した時点がカフ１内の圧力と最小血圧とがほ
ぼ等しい時点であるから、この時点のカフ１内の
圧力を圧力計６およびＡ／Ｄ変換器７により計測
およびデジタル化して最小血圧を知ることができ
るのである。

前記血管開口を示す圧波形が消失した以後圧力
センサによつて得られる圧波形は通常の圧脈波自
体であり、かつ記録時の圧迫圧が一定で歪が少な
く振幅の大きい波形が得られる関係上、前記両増
幅器８の出力側にＡ／Ｄ変換器１４を各別に設け
てその出力信号をデータ処理部DPに印加するこ
とができるようにすると、これによりＡ／Ｄ変換
した波形がマイクロコンピユータに記憶され、測
定終了後にプリンタＰにより波形表示することが
でき、従つて脈波形として利用することができ
る。

脈波波形の記録が終了した後、リーク弁５を全
開にして測定を終了させ、測定結果を表示部Ｄに
デジタル表示する。またプリント用スイツチ１３
をONにして測定結果と脈波波形とを印刷する。

血管開口伝播速度および血圧の測定の際、しば
しば外部から振動による雑音が入り雑音と信号と
の識別が困難となり易いが、上記装置によれば、
圧力センサ２と３とがあり、雑音は同位相のもと
にパルスを発生するから、血管開口波形の場合の
ように位相ずれがなく、従つて両圧力センサ２と
３とによる検出圧力波形をデータ処理部DPにお
けるマイクロコンピユータにより容易に区別する
ことができるため、精度の高い計測が可能であ
る。

以上のほか、血管開口波形の繰り返し周期は、
心拍周期に一致するから、極めて正確な心拍数の
測定を前記測定のほかに実施することができるの
であつて、即ち第２図に示すパルスc₂の発生から
次のパルスc₂の発生まで時間をデータ処理部DP
におけるマイクロコンピユータにより測定すれば
よい。

（効果） 以上説明したように、本発明によれば、動脈を
適度の押圧力のもとに加圧して開閉運動させつつ
上流部と下流部とにおいて開口現象をセンサによ
り電気的信号として各別に検出した後、ハイパス
フイルタ機能を有する信号処理部によりパルス信
号に変換すると共に、両パルス信号の時間差によ
り血管開口伝播速度を測定するようにしたから、
これにより簡単な装備に対する平易な操作のもと
に測定することができ、従つて動脈硬化度の診断
を極めて容易に実施することができるのであり、
しかも従来の脈波速度に基づく動脈硬化測定装置
に比較して、伝播時間が10倍であること、変曲点
の幅が1/10であること、圧力検出のための２点間
が固定されており誤差が生じないこと、血圧によ
り測定値が変化しないこと、雑音の影響を受け難
いこと、等により高精度の測定が可能であり、更
に測定操作が簡単であるほか検出後のデータ処理
が従来の測定装置に比較して著しく簡単であるか
ら、短時間のもとに測定結果を得ることができ従
来装置の1/5の短時間で足りるのであり、高能率
のもとに測定することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置を例示するブロツク図、第
２図は各波形の相関関係を説明するための波形
図、また第３図は血管開口過程を説明するための
縦断面図である。 １……血管加圧手段としてのカフ、２……上流
用圧力センサ、３……下流用圧力センサ、４……
加圧ポンプ、５……リーク弁、６……圧力計、７
……Ａ／Ｄ変換器、Ｃ……カフ圧制御部、Ｍ……
測定部、SP……信号処理部、DP……データ処理
部、Ｄ……表示部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 動脈部分に対応する内側に上流用圧力センサ
   と下流用圧力センサとを一定間隔が保たれた状態
   に付設するほか前記両圧力センサ間にわたり加圧
   程度を同時に漸次変化させて両圧力センサ間に対
   応する血管全域を閉塞させることができるように
   構成した血管加圧手段を設け、かつ閉塞血管の開
   口に伴う急峻な圧力変化信号をパルスとして出力
   するため、増幅機能とハイパスフイルタ機能とを
   備えた信号処理部を設けてこれに前記両圧力セン
   サからの検出信号を印加するようにすると共に、
   前記信号処理部から出力するパルスをモニタして
   両パルスの時間差から血管開口伝播速度を計測す
   るマイクロコンピユータ内臓のデータ処理部とこ
   のデータ処理部による処理結果を表示する表示部
   とを設けたことを特徴とする血管開口伝播速度測
   定装置。 ２ 動脈部分に対応する内側に上流用圧力センサ
   と下流用圧力センサとを一定間隔が保たれた状態
   に付設すると共に、これら両圧力センサ間にわた
   り加圧程度を同時に漸次高低変化させることがで
   きるように加圧ポンプおよびリーク弁を付設した
   空気圧使用型の血管加圧手段を設けて、前記加圧
   ポンプによる加圧により両圧力センサ間に対応す
   る血管全域を閉塞状態にした後、最大血圧よりも
   低い加圧力のもとに閉塞血管を上流から順次開口
   させることができるように構成し、かつ前記両圧
   力センサには血管の開口過程における急峻な圧力
   変化信号をパルスとして出力するための信号処理
   部を接続し、この信号処理部には増幅機能と血管
   の開口過程における急峻な圧力変化を変曲点の幅
   が１〜２ｍsec程度の検出信号として出力するこ
   とができるハイパスフイルタ機能とコンパレータ
   機能とを備え、更に前記信号処理部から出力する
   パルスをモニタして両パルスの時間差から血管開
   口伝播速度を計測するマイクロコンピユータ内臓
   のデータ処理部とこのデータ処理部による処理結
   果を表示する表示部とを設けたことを特徴とする
   血管開口伝播速度測定装置。