JPH084579B2

JPH084579B2 - 血行動態解析装置

Info

Publication number: JPH084579B2
Application number: JP3017131A
Authority: JP
Inventors: 光衛冨田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-01-17
Filing date: 1991-01-17
Publication date: 1996-01-24
Anticipated expiration: 2011-01-24
Also published as: JPH04236939A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は血行動態解析装置、特に
縛帯を用いて非観血的に血液の循環情報を得て、これを
診断の便宜に供する形式で提供することのできる血行動
態解析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】血液が体全体にわたってどのように流れ
ているかを知ることは、疾患の診断を行う上で非常に重
要な意味をもつ。このような全身的な血行動態を解析す
るには、血圧や心電測定の他に、全身的なポジトロンエ
ミッタ画像、核磁気共鳴画像、赤外線画像などの全身画
像の解析が有効である。一方、このような西洋医学系の
疾患診断法の他に、漢方医学ではいわゆる「脈診」と呼
ばれる方法が知られているが、これは検査者の主観によ
る検査法であり、客観的なデータ解析を行うことはでき
ない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た種々の全身画像を得るための解析装置は、精密な客観
的データを提供することができる利点はあるものの、非
常に高価な据付型の大型装置であるため、重症患者や研
究対象にしか用いられていないのが実情である。また、
複雑な装置であるため、検査要員の育成にも時間がかか
り、広く普及させることが困難である。

【０００４】そこで本発明は、全身にわたっての血行動
態を解析することができる小型で簡易な装置を提供する
ことを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

【０００６】(1) 本願第１の発明は、血行動態解析装
置において、生体を縛帯によって圧迫することにより発
生するコロトコフ音を、縛帯圧を変化させながら検出す
る音波検出部と、この音波検出部によって検出されたコ
ロトコフ音の波形を、検出時の圧力値に対応させて記憶
する波形記憶部と、この波形記憶部に記憶された波形
を、心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧
力軸上に配し、各波形のピーク位置を結ぶことにより診
断用包絡線を作成し、これを出力する包絡線作成部と、
を設け、包絡線作成部が、各波形の最大ピーク位置を結
ぶことにより得られる診断用第１包絡線と、各波形の二
番目に大きいピーク位置を結ぶことにより得られる診断
用第２包絡線と、各波形のノイズレベル以上の最小ピー
ク位置を結ぶことにより得られる診断用第３包絡線と、
の３種類の診断用包絡線を作成し、これを出力するよう
にしたものである。

【０００７】(2) 本願第２の発明は、血行動態解析装
置において、生体を縛帯によって圧迫することにより発
生するコロトコフ音を、縛帯圧を変化させながら検出す
る音波検出部と、この音波検出部によって検出されたコ
ロトコフ音の波形を、検出時の圧力値に対応させて記憶
する波形記憶部と、この波形記憶部に記憶された波形
を、心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧
力軸上に配し、各波形のピーク位置を結ぶことにより診
断用包絡線を作成し、これを出力する包絡線作成部と、
心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧力軸
を複数の区間に分割し、この各区間に生体の各部位を対
応づけ、この各区間ごとに診断用包絡線を所定の基準包
絡線と比較し、両者の隔たりが所定の限度以上である区
間については、その区間に対応づけられた生体の部位を
血流障害部位として表示する血流障害部位表示部と、を
設けたものである。

【０００８】(3) 本願第３の発明は、上述の第１また
は第２の発明に係る血行動態解析装置において、生体の
右上腕に縛帯を装着したときに得られるコロトコフ音波
形に基づく診断用右包絡線と、生体の左上腕に縛帯を装
着したときに得られるコロトコフ音波形に基づく診断用
左包絡線と、をそれぞれ別個に処理することができるよ
うにしたものである。

【０００９】

【作用】本願発明の基本思想は、心収縮期圧ＳＰから
心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧力軸上に配したコロトコ
フ音波形の包絡線が、生体の全身的な血行動態に関する
情報を含んでいることを、本願発明者が見出だしたこと
に基づく。この装置を用いれば、生体に縛帯を装着する
だけで、心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るまで
の種々の圧力におけるコロトコフ音波形が検出できる。
しかも、包絡線作成部によってコロトコフ音波形の包絡
線が自動的に作成され出力される。本願発明者は、この
包絡線の心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰまでは主要
臓器の血行動態の情報を、心拡張期圧ＤＰ以下は中枢や
下肢などの血行動態の情報を、それぞれ含んでいること
を見出だした。したがって、この包絡線を表示すること
により全身的な血行動態の解析が可能になる。

【００１０】本願第１の発明は、コロトコフ音の各波形
の最大ピーク位置を結ぶことにより得られる診断用第１
包絡線が、漢方医学における脈診の「浮」に相当する情
報をもち、各波形の二番目に大きいピーク位置を結ぶこ
とにより得られる診断用第２包絡線が、漢方医学におけ
る脈診の「中」に相当する情報をもち、各波形の最小ピ
ーク位置を結ぶことにより得られる診断用第３包絡線
が、漢方医学における脈診の「沈」に相当する情報をも
つことを見出だしたことに基づく。漢方医学では、この
「浮・中・沈」の情報を、患者の脈から得られる主観的
な触覚情報として取り扱っていたが、本発明によれば、
これを客観的なデータとして取り扱うことが可能にな
る。

【００１１】前述のように、包絡線は生体の中枢側から
末梢側に至るまでの各部の血行動態情報を示すものとな
る。そこで、本願第２の発明では、包絡線を複数の区間
に分割し、この各区間に生体の各部位を対応づけたもの
である。この各区間ごとの包絡線を所定の基準包絡線と
比較することにより、その区間に対応づけられた生体の
部位の血流状態を認識することができる。一般に、上腕
部の縛帯で観測されるコロトコフ音は、縛帯下を流れる
血液によって発生する音に、各臓器からの反射波に基づ
く音を重畳したものと考えられる。すなわち、心臓が１
回鼓動すると、この心臓のポンプ作用によって血液が送
りだされるとともに、血管内を圧力変動（脈波）が伝播
することになる。大動脈の各箇所に位置する個々の臓器
は、この脈波に対する抵抗要素として機能し、脈波が臓
器に衝突すると、その一部は反射波としてもとへと戻る
ことになる。この反射波は、臓器の抵抗成分に関する情
報、すなわち血行障害に関する情報を含んでおり、この
反射波が上腕部の縛帯まで伝播するタイミングと、縛帯
下を血液が流れるタイミングとが合致すると、反射波の
情報はコロトコフ音として検出することができる。通
常、血液が実際に移動する速度（血流速度）は、圧力変
動の伝播速度（脈波速度）の１／３程度であることが知
られている。ただし、縛帯によって上腕部の血管を圧迫
して血管径を細くすると、血流速度は高くなり、脈波速
度の１／３以上の速度になる。したがって、縛帯圧を変
えることにより、コロトコフ音にどの臓器からの反射波
を重畳するかを選択することができる。たとえば、心臓
〜腎臓〜上腕部に至る全長１８０ｃｍの経路を脈波およ
び反射波が伝播する時間と、心臓〜上腕部に至る全長６
０ｃｍの経路を血液が移動する時間と、が一致するよう
に、縛帯圧を維持した場合に得られるコロトコフ音は、
腎臓に関する血行動態情報を含むことになる。よって、
圧力軸を複数の区間に分ければ、各区間で得られたコロ
トコフ音を生体の各部位に対応づけることができる。

【００１２】本願第３の発明では、上述の各発明に係る
血行動態解析装置において、左右の包絡線の処理が別個
になされる。したがって、生体の左右の血行動態解析を
別個に行うことができるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図示する実施例に基づいて詳
述する。図１は本発明の一実施例に係る血行動態解析装
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２００との２つの構成部分よりなる。縛帯２００
は、一般的な血圧計で用いられているものであり、その
内部には、上腕部を阻血するための阻血嚢２１０と、こ
の阻血嚢２１０内に気密性を保持させたまま収納した音
波検出器２２０（具体的にはマイクロフォン）と、が内
蔵されている。音波検出器２２０は、上腕部におけるコ
ロトコフ音（動脈音）を検出するためのものであり、こ
の縛帯２００を上腕部に装着したときに、音波入力孔の
形成面が上腕の表皮面に向くような状態に固定されてい
る。阻血嚢２１０から外部には空気を通すための導管２
３０が伸びており、音波検出器２２０から外部には電気
信号を伝達するための導線２４０が伸びている。この縛
帯２００は、図２に示すように、上腕部に巻き付けるよ
うにして装着される。

【００１４】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２３０は、管路１０１および１
０２に接続されている。管路１０１は圧力センサ１１０
に接続されており、この圧力センサ１１０によって、阻
血嚢２１０内部の圧力が検出される。この圧力センサ１
１０の検出信号は増幅器１１１で増幅された後、Ａ／Ｄ
変換器１１２によってデジタル信号に変換される。ま
た、導線２４０を伝達した電気信号は増幅器１２０によ
って増幅された後、帯域フィルタ１２１を通り、Ａ／Ｄ
変換器１２２によってデジタル信号に変換される。帯域
フィルタ１２１は、コロトコフ音の周波数帯域（１８〜
８０Ｈｚ）を通すよう設計されている。Ａ／Ｄ変換器１
１２，１２２によって変換されたデジタル信号は、ＣＰ
Ｕ１３０に取り込まれる。管路１０２は、エアポンプ１
４０およびリークバルブ１５０に接続されている。エア
ポンプ１４０およびリークバルブ１５０は、ＣＰＵ１３
０によって制御される。エアポンプ１４０を起動させれ
ば、管路１０２および導管２３０を介して阻血嚢２１０
内へ空気を送り込むことができ、阻血嚢２１０内の圧力
を上昇させることができる。逆に、リークバルブ１５０
を起動させれば、導管２３０および管路１０２を介して
阻血嚢２１０内の空気を外部にリークさせることがで
き、阻血嚢２１０内の圧力を下降させることができる。
更に、エアポンプ１４０およびリークバルブ１５０を停
止させれば、阻血嚢２１０内の圧力を一定に維持させる
こともできる。結局、ＣＰＵ１３０は、阻血嚢２１０内
の圧力を自由に制御することができる。

【００１５】ＣＰＵ１３０には、データやプログラムを
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（たとえば、液晶ディスプレイ）、デー
タのハードコピーを出力するためのプリンタ１８０が接
続されている。また、ＣＰＵ１３０には、右側測定開始
スイッチ１９１および左側測定開始スイッチ１９２が接
続されている。このほか、各部に電源を供給する手段な
ども必要であるが、ここでは説明を省略している。

【００１６】続いて、この装置を用いた測定操作を説明
する。操作者は、まず縛帯２００を被験体の一方の上腕
部に装着し、対応する測定開始スイッチを押す。たとえ
ば、右上腕部に装着した場合は、右側測定開始スイッチ
１９１を押す。すると、ＣＰＵ１３０は図３に示すよう
な測定処理を開始する。以下、この図３のグラフに基づ
いて、この測定処理を説明する。このグラフの横軸は測
定開始後の経過時間を示し、縦軸は各時における阻血嚢
２１０内の圧力（前述のように、圧力センサ１１０によ
って検出される）を示す。まず、グラフのＡ点から次第
に圧力を上昇させてゆき、所定の圧力Ｔまでもってゆく
（前述のように、エアポンプ１４０を駆動して圧力を上
昇させる）。この圧力Ｔは、健常者の上腕部を阻血する
のに十分な値に設定されている（この実施例では、１８
０ｍｍＨｇ）。

【００１７】阻血嚢２１０内の圧力が所定の圧力Ｔに達
したら、そこから徐々に圧力を下降させてゆく（前述の
ように、リークバルブ１５０を駆動して圧力を下降させ
る。この実施例では、３ｍｍＨｇ／秒の割合で下降させ
ている）。すなわち、図のグラフでは、Ｂ点からＣ点に
向かって圧力を下げてゆくことになる。ＣＰＵ１３０
は、このように圧力を下降させながら、音波検出器２２
０の出力信号をモニターしてゆく。すると、やがて図の
Ｃ点においてコロトコフ音が初めて観測される。このと
きの圧力値は、心収縮期圧ＳＰとして知られており、こ
の現象は血圧測定に利用されている。圧力を更に下降さ
せてゆくと、コロトコフ音は次第に大きくなり、Ｄ点に
おいて最大になる。このときの圧力値は、大動脈弁閉鎖
痕圧ＤＮＰとして知られている。圧力を更に下降させて
ゆくと、コロトコフ音は次第に小さくなり、Ｅ点におい
て消失（後述するように、厳密には所定レベル以下とな
る）する。このときの圧力値は、心拡張期圧ＤＰとして
知られており、この現象も血圧測定に利用されている。
図３では、Ｃ点〜Ｅ点の区間において、圧力の下降を示
すグラフの線に対して直交する方向に、各圧力値におい
て得られるコロトコフ音の振幅およびその包絡線を記入
し、パターンＰ１として表示してある。Ｃ点においてコ
ロトコフ音が発生し、Ｄ点においてその振幅が最大とな
り、Ｅ点において消失する様子が容易に理解できよう。
圧力を更にＦ点まで下降させたら、リークバルブ１５０
により、阻血嚢２１０内の空気を一気に抜き、短時間で
Ｇ点までもってゆく。

【００１８】以上、Ａ点〜Ｇ点に至るまでの操作が一方
の上腕部（この実施例では、右上腕部）についての全測
定操作となり、これにより、心収縮期圧ＳＰから心拡張
期圧ＤＰに至るまでの各圧力値ごとに、コロトコフ音の
波形が測定されたことになる。ＣＰＵ１３０は、測定で
得られたコロトコフ音の波形を、測定時の圧力値に対応
づけてメモリ１６０へ記憶させておく。記憶されたこの
波形は、後述する血行動態の解析処理に用いられること
になる。続いて、操作者は、縛帯２００を被験体のもう
一方の上腕部（この例では、左上腕部）に装着し、対応
する測定開始スイッチを押す。すなわち、左側測定開始
スイッチ１９２を押す。すると、ＣＰＵ１３０は前述と
同様に、図３に示すＡ点〜Ｇ点に至るまでの操作を繰り
返す。こうして、メモリ１６０内には、右上腕部につい
て得られたコロトコフ音波形データと、左上腕部につい
て得られたコロトコフ音波形データと、がそれぞれ別個
に蓄積されることになる。以上で、被験体に対する測定
操作はすべて完了である。検査者の行う作業は、被験体
の右腕に縛帯２００を装着して右側測定開始スイッチ１
９１を押して測定処理完了を待った後、被験体の左腕に
縛帯２００を装着して左側測定開始スイッチ１９２を押
して測定処理完了を待つだけの簡単なものである。

【００１９】続いて、メモリ１６０内のコロトコフ音波
形データに基づいて、血行動態の解析処理が行われる
が、この解析処理についての説明を行う前に、上述の測
定処理の別な例について述べておく。この例は、疾患者
を被験体としたものであり、図３において一点鎖線で示
すように、Ａ点からＢ´点へと至り、Ｃ´，Ｅ´，Ｆ
´，Ｇ´の各点を経るような測定が行われる。この疾患
者は高血圧の症状をもち、心収縮期圧ＳＰが所定の設定
値Ｔよりも高く、図３のＢ点において既にコロトコフ音
が聞こえることになる。そこで、ＣＰＵ１３０は、所定
の設定値Ｔまで圧力を上昇させた時点で、コロトコフ音
をモニタし、もしコロトコフ音が既に聞こえていた場合
には、第２の設定値Ｔ''（この実施例では、更に５０ｍ
ｍＨｇ上昇させた値）まで圧力を上昇させ、図３のＢ''
点において再びコロトコフ音をモニタする。もしコロト
コフ音がまだ聞こえていた場合には、更に第３の設定値
Ｔ´（この実施例では、更に５０ｍｍＨｇ上昇させた
値）まで圧力を上昇させ、図３のＢ´点において再びコ
ロトコフ音をモニタする。こうして、コロトコフ音が聞
こえない圧力値まで到達したら、別言すれば、完全な阻
血状態が達成できたら、圧力を徐々に下降させる測定に
入る。図３に一点鎖線で示す例では、Ｂ''点ではまだコ
ロトコフ音が聞こえるため、更にＢ´点まで圧力を上昇
させてから測定に入っている。この測定では、Ｃ´点で
初めてコロトコフ音が現れ、Ｅ´点で消失している。コ
ロトコフ音が最大となる点は決定できない。Ｆ´点まで
圧力を減少させたら、Ｇ´点まで一気に下降させる点
は、前述の健常者の測定例と同様である。前述の健常者
の測定結果では、ほぼ菱形のコロトコフ音パターンＰ１
が得られるのに対し、この疾患者の測定結果では、不規
則なコロトコフ音パターンＰ２が得られている。

【００２０】それでは、本装置による血行動態の解析処
理について説明する。この処理は、前述の測定処理によ
りメモリ１６０内に蓄積されたコロトコフ音波形を用い
て、ＣＰＵ１３０が行う処理であり、基本的には、得ら
れたコロトコフ音パターンと、所定の基準パターンとを
比較する処理と言うことができる。この比較を行うため
に、３本の基準包絡線というものを作成する。いま、図
３に示すようなコロトコフ音パターンＰ１が得られたも
のとして説明を続ける。はじめに、このパターンＰ１の
Ｃ点〜Ｅ点までを横軸にとったグラフを図４のように定
義する。Ｃ点は心収縮期圧ＳＰ、Ｅ点は心拡張期圧Ｄ
Ｐ、にそれぞれ対応するので、このグラフの横軸は圧力
軸に対応することになる。続いて、図４に示すように、
この圧力軸を５等分し、心収縮期圧ＳＰ側から心拡張期
圧ＤＰ側へ向かって、それぞれ区間Ｉ，II，III ，IV，
Ｖを定義する。この各区間は、後述するように、被験体
の各部に対応することになる。続いて、このグラフの縦
軸に３つのレベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３を設定する。この縦
軸は、コロトコフ音波形の振幅値に対応するものであ
り、より具体的には、図１に示す装置におけるＡ／Ｄ変
換器１２２が出力するデジタル量に対応するものであ
る。この実施例では、次のようにしてこの３つのレベル
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を設定している。まず、何人かの健常
者について前述した測定を行い、コロトコフ音波形のパ
ターンＰ１を得る。そして、このパターンＰ１からコロ
トコフ音の最大振幅値（本明細書では、振幅値とは全振
幅ではなく、半振幅を意味するものとする）を求め、何
人かの健常者についての最大振幅値の平均をとる。そし
て、この平均最大振幅値をレベルＶ１とし、その２／３
の値をレベルＶ２とし、１／３の値をレベルＶ３とす
る。こうして、図４に示すグラフの縦軸に、３つのレベ
ルＶ１，Ｖ２，Ｖ３が設定できる。結局、この３つのレ
ベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３は、被験体とは無関係に予め設定
された固有値ということになる。

【００２１】続いて、図４に示すように、グラフの横軸
（圧力軸）に、大動脈弁閉鎖痕圧ＤＮＰ（図３のＤ点の
圧力値）の理想的な位置を決定する。この理想的な位置
も、経験則として決定すべき事項であるが、図４のグラ
フの横軸において、ＳＰ〜ＤＮＰ間の圧力差と、ＤＮＰ
〜ＤＰ間の圧力差との比が、ほぼ２：１になることが経
験上知られており、本実施例では、この比が２：１にな
る位置としてＤＮＰの位置を決定している。さて、図４
のグラフにおいて、横軸上にＤＮＰの位置が決定した
ら、この位置におけるレベルＶ１，Ｖ２，Ｖ３の点を、
それぞれＤ１，Ｄ２，Ｄ３とする。

【００２２】次に、このグラフ上に、実際の測定で得ら
れたコロトコフ音波形のパターンＰ１の半振幅分をプロ
ットする。すなわち、各圧力時にどの程度の振幅のコロ
トコフ音が得られたかを示すグラフが作成されることに
なる。そして、心収縮期圧ＳＰの位置にプロットされた
振幅のピーク点Ｃ０と、心拡張期圧ＤＰの位置にプロッ
トされた振幅のピーク点Ｅ０と、を定義する（図４で
は、点Ｃ０，Ｅ０ともに、縦軸のレベルが０の位置に示
されており、点Ｃ０，Ｅ０は、それぞれ点Ｃ，Ｅに一致
しているが、実際には０でなく、微小なレベル値をもっ
ている）。こうして、点Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｃ０，Ｅ０
が求まると、３つの基準包絡線が次のようにして定義さ
れる。すなわち、基準第１包絡線Ｓ１は（図４に実線で
示す）、点Ｃ０−Ｄ１−Ｅ０を結ぶ線として定義され、
基準第２包絡線Ｓ２は（図４に一点鎖線で示す）、点Ｃ
０−Ｄ２−Ｅ０を結ぶ線として定義され、基準第３包絡
線Ｓ３は（図４に破線で示す）、点Ｃ０−Ｄ３−Ｅ０を
結ぶ線として定義される。

【００２３】ここで、これらの基準包絡線は、実際の測
定で得られたコロトコフ音波形から得られる包絡線（本
明細書では診断用包絡線とよぶ）ではなく、この診断用
包絡線と対比するための理想的な包絡線である点に注意
すべきである。たとえば、図４に示すグラフでは、図３
のパターンＰ１（理想的な健常者についての測定で得ら
れたコロトコフ音波形パターン）がプロットされている
ため、基準第１包絡線Ｓ１は、実際の測定結果に基づい
てプロットされたコロトコフ音波形自身の包絡線（診断
用包絡線）と一致しているが、実際に被験体を用いた測
定を行った結果得られるコロトコフ音波形パターンをプ
ロットした場合は、診断用包絡線と基準包絡線とは通常
は完全には一致しない。このことは、図５に示す例から
容易に理解できよう。図５は、図３に示す疾患者につい
てのコロトコフ音波形パターンＰ２に基づいて作成され
たグラフである。各基準包絡線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は、図
４に示すものとほぼ同じである（点Ｃ０，Ｅ０の位置
が、やや高いレベル位置になっている点が異なる）。こ
れに対し、プロットされたコロトコフ音波形自身の包絡
線Ｊ１（診断用包絡線）は、かなり不規則な形態をとっ
ており、基準第１包絡線Ｓ１とはかなり異なったものと
なっている。

【００２４】さて、以上の説明から、基準包絡線Ｓ１，
Ｓ２，Ｓ３の作成方法については理解できたであろう。
そこで、この基準包絡線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と対比される
べき診断用包絡線の求め方について説明する。この診断
用包絡線は、「実際の測定で得られたコロトコフ音波形
から得られる包絡線」であるが、この実施例では、３種
類の診断用包絡線を求めている。これを図６に基づいて
説明する。図６のグラフにおいて、縦軸は圧力軸に対応
し、上方に心収縮期圧ＳＰ、下方に心拡張期圧ＤＰをと
り、前述のように、この間を５等分することにより、Ｉ
〜Ｖの５つの区間を定義している。なお、心拡張期圧Ｄ
Ｐ以下に第６の区間VIが定義されているが、これについ
ては後述する。一方、横軸はコロトコフ音の振幅レベル
を示しており、前述のように、３つのレベルＶ１，Ｖ
２，Ｖ３が定義されている。このグラフでは、得られた
コロトコフ音の全振幅分の波形が示されており、グラフ
の右半分が正の振幅、左半分が負の振幅に対応してい
る。なお、コロトコフ音は、心臓の一心拍ごとに得ら
れ、図３〜図５においては、説明の便宜上、一心拍分の
コロトコフ音波形を１本の線で示したが、実際には単純
な１パルスではなく、図６のグラフに示すような様々な
周波数成分を含んだ複雑な波形となる。また、図６のグ
ラフでは、心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るま
でに、合計６心拍分のコロトコフ音波形しか示されてい
ないが、実際の測定では、より多くの心拍分のコロトコ
フ音波形が得られる。そして、各心拍におけるコロトコ
フ音波形の最大ピーク位置を結ぶことにより診断用第１
包絡線Ｊ１（図の実線）を形成する。また、各心拍にお
けるコロトコフ音波形の二番目に大きいピーク位置を結
ぶことにより診断用第２包絡線Ｊ２（図の一点鎖線）を
形成する。更に、各心拍におけるコロトコフ音波形の最
小ピーク位置を結ぶことにより診断用第３包絡線Ｊ３
（図の破線）を形成する。ここで、最小ピークとは、ノ
イズ以外の信号についての最小ピークという意味であ
る。音波検出器２２０の出力信号にはノイズ成分（図６
の各心拍間に示されている）が含まれており、このよう
なノイズ以外の最も小さなピークという意味である。実
際のＣＰＵ１３０の行う処理としては、所定のしきい値
以上の信号のみを抽出し、その中での最小ピーク位置を
見付けるという操作を行えばよい。

【００２５】図７は、このような３本の診断用包絡線を
求める処理をより詳細に説明するための図である。各心
拍ごとに、図の(a) ，(b) ，(c) ，(d) ，(e) のような
コロトコフ音波形が連続して得られた場合には、各ピー
ク位置を結ぶ包絡線として、図のような診断用第１包絡
線Ｊ１、診断用第２包絡線Ｊ２、診断用第３包絡線Ｊ
３、が得られる。(a) および(e) に示す波形では、１つ
のピークのみしか見られないが、このような場合は、こ
の唯一のピークが最大ピークでもあり、二番目のピーク
でもあり、最小ピークでもある、とみなして処理を行え
ばよい。また、図の(f) ，(g) のようなコロトコフ音波
形が得られた場合、二番目のピークが存在しないが、こ
のような場合には、図のような診断用第１包絡線Ｊ１お
よび診断用第３包絡線Ｊ３のみを定義し、診断用第２包
絡線Ｊ２は定義しなくてもかまわない。

【００２６】さて、最後に再び図６を参照して、第６の
区間VIについての説明をしておく。前述の説明では、心
拡張期圧ＤＰ以下の圧力では、コロトコフ音は消失する
と述べたが、厳密には、心拡張期圧ＤＰ以下の圧力でも
微小振幅のコロトコフ音が観測される。一般に、これは
「Ｋ５音」と呼ばれており、高齢者より若齢者におい
て、より低圧まで観測される。本実施例の装置では、こ
の「Ｋ５音」のピーク値を結ぶ診断用第４包絡線Ｊ４を
定義している。

【００２７】以上のようにして、基準包絡線と診断用包
絡線とが求まったら、これを同一グラフ上に表示する。
この表示の一例を図８に示す。図８のグラフは、図６の
グラフと同様に、縦軸に圧力軸を、横軸にコロトコフ音
の振幅レベルをとったものである。ただし、図６のグラ
フでは、コロトコフ音はその全振幅分が表示されていた
が、図８のグラフでは、右上腕部についての測定結果の
半振幅分がグラフの右側半分に、左上腕部についての測
定結果の半振幅分がグラフの左側半分に、それぞれ表示
されている。図６に示すように、コロトコフ音の振幅
は、正の半振幅と負の半振幅とでほとんど対称になるた
め、いずれか一方（あるいは、両者の平均）だけを診断
に利用すれば良い。これに対して、右上腕部についての
測定結果と、左上腕部についての測定結果とは、一般に
異なり、この左右の測定結果は疾患部が左右どちらにあ
るかを認定するために必要である。図８のグラフでは、
右側に区間ＲＩ〜ＲＶが定義され、左側に区間ＬＩ〜Ｌ
Ｖが定義されている。このように、中心軸について左右
対象にグラフを表示すると、左右のバランスを確認しや
すく好ましい。この例では、基準第１包絡線Ｓ１が実線
で、基準第２包絡線Ｓ２が一点鎖線で、基準第３包絡線
Ｓ３が破線で、また、診断用第１包絡線Ｊ１が実線で、
診断用第３包絡線Ｊ３が破線で、それぞれ示されている
（診断用第２包絡線Ｊ２は、この例では定義されていな
い）。なお、図８のグラフでは、各符号の頭に右を示す
「Ｒ」あるいは左を示す「Ｌ」を付加して、左右を区別
している。実際には、このようなグラフは、図１に示す
表示装置１７０あるいはプリンタ１８０によって出力さ
れる。各包絡線は色を変えるなどして区別するのが好ま
しい。

【００２８】このような出力結果に基づいて血行動態の
解析を行うには、各診断用包絡線を各基準包絡線と比較
すればよい。より具体的には、診断用第１包絡線Ｊ１を
基準第１包絡線Ｓ１と比較し、診断用第２包絡線Ｊ２を
基準第２包絡線Ｓ２と比較し、診断用第３包絡線Ｊ３を
基準第３包絡線Ｓ３と比較することになる。しかも、こ
の比較処理を、左右の測定結果それぞれについて別個に
行う。健常者であれば、各診断用包絡線は各基準包絡線
とほぼ一致することが、実験的に確認できている。別言
すれば、各診断用包絡線が各基準包絡線から離れれば離
れるほど、血液の循環に支障がある疾患を示すことにな
る。しかも、このグラフからは疾患部位の認定も行うこ
とができる。すなわち、右側の区間ＲＩ〜ＲＶおよび左
側の区間ＬＩ〜ＬＶは、図１０に示すような被験体の各
部に対応しているものと考えることができる。基本的に
は、区間Ｉ〜Ｖは、心臓〜末梢に対応した血液循環情報
を示しているものと考えられる。具体的には、区間Ｉは
心臓、区間IIは肺、区間III は脾や胃腸、区間IVは肝や
胆、区間Ｖは腰や腎、そして「Ｋ５音」に基づく区間VI
は下肢や頭部、が対応する。そして、グラフの左右はそ
のまま被験体の左右に対応している。但し、区間VIのう
ちの頭部に関しては、脳梁が交差しているため左右が逆
になる。たとえば、図８において、左側の診断用第１包
絡線ＬＪ１は、区間ＬIII ，ＬIV，ＬＶにおいては、基
準第１包絡線ＬＳ１に比較的近似しているが、区間ＬII
では、極端なレベルの低下を示している（診断用第３包
絡線ＬＪ３と同じレベルとなっているため実線の表示は
省略した）。これは、左肺における血行障害を示すこと
になる。また、右側の診断用第１包絡線ＲＪ１は、全区
間にわたってレベルの低下を示しており、被験体の右半
身全体に血行障害があることを示している。

【００２９】このように、各区間において、診断用包絡
線が対応する基準包絡線とどの程度の隔たりをもってい
るかを確認することにより、各部位の疾患状態を認定す
ることができるが、本装置ではＣＰＵ１３０によって、
この認定を自動的に行い、その結果を表示する機能を持
たせている。両包絡線の隔たりを数量的に求めるには、
たとえば、図９の上段に示すように、診断用包絡線Ｊと
基準包絡線Ｓとで囲まれる領域（図のハッチングを施し
た部分）の面積を求める方法を用いてもよいし、同図下
段に示すように、最も離れた点間の距離ｄを求める方法
を用いてもよい。この装置では、各区間ごとに、両包絡
線の隔たりを数量的に求め、その隔たりが所定値以上と
なったら、その区間に対応する部位に疾患がある旨の表
示を出力させるようにしている。これはたとえば、図１
０に示すような人体図を表示させ、疾患部位に何らかの
マークを付すような方法で行えばよい。隔たりの程度に
応じて、異なるマークを付し、疾患の程度を表現するよ
うにしてもよい。なお、区間VIについては、対応する基
準包絡線は定義されていないので、本装置では、診断用
第４包絡線Ｊ４が、心拡張期圧ＤＰより所定値だけ下が
った圧力値まで伸びている場合に、血行障害有りと判断
するようにしている。具体的には、心拡張期圧ＤＰより
５ｍｍＨｇだけ下がった圧力値まで伸びていた場合に軽
度の血行障害、心拡張期圧ＤＰより１５ｍｍＨｇだけ下
がった圧力値まで伸びていた場合に中度の血行障害、心
拡張期圧ＤＰより２５ｍｍＨｇだけ下がった圧力値まで
伸びていた場合に重度の血行障害、がそれぞれあるもの
と判断している。

【００３０】以上のように、各区間において、診断用包
絡線と対応する基準包絡線との隔たりを確認することに
より、各部位の血行障害状態を認定することが、本装置
による血行動態解析の基本概念である。そして、前述し
たように、診断用第１包絡線Ｊ１は基準第１包絡線Ｓ１
と比較され、診断用第２包絡線Ｊ２は基準第２包絡線Ｓ
２と比較され、診断用第３包絡線Ｊ３は基準第３包絡線
Ｓ３と比較される。そこで、第１包絡線、第２包絡線、
第３包絡線という３つの包絡線についての別個の比較結
果がどのような意味をもつのかについて述べておく。実
は、このような３種類の包絡線を用いるのは、漢方医学
におけるいわゆる「脈診」と関連づけた診断を行い得る
ようにするために他ならない。この「脈診」では、被験
体の脈をとることにより、全身についての循環情報を得
ることができる。この脈をとるときの血管の圧迫の仕方
には、「浮」、「中」、「沈」の３つの形態が知られて
いる。「浮」は、血管中の血液の流れを妨げないよう、
極めて緩く血管に触れて脈をとる形態であり、「沈」
は、血管中の血液の流れを阻止するよう、血管を十分に
圧迫して脈をとる形態であり、「中」はその中間の形態
である。これを縛帯と動脈との関係に置き換えて示した
図が図１１〜図１３である。いずれの図も、動脈３００
が縛帯２００によって圧迫された状態を示しており、矢
印Ｆの方向に血液が流れている。縛帯２００は、圧力Ｐ
でもって動脈３００に押し付けられているが、各図ごと
に圧力Ｐの値が異なり、図１１は「浮」、図１２は
「中」、図１３は「沈」、の各形態に対応する。動脈中
の血液は、脈波が伝播する形で流れる。すなわち、図の
右方から到来した脈波Ｗ１が、縛帯２００の圧迫下を通
過し、脈波Ｗ２として左方へと進むことになる。この脈
波の通過時には動脈の管壁は拡張する。通過前の脈波Ｗ
１と、通過後の脈波Ｗ２とを比べると、図１１の「浮」
の状態では、脈波Ｗ２の頂点がなだらかな形状になるだ
けであるのに対し、図１３の「沈」の状態では、通過後
の脈波Ｗ２はかなり歪んでいることがわかる。

【００３１】本願発明者は、各コロトコフ音波形の最大
ピーク位置を結ぶことにより得られる診断用第１包絡線
が、図１１に示す「浮」の状態で得られる血液循環情報
を含んでおり、各コロトコフ音波形の二番目に大きいピ
ーク位置を結ぶことにより得られる診断用第２包絡線
が、図１２に示す「中」の状態で得られる血液循環情報
を含んでおり、各コロトコフ音波形の最小ピーク位置を
結ぶことにより得られる診断用第３包絡線が、図１３に
示す「沈」の状態で得られる血液循環情報を含んでいる
ことを見出だしたのである。一般に漢方医学における
「脈診」では、「浮」の形態で得られる脈は、活力、自
己回復力、免疫機能を示すものとされており、「中」の
形態で得られる脈は、生理的必要血液量を示すものとさ
れており、「沈」の形態で得られる脈は、基礎循環血液
量を示すものとされている。したがって、第１包絡線に
関して隔たりが生じていると、その部位について、活力
低下、自己回復力低下、免疫不全などに及ぶ血行障害が
生じているものと判断できる。また、第２包絡線に関し
て隔たりが生じていると、その部位について、生理的必
要血液量が低下する血行障害が生じているものと判断で
きる。更に、第３包絡線に関して隔たりが生じている
と、その部位について、基礎循環血液量が低下する血行
障害が生じており、該当臓器は極めて危険な状態にある
ものと判断できる。このように、３種類の包絡線を用い
ることにより、各部に発生した血行障害の内容に関する
情報までも得ることができるのである。

【００３２】この「浮・中・沈」に関連づけた血行障害
表示を行うには、たとえば、図１０のような部位表示に
おいて、第１包絡線の隔たりから得られる「浮」に関す
る血行障害、第２包絡線の隔たりから得られる「中」に
関する血行障害、第３包絡線の隔たりから得られる
「沈」に関する血行障害、についての各情報を記号で識
別して表示したり、色を変えて表示したりするようなこ
ともできよう。

【００３３】最後に、もうひとつ別な実施例を述べてお
く。この実施例は、コロトコフ音波形を測定する際の呼
吸性変動による誤差をなくし、より精度の高い血行動態
解析を可能にするためのものである。生体は所定の周期
で呼吸運動をしているため、心臓から末梢へと伝達され
る脈波には、この呼吸運動の周期で変化する呼吸性変動
が含まれている。前述の実施例においては、図３に示す
ように、Ｂ点〜Ｆ点（あるいはＢ´点〜Ｆ´点）まで、
一定速度（３ｍｍＨｇ／ｓｅｃ）で圧力を降下させなが
らコロトコフ音波形の測定を行っているが、この測定に
は呼吸性変動が含まれていることになる。この呼吸性変
動の影響は、次のような測定を行うことにより低減する
ことができる。すなわち、図１４に示すように、Ａ点か
ら圧力を上昇させてゆき、所定の圧力値Ｔに達した時点
（Ｂ点）で、圧力を徐々に減少させてゆく。ここまで
は、前述の実施例における測定と同様である。圧力が心
収縮期圧ＳＰに達すると（Ｃ点）、コロトコフ音が聞こ
えはじめる。そこで、この心収縮期圧ＳＰよりやや低い
圧力値Ｐ１において、圧力の減少をしばらく停止する。
すなわち、図１４のＤ点〜Ｅ点まで圧力値Ｐ１が維持さ
れ、この間にコロトコフ音が数心拍分検出されることに
なる。所定時間経過したら再び圧力を減少させてゆき、
圧力値Ｐ２に達したら、この圧力値Ｐ２を所定時間（Ｆ
点〜Ｇ点）維持し、この間にコロトコフ音を数心拍分検
出する。そして更に、圧力を減少させてゆき、圧力値Ｐ
３に達したら、この圧力値Ｐ３を所定時間（Ｈ点〜Ｉ
点）維持し、この間にコロトコフ音を数心拍分検出した
後、圧力を更に減少させ（〜Ｊ点〜Ｋ点）、測定を終了
する。このような測定を行うと、圧力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ
３に対応するコロトコフ音波形が複数個検出されること
になる。そして、この複数のコロトコフ音波形は、通
常、呼吸性変動を含んでいる。そこで、この複数のコロ
トコフ音波形の平均をとり、この平均波形をもってその
圧力値におけるコロトコフ音波形として取り扱う。この
とき、圧力減少を一時中断する期間（図１４におけるＤ
点〜Ｅ点まで、Ｆ点〜Ｇ点まで、Ｈ点〜Ｉ点までをい
い、以下、一定圧力維持期間とよぶ）が、ちょうど呼吸
性変動の周期に等しくなるように設定しておけば、この
各圧力値における平均波形は、呼吸性変動成分を含まな
いものになる。こうして、より精度の高い血行動態の解
析が可能となる。

【００３４】一定圧力維持期間を呼吸性変動周期に等し
くするために、本実施例の装置では、次のような処理を
行っている。すなわち、呼吸性変動が最も顕著に現れる
脈波の波形を検出するようにし、再びほぼ同じ脈波が検
出されるまでを、呼吸性変動周期と判断するのである。
図１１〜図１３に示すように、脈波Ｗ１は縛帯２００に
衝突するため、縛帯２００内には、この脈波に対応した
圧力変動が生じ、この圧力変動は、図１に示す装置の圧
力センサ１１０で検出される。すなわち、図１に示す装
置は、脈波の検出機能も合わせもつことになる。そこ
で、一定圧力維持期間の始期（たとえば、Ｄ点）におい
て検出された脈波を基準脈波として記録しておき、その
後も脈波の検出を続け（呼吸性変動のため、各脈波は少
しずつ異なった波形となる）、再び基準脈波と同じ脈波
が得られたら（現実的には、所定の誤差範囲内で一致を
示す脈波が得られたら）、呼吸性変動周期が経過したと
判断し、圧力減少を開始すればよい。一般に、呼吸性変
動周期は、１０秒以下であるから、本実施例では、１０
秒経過しても基準脈波と同じ脈波が得られなかった場合
には、一定圧力維持期間を終了し、圧力減少を開始する
ようにしている。

【００３５】図１４に示す実施例において、一定圧力維
持期間を設けた圧力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３は、それぞれ前
述した「浮」，「中」，「沈」に対応する圧力値であ
る。理想的には、すべての圧力値において、一定圧力維
持期間を設け、平均波形を求めるようにするのが好まし
いが、そのようにすると測定に要する時間が非常に長く
かかってしまうことになる。そこで、本実施例では、圧
力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３という３つの圧力値において、一
定圧力維持期間を設け、呼吸性変動のないコロトコフ音
波形を得るようにしている。

【００３６】以上、本発明を図示する一実施例に基づい
て説明したが、本発明はこの実施例のみに限定されるも
のではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。
たとえば、２組の縛帯を用意し、左右の測定を同時に行
うこともできる。また、血行障害部位の表示方法も、こ
の他種々の方法が考えられよう。更に、前述の実施例で
は、コロトコフ音波形について３種類の包絡線を作成し
て血行動態の解析を行ったが、１種類のみ、２種類の
み、あるいは４種類以上の包絡線を利用した解析を行う
こともできる。

【００３７】

【発明の効果】以上のとおり、本発明による血行動態解
析装置によれば、縛帯を被験体に装着するだけの簡易な
方法により、被験体の全身的な血行動態情報を含んだ包
絡線を得ることができる。また、漢方医学における脈診
の「浮」、「中」、「沈」に相当する３種類の包絡線を
得ることができるので、「浮・中・沈」の情報を客観的
なデータとして取り扱うことが可能になる。また、包絡
線を複数の区間に分割し、この各区間ごとの包絡線を所
定の基準包絡線と比較するようにしたため、その区間に
対応づけられた生体部位の血流状態を認識することがで
きる。更に、左右の包絡線の処理が別個になされるた
め、生体の左右の血行動態解析を別個に行うことができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る血行動態解析装置の基
本構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示す装置の縛帯を被験体の上腕部に装着
した状態を示す図である。

【図３】図１に示す装置の測定動作を説明するグラフで
ある。

【図４】健常者についてのコロトコフ音波形パターンＰ
１に基づいて作成された基準包絡線を示すグラフであ
る。

【図５】疾患者についてのコロトコフ音波形パターンＰ
２に基づいて作成された基準包絡線を示すグラフであ
る。

【図６】図１に示す装置により求められた診断用包絡線
の例を示す図である。

【図７】図１に示す装置による３種類の診断用包絡線の
求め方を示す図である。

【図８】図１に示す装置によって出力された診断用包絡
線および基準包絡線の比較用グラフの例を示す図であ
る。

【図９】図８に示す包絡線の隔たりを数量的に求める方
法を示す図である。

【図１０】図１に示す装置によって出力された血行障害
部位表示の一例を示す図である。

【図１１】漢方医学の脈診における「浮」を説明する図
である。

【図１２】漢方医学の脈診における「中」を説明する図
である。

【図１３】漢方医学の脈診における「沈」を説明する図
である。

【図１４】本発明の別な実施例における測定動作を説明
するグラフである。

【符号の説明】

１００…装置本体１０１，１０２…管路１１０…圧力センサ１１１…増幅器１１２…Ａ／Ｄ変換器１２０…増幅器１２１…帯域フィルタ１２２…Ａ／Ｄ変換器１３０…ＣＰＵ１４０…エアポンプ１５０…リークバルブ１６０…メモリ１７０…表示装置１８０…プリンタ１９１…右側測定開始スイッチ１９２…左側測定開始スイッチ２００…縛帯２１０…阻血嚢２２０…音波検出器２３０…導管２４０…導線３００…動脈ＤＮＰ…大動脈弁閉鎖痕圧ＤＰ…心拡張期圧Ｊ，Ｊ１，Ｊ２，Ｊ３…診断用包絡線Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…基準包絡線ＳＰ…心収縮期圧Ｗ１，Ｗ２…脈波

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体を縛帯によって圧迫することにより
発生するコロトコフ音を、縛帯圧を変化させながら検出
する音波検出部と、前記音波検出部によって検出されたコロトコフ音の波形
を、検出時の圧力値に対応させて記憶する波形記憶部
と、前記波形記憶部に記憶された波形を、心収縮期圧ＳＰか
ら心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧力軸上に配し、各波形
のピーク位置を結ぶことにより診断用包絡線を作成し、
これを出力する包絡線作成部と、を備え、前記包絡線作成部が、各波形の最大ピーク位置を結ぶこ
とにより得られる診断用第１包絡線と、各波形の二番目
に大きいピーク位置を結ぶことにより得られる診断用第
２包絡線と、各波形のノイズレベル以上の最小ピーク位
置を結ぶことにより得られる診断用第３包絡線と、の３
種類の診断用包絡線を作成し、これを出力するようにし
たことを特徴とする血行動態解析装置。
【請求項２】生体を縛帯によって圧迫することにより
発生するコロトコフ音を、縛帯圧を変化させながら検出
する音波検出部と、前記音波検出部によって検出されたコロトコフ音の波形
を、検出時の圧力値に対応させて記憶する波形記憶部
と、前記波形記憶部に記憶された波形を、心収縮期圧ＳＰか
ら心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧力軸上に配し、各波形
のピーク位置を結ぶことにより診断用包絡線を作成し、
これを出力する包絡線作成部と、を備え、心収縮期圧ＳＰから心拡張期圧ＤＰに至るまでの圧力軸
を複数の区間に分割し、この各区間に生体の各部位を対
応づけ、この各区間ごとに診断用包絡線を所定の基準包
絡線と比較し、両者の隔たりが所定の限度以上である区
間については、その区間に対応づけられた生体の部位を
血流障害部位として表示する血流障害部位表示部を更に
備えたことを特徴とする血行動態解析装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の血行動態解析
装置において、生体の右上腕に縛帯を装着したときに得られるコロトコ
フ音波形に基づく診断用右包絡線と、生体の左上腕に縛
帯を装着したときに得られるコロトコフ音波形に基づく
診断用左包絡線と、をそれぞれ別個に処理することがで
きるようにしたことを特徴とする血行動態解析装置。