JP3675586B2

JP3675586B2 - 大動脈圧波形検出装置

Info

Publication number: JP3675586B2
Application number: JP25129396A
Authority: JP
Inventors: 賢二砂川; 享岡; 宣子松本
Original assignee: コーリンメディカルテクノロジー株式会社
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2016-09-24
Also published as: JPH1094526A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体の心臓から全身へ血液を送出する大動脈内の圧脈波を非侵襲で検出する大動脈内圧脈波検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
心臓内の血液を送出する大動脈内の圧脈波の波形には、その大動脈が心臓に直結していることから、その心臓などに関する重要な種々の情報が含まれているので、その形状や切痕のタイミングなどに基づいて医学的な診断に利用される。
【０００３】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、従来では、上記大動脈内の圧波形は、カテーテルを利用する直接法を用いて侵襲的に検出せざるを得なかったので、生体の過大な負担を強いるという不都合があった。また、たとえば、特開平２−１０９５４０号公報に記載されているような、平坦な押圧面に圧力検出素子が設けられた用いて圧力センサを用いて皮膚の上から撓骨動脈或いは足背動脈をその管壁の一部が平坦となるまで押圧することにより動脈内の圧脈波を検出する脈波検出装置を用いて得られた圧脈波を診断などに利用することが考えられるが、そのような圧脈波は、比較的末梢の部位で発生することから大動脈内の圧波形と相違するので、診断の精度が十分に得られなかった。
【０００４】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、大動脈の圧波形を非侵襲で検出する大動脈圧波形検出装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、生体の心臓から全身へ血液を送出する大動脈内の圧波形を非侵襲で検出する大動脈圧波形検出装置であって、(a) 前記大動脈から所定距離だけ離隔した所定部位であって皮膚直下に位置する動脈を該皮膚の上から押圧することにより、該動脈内の圧脈波を検出する圧脈波検出装置と、(b) 前記大動脈から前記皮膚直下に位置する動脈までの圧脈波伝播時間を決定する圧脈波伝播時間決定手段と、(c) その圧脈波伝播時間決定手段により決定された圧脈波伝播時間に基づいて伝達関数を決定する伝達関数決定手段と、(d) その伝達関数決定手段により決定された伝達関数から、前記圧脈波検出装置により検出された前記所定部位の動脈内の圧脈波に基づいて、前記大動脈内の圧波形を算出する大動脈圧波形算出手段とを、含むことにある。
【０００６】
【発明の効果】
このようにすれば、大動脈圧波形算出手段により、圧脈波伝播時間に基づいて決定された伝達関数から、前記圧脈波検出装置により検出された皮膚直下に位置する動脈内の圧脈波に基づいて、大動脈内の圧波形が算出されるので、非侵襲で大動脈の圧波形が検出されるとともに、その大動脈の圧波形を用いることにより診断の精度が十分に得られる。
【０００７】
ここで、好適には、前記圧脈波検出装置は、圧力検出素子が設けられた平坦な押圧面を有する圧脈波センサと、その圧脈波センサを前記所定部位の動脈の管壁の一部を平坦とするまで押圧する押圧装置とを備えたものである。このようにすれば、上記所定部位の動脈の管壁の張力の影響を受け難くなるので、その圧脈波検出装置により検出される圧脈波は、上記所定部位の動脈内の内の圧力を精度よく示すものとなる。
【０００８】
また、好適には、前記大動脈に直結する頸動脈を押圧してその頸動脈内を伝播する頸動脈波を検出する頸動脈波検出装置をさらに含み、前記圧脈波伝播時間決定手段は、その頸動脈波検出装置により頸動脈が検出されてから前記圧脈波検出置により前記皮膚直下の撓骨動脈内の圧脈波が検出されるまでの時間差に基づいて脈波伝播時間を決定するものである。このようにすれば、伝播時間の決定の基準点である大動脈の圧波形の発生時期が正確に検出される利点がある。
【０００９】
また、好適には、前記伝達関数決定手段は、大動脈圧波形をＰ、前記皮膚直下の動脈内の圧波形をＰ’、脈波伝播時間をＴ、Δ（＝ｅ^-jwT）を時間遅れ因子、Γを動脈内の反射係数としたとき、次式により示される該伝達関数Ｈを決定するものである。このようにすれば、比較的精度よく大動脈圧波形を推定できる。
Ｈ＝Ｐ／Ｐ’＝（１＋ΓΔ²）／（Δ＋ΓΔ）
【００１０】
また、好適には、カフを用いて前記生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、その血圧測定手段により測定された血圧値と前記圧脈波検出装置により検出された圧脈波の大きさとの関係を予め決定する関係決定手段と、その関係決定手段により決定された関係から前記圧脈波検出装置により検出された圧脈波に基づいて前記所定部位の動脈内の血圧波形を決定する連続血圧決定手段と、前記大動脈圧波形算出手段により該血圧波形に基づいて算出された大動脈内の圧波形を血圧値の絶対値を示す血圧値軸と時間軸とからなる二次元座標内に表示させる表示制御手段とを、含むものである。このようにすれば、大動脈内の圧波形の大きさが定量的に表示される利点がある。
【００１１】
また、好適には、前記大動脈圧波形算出手段により算出された大動脈内の圧波形と、前記圧脈波検出装置により検出された前記所定部位の皮膚直下に位置する動脈内の圧脈波とを、共通の時間軸に沿って対比可能に表示器に表示させる表示制御手段を含むものである。このようにすれば、大動脈内の圧波形とその大動脈よりも下流の所定部位の圧脈波とが対比可能に表示されるので、圧脈波を基準として大動脈内の圧波形の特徴が容易に認識され、動脈硬化などの診断が容易となる利点がある。
【００１２】
【発明の好適な実施の形態】
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。図１は、本発明が適用された大動脈圧波形検出装置２の使用状態を示す図である。この大動脈圧波形検出装置２は、生体の心臓１から血液を送出する大動脈３の下流の所定部位たとえば一方の腕の手首の皮膚直下に位置する撓骨動脈５６の圧脈波Ｐ₂(t) からその大動脈３の内の圧波形Ｐ₁(t) を非侵襲で検出するためのものであって、その撓骨動脈５６の圧脈波Ｐ₂(t) を検出するための圧脈波検出装置３４と、上記大動脈３から撓骨動脈５６までの脈波伝播時間Ｔの算出の基準点となる信号を得るたえに上記大動脈３に直結する頸動脈６の頸動脈波を検出する頸動脈検出装置７とを備えている。
【００１３】
図２は、上記大動脈圧波形検出装置２の構成を説明するブロック線図である。図２において、大動脈圧波形検出装置２は、ゴム製袋を布製帯状袋内に有して、たとえば患者の他方の腕の上腕部１２に巻回されるカフ１０と、このカフ１０に配管２０を介してそれぞれ接続された圧力センサ１４、切換弁１６、および空気ポンプ１８とを備えている。この切換弁１６は、カフ１０内への圧力の供給を許容する圧力供給状態、カフ１０内を徐々に排圧する徐速排圧状態、およびカフ１０内を急速に排圧する急速排圧状態の３つの状態に切り換えられるように構成されている。
【００１４】
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、圧力信号ＳＰに含まれる定常的な圧力すなわちカフ圧を表すカフ圧信号ＳＫを弁別してそのカフ圧信号ＳＫをＡ／Ｄ変換器２６を介して電子制御装置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、圧力信号ＳＰの振動成分である脈波信号ＳＭ₁ を周波数的に弁別してその脈波信号ＳＭ₁ をＡ／Ｄ変換器３０を介して電子制御装置２８へ供給する。この脈波信号ＳＭ₁ が表すカフ脈波は、患者の心拍に同期して図示しない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。
【００１５】
上記電子制御装置２８は、ＣＰＵ２９、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３３、および図示しない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、ＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に予め記憶されたプログラムに従ってＲＡＭ３３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切換弁１６および空気ポンプ１８を制御する。
【００１６】
圧脈波検出装置３４は、前記カフ１０が装着されていない上腕部１２の動脈下流側の手首４２において、容器状を成すハウジング３６の開口端が体表面すなわち皮膚３８に対向する状態で装着バンド４０により手首４２に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を介して圧脈波センサ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、圧脈波センサ４６は圧力室４８内の圧力に応じた押圧力Ｐ_HDで前記体表面３８に押圧される。圧力室４８を構成するハウジング３６、ダイヤフラム４４等が圧脈波センサ４６の押圧装置として機能している。
【００１７】
上記圧脈波センサ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平坦な押圧面５４に多数の半導体感圧素子（図示せず）が撓骨動脈５６を横断する方向にたとえば０．２_mm程度の間隔で配列されて構成されており、手首４２の体表面３８の撓骨動脈５６上に押圧されることにより、撓骨動脈５６から発生して体表面３８に伝達される圧力振動波すなわち圧脈波を検出し、その圧脈波を表す圧脈波信号ＳＭ₂ をＡ／Ｄ変換器５８を介して電子制御装置２８へ供給する。圧脈波センサ４６は、その平坦な押圧面５４によって撓骨動脈５６の管壁の一部が平坦となるまでダイヤフラム４４により押圧された状態で圧脈波を検出することから、撓骨動脈５６の管壁の張力の影響が除去されるので、圧脈波信号ＳＭ₂ は撓骨動脈５６内の圧力を略示すものである。
【００１８】
また、前記電子制御装置２８のＣＰＵ２９は、ＲＯＭ３１に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へ駆動信号を出力し、圧力室４８内の圧力すなわち圧脈波センサ４６の皮膚に対する押圧力を調節する。これにより、連続血圧測定に際しては、圧力室４８内の圧力変化過程で逐次得られる圧脈波に基づいて圧脈波センサ４６の最適押圧力Ｐ_HDPが決定され、圧脈波センサ４６の最適押圧力Ｐ_HDPを維持するように調圧弁５２が制御される。
【００１９】
前記頸動脈検出装置７は、その先端押圧部の振動を検出する図示しない振動センサを備え、生体の頸部において頸動脈６を押圧するように装着され、その頸動脈６から発生する頸動脈波Ｋ(t) を検出し、その頸動脈波を示す信号をＡ／Ｄ変換器８を介して前記電子制御装置２８へ供給する。この頸動脈検出装置７は、たとえば特開昭 − 号公報に記載されいるように構成される。なお、上記頸動脈６は比較的大きな径であって大動脈３に直結されており、しかも上記頸動脈検出装置７は大動脈３から数センチの位置に押圧されるので、その頸動脈検出装置７は、大動脈３内の圧波形の発生時期を実質的に検出する機能を有している。
【００２０】
図３は、上記電子制御装置２８の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。図３において、血圧測定手段７０は、たとえばカフ１０の圧迫圧力が所定の目標圧力値Ｐ_CM（たとえば、１８０mmHg程度の圧力値）まで急速昇圧させた後に３mmHg/sec程度の速度で徐速降圧させられる徐速降圧期間内において、順次採取される脈波信号ＳＭ₁ が表す脈波の振幅の変化に基づきよく知られたオシロメトリック法を用いて最高血圧値ＢＰ_SYSおよび最低血圧値ＢＰ_DIAなどを決定する。
【００２１】
関係決定手段７２は、上記血圧測定手段７０により測定された最高血圧値ＢＰ_SYSおよび最低血圧値ＢＰ_DIAと、そのときに圧脈波検出装置３４により検出された圧脈波Ｐ₂(t) のピーク値すなわち最高値および最低値とに基づいて、生体の血圧値と圧脈波Ｐ₂(t) との関係を決定する。この関係は、カフ１０を用いて測定した血圧値を基準として連続血圧値或いは連続血圧波形ＥＢＰ(t) を得るために圧脈波Ｐ₂(t) に絶対値を付与するためのものであり、たとえば数式１に示す一次式で表される。数式１において、αおよびβは定数である。
【００２２】
【数１】
ＥＢＰ(t) ＝αＰ₂(t) ＋β
【００２３】
連続血圧決定手段７４は、上記数式１に示す関係から、実際の圧脈波Ｐ₂(t) に基づいて、連続血圧値或いは連続血圧波形ＥＢＰ(t) を逐次算出して生体の最高血圧値ＥＢＰ_SYSおよび最低血圧値ＥＢＰ_DIAを算出する。この連続血圧波形ＥＢＰ(t) は、生体の血圧値の瞬時値を示す波形であり、その上ピーク値が生体の最高血圧値ＥＢＰ_SYS、下ピーク値が最低血圧値ＥＢＰ_DIAに対応している。
【００２４】
表示制御手段８２は、上記連続血圧決定手段７４により決定された連続血圧波形ＥＢＰ(t) を、表示器３２の表示画面における時間軸と血圧値軸とから成る二次元座標内に表示させるとともに、最高血圧値ＥＢＰ_SYSおよび最低血圧値ＥＢＰ_DIAを数値表示させる。
【００２５】
圧脈波伝播時間決定手段７６は、頸動脈波Ｋ(t) と圧脈波Ｐ₂(t) とから、大動脈３から所定部位の撓骨動脈５６までの圧脈波伝播時間Ｔを決定する。この圧脈波伝播時間決定手段７６では、たとえば、頸動脈波Ｋ(t) および圧脈波Ｐ₂(t) の振幅の１／５の立ち上がり点間の時間差、或いは頸動脈波Ｋ(t) および圧脈波Ｐ₂(t) の立ち上がり部分の最大傾斜点間の時間差から、上記圧脈波伝播時間Ｔが決定される。
【００２６】
伝達関数決定手段７８は、上記の圧脈波伝播時間決定手段７６により決定された圧脈波伝播時間Ｔに基づいてたとえば数式２に示す伝達関数Ｈを決定する。数式２において、Ｐ₁(t) は大動脈圧波形、Ｐ₂(t) は撓骨動脈５６の圧脈波、Δ（＝ｅ^-jwT：但し、ｗは角速度を示すものとする。）は大動脈部と撓骨動脈部との間の時間遅れ因子、Ｔは大動脈部と撓骨動脈部との間の脈波伝播時間、Γは動脈末梢部の反射係数である。
【００２７】
【数２】
Ｈ＝Ｐ₁(t) ／Ｐ₂(t) ＝（１＋ΓΔ²）／（Δ＋ΓΔ）
【００２８】
上記伝達関数Ｈは、たとえば図５に示すようにケーブルモデルおよび３要素ウインドケッセルモデルの組み合わせた生体モデルに基づいて設定されている。図５において、動脈内の進行波の圧力および流量をＰ_fおよびＱ_f、動脈末梢部で反射される反射波の圧力および流量をＰ_bおよびＱ_b、末梢部の反射係数をΓ、大動脈部と撓骨動脈部との間および撓骨動脈部と動脈末梢部との間の特性インピーダンスをＺ_c、動脈末梢部の血管抵抗をＲ、動脈末梢部の血管弾性をＣとすると、撓骨動脈部での進行波の圧力Ｐ_f2は大動脈部での進行波の圧力Ｐ_f1に遅れ因子Δを掛けた値ΔＰ_f1で示される一方、撓骨動脈部での反射波の圧力Ｐ_b2は撓骨動脈部での進行波の圧力Ｐ_f2に反射係数Γを掛けた値ΓＰ_f2（＝ΓΔＰ_f1）で示されるので、結局、大動脈部での反射波の圧力Ｐ_b1はΓΔ²Ｐ_f1となる。したがって、大動脈圧Ｐ₁は数式３によって示され、撓骨動脈圧Ｐ₂は数式４によって示されるので、伝達関数Ｈは、上記数式２のように表される。
【００２９】
【数３】
Ｐ₁＝Ｐ_f1＋Ｐ_b1＝（１＋ΓΔ²）Ｐ_f1
【００３０】
【数４】
Ｐ₂＝Ｐ_f2＋Ｐ_b2＝（Δ＋ΓΔ）Ｐ_f1
【００３１】
大動脈圧波形算出手段８０は、上記伝達関数決定手段７８により決定された伝達関数Ｈから、前記圧脈波検出装置３４により検出された所定部位の動脈すなわち撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) すなわち連続血圧波形ＥＢＰ(t) に基づいて、大動脈６内の圧波形Ｐ₁(t) を算出する。このようにして算出される大動脈６内の圧波形Ｐ₁(t) は、絶対値を有する連続血圧波形ＥＢＰ(t) に基づいて算出されたものであることから、その大きさが絶対値を示している。
【００３２】
表示制御手段８２は、図４に示すように、上記大動脈圧波形算出手段８０により算出された大動脈内の圧波形Ｐ₁(t) を、表示器３２の表示画面における時間軸と血圧値軸とから成る二次元座標内に、前記圧脈波検出装置３４により検出された撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) と、共通の時間軸（横軸）に沿って対比可能に表示させる。上記二次元座標の血圧値軸（縦軸）は、絶対値を示す軸であるから、大動脈内の圧波形Ｐ₁(t) の大きさが絶対値表示され、その瞬時値を読むことが可能である。
【００３３】
図６および図７は、上記大動脈圧波形検出装置８の電子制御装置２８における制御作動の要部を説明するフローチャートであり、所定の制御サイクルで繰り返し実行される。図６は連続血圧測定ルーチンを、図７は大動脈６の圧波形を逐次算出するルーチンをそれぞれ示している。
【００３４】
図６において、ステップＳＡ１（以下、ステップを省略する。）において図示しないカウンタやレジスタをクリアする初期処理が実行される。次いで、ＳＡ２では、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が駆動されることにより、血圧測定のためにカフ１０の急速昇圧が開始される。続くＳＡ３では、カフ圧Ｐ_Cが１８０mmHg程度に予め設定された目標圧迫圧Ｐ_CM以上となったか否かが判断される。このＳＡ３の判断が否定された場合は、上記ＳＡ２以下が繰り返し実行されることによりカフ圧Ｐ_Cの上昇が継続される。しかし、カフ圧Ｐ_Cの上昇により上記ＳＡ３の判断が肯定されると、前記血圧測定手段７０に対応するＳＡ４において、血圧測定アルゴリズムが実行される。すなわち、空気ポンプ１８を停止させ且つ切換弁１６を徐速排圧状態に切り換えてカフ１０内の圧力を予め定められた３mmHg/sec程度の緩やかな速度で下降させることにより、この徐速降圧過程で逐次得られる脈波信号ＳＭ₁ が表す脈波の振幅の変化に基づいて、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ＢＰ_SYS、平均血圧値ＢＰ_MEAN、および最低血圧値ＢＰ_DIAが測定されるとともに、脈波間隔に基づいて脈拍数などが決定されるのである。そして、その測定された血圧値および脈拍数などが表示器３２に表示されるとともに、切換弁１６が急速排圧状態に切り換えられてカフ１０内が急速に排圧される。
【００３５】
次いで、ＳＡ５では、圧脈波検出装置３４により検出された一個分すなわち一周期分の圧脈波Ｐ₂(t) が読み込まれた後、前記関係決定手段７２に対応するＳＡ６では、その圧脈波Ｐ₂(t) のピーク値すなわち最高値および最低値とＳＡ４において測定された最高血圧値ＢＰ_SYSおよび最低血圧値ＢＰ_DIAとに基づいて、それらの関係ＥＢＰ(t) ＝αＰ₂(t) ＋βが決定される。
【００３６】
ＳＡ７では、圧脈波検出装置３４により検出された一個分の圧脈波Ｐ₂(t) が新たに読み込まれたか否かが判断される。このＳＡ７の判断が否定された場合はＳＡ７の実行が繰り返されるが、肯定された場合は、前記連続血圧決定手段７４に対応するＳＡ８において、上記関係ＥＢＰ(t) ＝αＰ₂(t) ＋βから実際の圧脈波Ｐ₂(t) に基づいて連続血圧値すなわち血圧波形ＥＢＰ(t) が決定される。
【００３７】
そして、ＳＡ９では、ＳＡ４においてカフ１０による血圧測定が行われてからの経過時間が予め設定された１５乃至２０分程度の設定周期すなわちキャリブレーション周期を経過したか否かが判断される。このＳＡ９の判断が否定された場合には、前記ＳＡ７以下の連続血圧測定ルーチンが繰り返し実行され、連続血圧値すなわち血圧波形ＥＢＰ(t) が１拍毎に連続的に決定されるが、このＳＡ９の判断が肯定された場合には、前記対応関係を再決定するために前記ＳＡ２以下が実行されることにより、前記の関係ＥＢＰ(t) ＝αＰ₂(t) ＋βが更新される。
【００３８】
図７の大動脈圧波形算出ルーチンにおいて、ＳＢ１では頸動脈検出装置７により一つの頸動脈波Ｋ(t) が検出されたか否かが判断される。このＳＢ１の判断が肯定された場合には、ＳＢ２において圧脈波検出装置３４により一つの圧脈波Ｐ₂(t) が検出されたか否かが判断される。上記ＳＢ１およびＳＢ２のいずれかの判断が否定された場合には本ルーチンが終了させられる。しかし、上記ＳＢ１およびＳＢ２の判断がいずれも肯定された場合には、ＳＢ３において、大動脈３から撓骨動脈５６までの圧脈波伝播時間Ｔ_iが、上記頸動脈波Ｋ(t) および圧脈波Ｐ₂(t) のそれぞれ所定の基準点たとえば最大傾斜点の間の時間を求めることにより決定される。
【００３９】
次いで、ＳＢ４において、圧脈波伝播時間Ｔが予め設定されたＮ回たとえば１０回算出されたか否かが判断される。当初はＳＢ４の判断が否定されるので、後述のＳＢ７以下が実行される。しかし、圧脈波伝播時間Ｔ_iがＮ回算出されると、ＳＢ４の判断が肯定されることから、ＳＢ５において、Ｎ個の圧脈波伝播時間Ｔ₁・・・Ｔ₁₀の平均値Ｔ_avが算出され、その平均値Ｔ_avが圧脈波伝播時間Ｔとして更新される。本実施例では、上記ＳＢ１乃至ＳＢ５が前記圧脈波伝播時間決定手段７６に対応している。
【００４０】
次いで、前記伝達関数決定手段８８に対応するＳＢ６では、上記圧脈波伝播時間Ｔに基づいて時間遅れ因子Δ（＝ｅ^-jwT）を算出することにより、伝達関数Ｈ（＝（１＋ΓΔ²）／（Δ＋ΓΔ））を決定する。続いて、前記大動脈圧波形算出手段８０に対応するＳＢ７において、上記伝達関数Ｈ（＝（１＋ΓΔ²）／（Δ＋ΓΔ））から実際の圧脈波Ｐ₂(t) に基づいて、大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) が算出される。
【００４１】
そして、前記表示制御手段８２に対応するＳＢ７により、図４に示すように、大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) が、血圧値軸と時間軸との二次元座標において圧脈波Ｐ₂(t) と共通の時間軸に沿って対比可能に並列的に表示される。
【００４２】
上述のように、本実施例によれば、大動脈圧波形算出手段８０（ＳＢ７）により、圧脈波伝播時間Ｔに基づいて決定された伝達関数Ｈから、圧脈波検出装置３４により検出された大動脈３の下流の所定部位の撓骨動脈５６の圧脈波Ｐ₂(t) に基づいて、大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) が算出されるので、非侵襲で大動脈の圧波形が検出されるとともに、その大動脈の圧波形を用いることにより診断の精度が十分に得られる。
【００４３】
また、本実施例によれば、圧脈波検出装置３４は、圧力検出素子が設けられた平坦な押圧面５４を有する圧脈波センサ４８と、その圧脈波センサ４８を前記所定部位の撓骨動脈５６の管壁の一部を平坦とするまで押圧する押圧装置（３６、３８）とを備えたものであることから、上記所定部位の撓骨動脈５６の管壁の張力の影響を受け難くなるので、その圧脈波検出装置３４により検出される圧脈波は、上記所定部位の動脈内の内の圧力を精度よく示すものとなる。
【００４４】
また、本実施例によれば、大動脈３に直結する頸動脈６を押圧してその頸動脈内を伝播する頸動脈波を検出する頸動脈波検出装置７が設けられ、圧脈波伝播時間決定手段７６（ＳＢ１乃至ＳＢ５）は、その頸動脈波検出装置７により頸動脈が検出されてから圧脈波検出置３４により撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) が検出されるまでの時間差に基づいて脈波伝播時間Ｔを決定するものであるので、伝播時間Ｔの決定の基準点である大動脈の圧波形Ｐ₁(t) の発生時期が正確に検出される利点がある。
【００４５】
また、本実施例によれば、カフ１０を用いて生体の血圧値を測定する血圧測定手段７０（ＳＡ４）と、その血圧測定手段７０により測定された血圧値と圧脈波検出装置３４により検出された圧脈波の大きさとの関係を予め決定する関係決定手段７２（ＳＡ６）と、その関係決定手段７２により決定された関係から圧脈波検出装置３４により検出された圧脈波に基づいて前記所定部位の撓骨動脈５６内の血圧波形ＥＢＰ(t) を決定する連続血圧決定手段７４（ＳＡ８）と、大動脈圧波形算出手段８０によりその血圧波形ＥＢＰ(t) に基づいて算出された大動脈内の圧波形Ｐ₁(t) を、図４に示すように、表示器３２において、血圧値の絶対値を示す血圧値軸と時間軸とからなる二次元座標内に表示させる表示制御手段８２（ＳＢ８）とが設けられているので、大動脈３内の圧波形の大きさが定量的に表示される利点がある。
【００４６】
また、本実施例によれば、大動脈圧波形算出手段８０（ＳＢ７）により算出された大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) と、圧脈波検出装置３４により検出された所定部位の皮膚直下に位置する撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) とを、共通の時間軸に沿って対比可能に表示器３２に表示させる表示制御手段８２とが備えられていることから、大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) とその大動脈３よりも下流の所定部位の圧脈波Ｐ₂(t) とが対比可能に表示されるので、圧脈波を基準として大動脈内の圧波形の特徴が容易に認識され、動脈硬化などの診断が容易となる利点がある。
【００４７】
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においても適用される。
【００４８】
たとえば、前述の実施例の圧脈波伝播時間決定手段７６では、圧脈波伝播時間ＴはＮ回の値の平均値を以て更新されていたが、その回数Ｎは必要に応じて適宜変更され得るものであり、また、１回毎の値が圧脈波伝播時間Ｔとして更新されてもよい。
【００４９】
また、前述の実施例の圧脈波伝播時間決定手段７６では、頸動脈波Ｋ(t) の発生と圧脈波Ｐ₂(t) の発生との時間差に基づいて大動脈から撓骨動脈までの圧脈波伝播時間Ｔが決定されていたが、心音マイクロホンにより検出された心臓の収縮音の発生と圧脈波Ｐ₂(t) の発生との時間差、或いは心電誘導波形の所定部位の波形の発生と圧脈波Ｐ₂(t) の発生との時間差に基づいて大動脈から撓骨動脈までの圧脈波伝播時間Ｔが決定されてもよい。
【００５０】
また、前述の実施例において、大動脈３の下流の所定部位の動脈の圧脈波として撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) が用いられていたが、足背動脈の圧脈波などの他の部位の圧脈波が用いられてもよい。但し、圧脈波Ｐ₂(t) は大動脈３の圧波形の算出の基礎となるものであって、圧脈波センサ４６の平坦な押圧面５４により押圧されたとき、管壁の一部が平坦となるまで押圧されることが望ましいが、その管壁の一部が平坦となるまで押圧しようとする場合には、たとえば頸動脈では硬いバックアップがないため不可能であり、動脈が逃げないように、骨などによってバックアップされることが望まれる。この点において、撓骨動脈５６あるいは足背動脈が望ましいのである。
【００５１】
また、前述の実施例では、血圧測定手段７０、関係決定手段７２、連続血圧決定手段７４が設けられていたが、圧脈波検出装置３４から出力される圧脈波Ｐ₂(t) の絶対値の信頼性が高く、カフ１０を用いて測定した血圧値に基づくキャリブレーションが不要である場合には、それら血圧測定手段７０、関係決定手段７２、連続血圧決定手段７４が設けられていなくても差し支えない。
【００５２】
また、前述の実施例の表示制御手段８２は、図４に示すように、大動脈３内の圧波形Ｐ₁(t) とその大動脈３よりも下流の所定部位の圧脈波Ｐ₂(t) とを、共通の時間軸に沿って並列的に対比可能に表示させていたが、たとえば図９に示すように、血圧値軸と時間軸とから成る二次元座標において相互に重ねた状態で、さらに好ましくは振幅を正規化して相互の振幅を一致させた状態で表示させてもよい。このようにすれば、両者の差異が明確となって診断が一層容易となる。
【００５３】
また、前述の実施例では、頸動脈検出装置７は生体の頸部に連続的に装着されるものであったが、たとえば、圧脈波伝播時間Ｔを一旦決定すると、その圧脈波伝播時間Ｔを所定期間使用できる場合には、その圧脈波伝播時間Ｔの決定期間だけ装着されるようにしてもよい。
【００５４】
また、前述の実施例では、大動脈３の圧波形Ｐ₁(t) は、血圧値軸と時間軸とからなる二次元座標において撓骨動脈５６内の圧脈波Ｐ₂(t) と対比可能に共通の時間軸に沿って表示されていたが、単独で表示されていたもよいし、血圧値軸の替わりに、血圧値の相対値を示す血圧軸が用いられてもよい。
【００５５】
その他、本発明はその主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】本発明の一実施例である大動脈圧波形検出装置の構成を示す図である。
【図２】図１の実施例の電気的構成を説明するブロック図である。
【図３】図１の実施例の電子制御装置の制御機能の要部を説明する機能ブロック線図である。
【図４】図１の実施例において、大動脈の圧波形の表示例を示す図である。
【図５】図１の実施例の伝達関数決定手段により決定される伝達関数の基礎となる生体モデルを説明する図である。
【図６】図１の実施例の電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートであって、連続血圧決定ルーチンを示す図である。
【図７】図１の実施例の電子制御装置の制御作動を説明するフローチャートであって、大動脈圧波形算出ルーチンを示す図である。
【図８】本発明の他の実施例の電気的構成を説明する、図２に相当する図である。
【図９】本発明の他の実施例における大動脈の圧波形の表示例を示す、図４に相当する図である。
【符号の説明】
７：頸動脈検出装置
１０：カフ
３２：表示器
３４：圧脈波検出装置
４６：圧脈波センサ
５４：押圧面
７０：血圧測定手段
７２：関係決定手段
７４：連続血圧決定手段
７６：圧脈波伝播時間決定手段
７８：伝達関数決定手段
８０：大動脈圧脈波算出手段
８２：表示制御手段

Claims

生体の心臓から全身へ血液を送出する大動脈内の圧波形を非侵襲で検出する大動脈圧波形検出装置であって、
前記大動脈から所定距離だけ離隔した所定部位であって皮膚直下に位置する動脈を該皮膚の上から押圧することにより、該動脈内の圧脈波を検出する圧脈波検出装置と、
前記大動脈から前記所定部位の動脈までの圧脈波伝播時間を決定する圧脈波伝播時間決定手段と、
該圧脈波伝播時間決定手段により決定された圧脈波伝播時間に基づいて伝達関数を決定する伝達関数決定手段と、
該伝達関数決定手段により決定された伝達関数から、前記圧脈波検出装置により検出された前記所定部位の動脈内の圧脈波に基づいて、前記大動脈内の圧波形を算出する大動脈圧波形算出手段と
を、含むことを特徴とする大動脈圧波形検出装置。
前記圧脈波検出装置は、圧力検出素子が設けられた平坦な押圧面を有する圧脈波センサと、該圧脈波センサを前記所定部位の動脈の壁の一部を平坦とするまで押圧する押圧装置とを備えたものである請求項１の大動脈圧波形検出装置。
頸動脈を押圧して該頸動脈内を伝播する頸動脈波を検出する頸動脈波検出装置をさらに含み、前記圧脈波伝播時間決定手段は、該頸動脈波検出装置により頸動脈が検出されてから前記圧脈波検出装置により撓骨動脈内の圧脈波が検出されるまでの時間差に基づいて脈波伝播時間を決定するものである請求項１または２の大動脈圧波形検出装置。
前記伝達関数決定手段は、大動脈圧波形をＰ、前記所定部位の動脈内の圧波形をＰ’、脈波伝播時間をＴ、Δ（＝ｅ^-jwT）を時間遅れ因子、Γを動脈内の反射係数としたとき、次式により示される伝達関数Ｈを決定するものである請求項１乃至３のいずれかの大動脈圧波形検出装置。
Ｈ＝Ｐ／Ｐ’＝（１＋ΓΔ²）／（Δ＋ΓΔ）
カフを用いて前記生体の血圧値を測定する血圧測定手段と、該血圧測定手段により測定された血圧値と前記圧脈波検出装置により検出された圧脈波の大きさとの関係を予め決定する関係決定手段と、該関係決定手段により決定された関係から前記圧脈波検出装置により検出された圧脈波に基づいて前記所定部位の動脈内の血圧波形を決定する連続血圧決定手段と、前記大動脈圧波形算出手段により該血圧波形に基づいて算出された大動脈内の圧波形を血圧値の絶対値を示す血圧値軸と時間軸とからなる二次元座標内に表示させる表示制御手段とを、含む請求項１乃至４のいずれかの大動脈圧波形検出装置。
前記大動脈圧波形算出手段により算出された大動脈内の圧波形と、前記圧脈波検出装置により検出された前記所定部位の動脈内の圧脈波とを、共通の時間軸に沿って対比可能に表示器に表示させる表示制御手段を含むものである請求項１乃至５のいずれかの大動脈圧波形検出装置。