JPWO2012077666A1 - 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

測定装置は、測定部位に装着された空気袋の内圧変化の入力を受け付けて、その圧力波形から一拍分の血圧波形を特定する（Ｓ１０１）。その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、その比率を算出することでＡＩ値を算出する（Ｓ１０３）。測定装置には、予めＡＩ値としきい値との対応関係が記憶されており、それに基づいて、反射波の立ち上がり点を検出するためのしきい値を算出する（Ｓ１０５）。血圧波形のうち反射波の最大振幅にそのしきい値を乗じて得られる振幅に達した時点を反射波の立ち上がり点とし、Ｔｒ算出のための特徴点として特定する（Ｓ１０７）。

Description

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、心臓から駆出された脈波の伝播する速度（以下、ＰＷＶ：pulse wave velocity）を調べることによって動脈硬化度を判定する装置が知られている。動脈硬化が進むほどに脈波伝播速度は速くなるので、ＰＷＶは動脈硬化度を判定するための有効な指標であり、動脈硬化度の判定の標準的指標として現在まで医療機関等において一般に用いられている。ＰＷＶ測定装置では、上腕および下肢などの少なくとも２箇所以上においてカフ等を装着して同時に脈波を測定するので、それぞれの脈波（駆出波、反射波）の出現時間差を、脈波を測定するカフ等を装着した２点間の動脈の長さ等から算出することができる。この時間差は、別の動脈硬化度の指標であるＴｒ（Traveling time to reflected wave）として用いられる。

しかし、上記のＰＷＶ測定の実施に必要な設備は高価であり、尚且つ上腕及び下肢などのなどの少なくとも２箇所に脈波を測定するカフ等を装着する必要があるので、家庭で簡便に脈波伝播速度ＰＷＶを測定することは難しいという問題がある。そこで、その問題を解決するために、上腕又は頚動脈の脈波のみから動脈硬化度を判定する技術が提案されている。

上腕の脈波のみから動脈硬化度を判定する技術として、たとえば特開２００４−１１３５９３号公報（以下、特許文献１）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評価装置を開示している。この装置を用いて、末梢側を圧迫しながら心臓側の脈波を測定することができる。これにより、心臓から駆出された駆出波と腸骨動脈分岐部および動脈中の各部位からの反射波とが分離される。そして、進行波成分と反射波成分のピークの時間差と強度比を算出することによって動脈硬化度を判定するものである。

特許文献１に開示された技術により動脈硬化度を精度よく判定するためには、脈波から反射波の開始点を正確に検出する必要がある。このための方法として、たとえば特表２００９−５１７１４０号公報（以下、特許文献２）は、大動脈の血圧波形と血流量波形との推定値を用いて駆出波と反射波とを分離する方法を開示している。図１６（Ａ）および図１６（Ｂ）は、特許文献２の方法を説明するための図であって、図１６（Ａ）に示された駆出波と反射波との合成波である血圧波形から、図１６（Ｂ）のように、駆出波（図では進行波）と反射波とを分離する。

特許文献２の方法において、大動脈の血圧波形としては、上半身の末梢動脈（撓骨動脈や上腕動脈など）において測定される血圧波形から伝達関数法により推定された圧力波形、または頚動脈で測定される血圧波形が近似値として用いられる。上記伝達関数法は、米国特許第５２６５０１１に開示されている。また、血流量波形としては、以下の非特許文献１（B.E. Westerhof et al. Quantification of wave reflection in the human aorta from pressure alone: a proof of principle. Hypertension 2006; 48; 595-601）において示されるように、血圧波形の立上りから切痕までを底辺とし心臓収縮ピークを頂点とする三角形状波形が用いられる。特許文献２の方法では、このようにして分離された駆出波と反射波との相互相関が計算され、相関が最も高くなる時間が、駆出波と反射波の出現時間差として検出される。

特開２００４−１１３５９３号公報 特表２００９−５１７１４０号公報

B.E. Westerhof et al. Quantification of wave reflection in the human aorta from pressure alone: a proof of principle. Hypertension 2006;48; 595-601

ところで、上記相互相関法では２つの波形が相互に類似している場合には相互相関により２つの波形の出現時間差を精度よく検出できるが、波形の形状が異なる場合には出現時間差の検出の誤差が大きくなる。血圧波形は心臓からの駆出波が大動脈を伝播する間に変形する。さらに、この変形の仕方が動脈硬化の進行度等、被験者の状態により異なる。そのため、相互相関によって駆出波と反射波との出現時間差が精度よく検出されない場合がある。

図１７は、実際に約２００名の被験者について測定した頚動脈の血圧波形から従来技術を用いて求めたＴｒと従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＴｒ（以下ＰＷＶ Ｔｒという）との関係を示す図である。ＰＷＶ測定装置を用いて測定した心臓と大腿動脈との２点間の脈波伝播速度と該２点間の伝播距離とから算出されるＰＷＶ Ｔｒ値は非侵襲的測定装置を用いて測定可能なＴｒ値としては現在までのところ最も精度が高いＴｒ値であると考えられる。これに対して、上記頚動脈の血圧波形から求めたＴｒ値は、血圧波形と三角形状の血流波形とを用いて分離した駆出波と反射波との時間差を上述の相互相関法により検出して得たものである。図１７の結果より、多くの被験者で、上記頚動脈の血圧波形から求めたＴｒ値がＰＷＶ測定装置を用いて得られたＴｒ値よりも長く算出されていることが分かった。この結果は、頚動脈の脈波形から相互相関法によって検出した駆出波と反射波の出現時間差には明らかに誤差が存在することを示すと考えられる。

また、脈波（反射波）の立上り点を決定する方法として、脈波振幅の所定比率（たとえば１０％や２０％）をしきい値として設定して、当該しきい値に達した時点を反射波の立上がり点として推定する方法が知られている。図１８（Ａ），（Ｂ）はしきい値を用いて反射波の立ち上がり点を推定する方法を説明する。測定された被測定者の血圧波形から相互相関法を用いて駆出波と反射波を分離（図１８（Ａ））した上で、反射波の最大振幅を駆出波の最大振幅と同じになるまで振幅方向に拡大する（図１８（Ｂ））。仮にしきい値を２０％に設定すると、反射波の振幅が反射波の最大振幅（図１８（Ｂ）では１）にしきい値２０％を乗じた振幅（０．２）に達した時点のＸ軸座標を反射波の立上り点として推定して、Ｔｒは駆出波の立上り点と反射波の立上り点の時間差として推定算出される（図１８（Ｂ））。しかし、前述のように血圧波形の形状が互いに類似せず大きくなっている場合には、上述のようにしきい値の比率を用いても駆出波と反射波との出現時間差が精度よく検出されない場合がある。

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、血圧波形から駆出波と反射波との出現時間差を精度よく検出することによって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手段と、空気袋の内圧変化に基づいた圧力波形から一拍分の血圧波形を得て、当該血圧波形のうちの駆出波の成分と反射波の成分とを特定して被験者の動脈硬化度の指標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、血圧波形における反射波の出現時点に応じた血圧波形の形状の特徴を表わす指標に基づいてしきい値を設定する処理と、反射波の振幅が、反射波の最大振幅と上記しきい値とから得られる振幅となる時点を反射波の立ち上がり点として特定する処理と、駆出波の立ち上がり点と反射波の立ち上がり点とに基づいて動脈硬化度の指標を算出する処理とを実行する。

好ましくは、血圧波形の形状の特徴を表わす指標は被験者の動脈硬化の度合いを表わし、しきい値は血圧波形の最大振幅に対する割合であり、設定されるしきい値は、被験者の動脈硬化の度合いが進んでいる側のしきい値の方が、動脈硬化の度合いが進んでいない側のしきい値よりも小さい。

好ましくは、血圧波形の形状の特徴を表わす指標は、血圧波形における駆出波の振幅と反射波の振幅との比率であるＡＩ（Augmentation Index）値、血圧波形の微分曲線から得られる仮Ｔｒ値、および被験者の年齢のうちのいずれかである。

好ましくは、血圧情報測定装置は測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段をさらに備え、演算装置は、測定部位の末梢側が圧迫されて駆血された状態での空気袋の内圧変化に基づいて被験者の血圧情報として動脈硬化度の指標を算出する処理を行なう。

好ましくは、測定部位は被験者の頚であって、演算装置は、血圧波形として頚動脈波形を得る。

本発明の他の局面に従うと、動脈硬化度の指標の算出方法は血圧情報として被験者の動脈硬化度の指標を算出する方法であって、検出された、被験者の測定部位に装着された空気袋の内圧変化の入力を受け付けて、内圧変化に基づいた圧力波形から一拍分の血圧波形を特定するステップと、血圧波形における反射波の出現時点位置に応じた血圧波形の形状の特徴を表わす指標に基づいてしきい値を設定するステップと、反射波の振幅が、反射波の最大振幅と上記しきい値とから得られる振幅となる時点を、反射波の立ち上がり点として特定するステップと、駆出波の立ち上がり点と反射波の立ち上がり点とに基づいて動脈硬化度の指標を算出するステップとを実行する。

この発明によると、血圧波形から駆出波と反射波との出現時間差を精度よく検出することができ、それによって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。

図１７と同じ被験者について、測定された反射波の振幅の１０％をしきい値として設定して、当該しきい値に達した時点を反射波の立上り点として検出して測定された脈波から推定したＴｒと、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。 図１７と同じ被験者について、測定された反射波の振幅の２０％をしきい値として設定して、当該しきい値に達した時点を反射波の立上り点として検出して測定された脈波から推定したＴｒと、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。 図１７と同じ被験者について、測定された反射波の振幅の３０％をしきい値として設定して、当該しきい値に達した時点を反射波の立上り点として検出して測定された脈波から推定したＴｒと、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。 Ｔｒが短い被験者（Ａ）と長い被験者（Ｂ）との、頚動脈で測定された血圧波形の具体例を示す図である。 図４（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの血圧波形について、駆出波（実線）と反射波（破線）とを分離して表わした図である。 図５（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの反射波の波形を、その最大振幅が駆出波の最大振幅と同じになるまで振幅方向に拡大して表わした図である。 ＡＩ値としきい値αとの関係式で表わされる、ＡＩ値としきい値αとの関係を表わす図である。 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。 測定姿勢および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１１のステップＳ１１での特徴点を抽出するための動作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。 測定装置で算出されたＴｒと、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出されたＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。 血圧波形を微分して算出されるＴｒ値としきい値αとの関係式で表わされる、微分Ｔｒ値としきい値αとの関係を表わす図である。 特表２００９−５１７１４０号公報に開示される大動脈の血圧波形と血流量波形との推定値を用いて駆出波と反射波とを分離する方法を説明するための図である。 従来技術を用いて測定した脈波から求めたＴｒと従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。 従来技術を用いて血圧波形から固定したしきい値を用いてＴｒを推定する方法について説明する図である。

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。

動脈硬化度を判定するための指標の一つとしてのＴｒは、駆出波の出現時間と進行波が腸骨動脈の分岐部から反射して戻ってくる反射波の出現時間との間の時間間隔で表わされる。たとえば文献London GM et al. Hypertension. 1992 Jul;20(1):10-19.に説明されているように、ＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出されるＰＷＶと、動脈の脈波形から推定されるＴｒとの間には相関関係があることが知られている。

＜実施形態１＞
図１、図２、図３は、それぞれ、図１７と同じ被験者について、頚動脈において測定された血圧波形と三角形状の血流波形とを用いて分離した駆出波と反射波からしきい値を用いて推定して求めたＴｒ（以下推定Ｔｒという）と、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出したＴｒ（以下ＰＷＶ Ｔｒという）との関係を示す図である。

図１を参照して、しきい値を反射波の振幅の１０％とした場合、Ｔｒが短い被験者ではＰＷＶ Ｔｒと推定Ｔｒとの差は小さいが、Ｔｒが長い被験者ではＰＷＶ Ｔｒと推定Ｔｒとの差が大きくなる。図３を参照して、しきい値を反射波の振幅の３０％とした場合、しきい値が１０％であるときとは反対に、Ｔｒが長い被験者ではＰＷＶ Ｔｒと推定Ｔｒとの差が小さいが、Ｔｒが短くなるほどＰＷＶ Ｔｒと推定Ｔｒとの差が大きくなる。図２を参照して、しきい値を反射波の振幅の２０％とした場合はこれらの中間の結果である。

図４（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ、Ｔｒが短い被験者と長い被験者との、頚動脈で測定された血圧波形の具体例を示す図である。図４では、それぞれの脈波の最大振幅を「１」として、時間経過に沿って振幅の最大振幅に対する比率が示されている。図５（Ａ），（Ｂ）は、図４（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの血圧波形について、相互相関法を用いて駆出波（実線）と反射波（破線）とを分離して表わした図である。そして、図６（Ａ），（Ｂ）は、図５（Ａ），（Ｂ）のそれぞれの反射波の波形を、その最大振幅が駆出波の最大振幅と同じになるまで振幅方向に拡大して表わした図である。

図５（Ａ），（Ｂ）を参照して、駆出波の振幅に対する反射波の振幅の比率は、Ｔｒが短い被験者の方が大きいことがわかる。また、分離された反射波の出現時からピークまでの傾きは、Ｔｒが短い被験者（図６（Ａ））では出現時での傾きが最も急峻で、ピークに近づくに従い徐々に緩やかになる。これに対し、Ｔｒが長い被験者（図６（Ｂ））では、出現直後の傾きは急峻であるが、その後２０％程度までの傾きは緩やかであり、その後また傾きが急峻になる。そこで、反射波の傾きが最も急峻になる点が反射波の立上り点であると考えると、Ｔｒが短い被験者では、反射波の出現時に近い点を立上り点と推定し、Ｔｒが長い被験者では反射波の出現時から少し経過した点を立上り点と推定するのが適当と考えられる。

上述のように、Ｔｒは動脈硬化度の指標であって、Ｔｒが短い被験者ほど動脈硬化が進み、Ｔｒが長いほど動脈硬化が進んでいないことを表わしている。一方で、Ｔｒが短い、すなわち血圧波形において反射波が早く現れると血圧波形における反射波の大きさが大きくなり、Ｔｒが長い、すなわち血圧波形において反射波の出現が遅いと血圧波形における反射波の大きさが小さくなる。

以上から、本発明の発明者等は、被験者の動脈の硬化度合いに応じた反射波の立上り点を決定するためのしきい値を用いることで、動脈の硬化度合いのさまざまな被験者に対して反射波の立上り点をより正確に推定できることに想到した。上記の被験者の動脈の硬化度合いとしては、たとえば、血圧波形に現れる反射波の大きさを用いることができ、それに応じて反射波の立上り点を決定するためのしきい値として異なるしきい値を用いることができる。

上記被験者の動脈硬化の度合いとしては、血圧波形から得られる駆出波の振幅と反射波の振幅との比率（ＡＩ（Augmentation Index）値）を用いることができる。上記の血圧波形に現れる反射波の大きさを表わす値として、測定された血圧波形から算出されたＡＩ値に応じて以下の式（１）〜（３）から得られる値αを立上り点決定のためのしきい値αとして用いる。なお、下記の式（２）における係数ａおよび係数ｂは予め多数の被験者について測定したＡＩ値と反射波の立上り点との関係から、ＡＩ値が小さいほどαがα２に近づき、ＡＩ値が大きいほどαがα１に近づくように決定した実験値である。

α＝α２ （ＡＩ＜ＡＩ＿２） …式 （１） 、
α＝ＡＩ×ａ＋ｂ （ＡＩ＿２≦ＡＩ≦ＡＩ＿１） …式（２）、
α＝α１ （ＡＩ＿１＜ＡＩ） …式（３）。

図７は、ＡＩ値と式（１）〜（３）から得られたしきい値αとの関係を表わす図である。図７に表わされるように、算出されたＡＩ値が第１のしきい値であるＡＩ１よりも大きい場合には、しきい値αとして値α１を用い、ＡＩ値がＡＩ１よりも小さな第２のしきい値であるＡＩ２よりも小さい場合には、しきい値αとして、値α１よりも大きい値α２を用い、ＡＩ値がＡＩ２からＡＩ１の間である場合には、しきい値αとしてＡＩ値が小さいほどα２に近づき、ＡＩ値が大きいほどα１に近づく値を用いる。従って、ＡＩ値が大きい場合（反射波の振幅が大）にはしきい値αは小さく設定され、逆にＡＩ値が小さい場合（反射波の振幅が小）にはしきい値αは大きく設定されることになる。このように被験者から測定された血圧波形のＡｌ値に応じてしてしきい値を可変に設定することで、より精度の高い推定Ｔｒ値が算出される。

図８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８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９（Ａ），図９（Ｂ）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９（Ａ）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１０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１０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、少なくとも年齢を含む測定者に関する情報が記憶される。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測定者に関する情報を読み出して演算に用いる。

さらに図１０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Ｔｒ（推定Ｔｒ）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血圧波形を得るための入力部４０１と、血圧波形からＡＩ値を算出するためのＡＩ算出部４０２と、上記式（１）〜（３）を用いて算出されたＡＩ値から反射波の立ち上がり点を検出するためのしきい値αを算出するためのしきい値算出部４０３と、血圧波形における反射波の立ち上がり点と駆出波の立ち上がり点とを特定するための特定部４０４と、血圧波形における駆出波の立ち上がり点および反射波の立ち上がり点の出現時間差から動脈硬化度を判定するための指標としてのＴｒ（推定Ｔｒ）を算出するためのＴｒ算出部４０５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。

特定部４０４は、入力された血圧波形から一拍分の血圧波形を得、その立ち上がり点、つまり、一拍分の血圧波形の開始点を駆出波の立ち上がり点と特定する。また、特定部４０４は、上記しきい値αを用いて血圧波形における反射波の立ち上がり点を特定する。

図１１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１１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１０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１３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１３の（Ａ）は空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１の時間変化を示し、図１３の（Ｂ）は空気袋１３Ａ内の圧力Ｐ２の時間変化を示している。図１３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１１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１３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１３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１３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２（Ａ）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５０〜１５０ｍｍＨ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１３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。

図１２は、ステップＳ１１での特徴点を抽出するための動作を表わすフローチャートである。図１２を参照して、ステップＳ１０１でＣＰＵ４０は圧力センサ２３Ｂからの圧力信号を受け付けて、１拍分の血圧波形を特定する。そして、ステップＳ１０２でＣＰＵ４０は、１拍分の血圧波形の開始点を駆出波の立ち上がり点として特定する。

ステップＳ１０３でＣＰＵ４０は、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、その比率を算出することでＡＩ値を算出する。

ＣＰＵ４０は、１拍分の血圧波形の最大振幅から反射波の立ち上がり点を特定するために用いるしきい値αをその血圧波形から得られるＡＩ値から算出するための上述の式（１）〜（３）を予め記憶している。そして、ステップＳ１０５で、ステップＳ１０３で算出されたＡＩ値をその式に代入することで、しきい値αを算出する。

ステップＳ１０７でＣＰＵ４０は、ステップＳ１０１で特定された血圧波形のうち、反射波の最大振幅にしきい値αを乗じて得られる振幅に達した時点を、反射波の立ち上がり点と特定し、その点を特徴点として記憶する。

ステップＳ１１の測定動作は、予め規定されている回数（たとえば１０拍分）血圧波形の入力を繰り返すことによって行われる。その間、空気袋１３Ｂ内の圧力Ｐ１は図１３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１３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。

上記血圧波形の入力が予め規定されている回数（たとえば１０拍分）繰り返されると、（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ステップＳ１５でＣＰＵ４０は、その繰り返し入力された値の平均値と、特定された駆出波の立ち上がり点とを用いて動脈硬化度の指標としてのＴｒ（推定Ｔｒ）を算出する。そして、ステップＳ１７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１３の（Ａ），（Ｂ）の例では、圧力Ｐ１，Ｐ２は、ステップＳ１７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。

図１４は、測定装置１で算出されたＴｒ（推定Ｔｒ）と、従来のＰＷＶ測定装置で測定した２点間の脈波伝播時間から算出されたＰＷＶ Ｔｒとの関係を示す図である。図１４に示されるように、測定装置１で算出された推定Ｔｒは、従来の方法を用いて頚動脈において測定された血圧波形および三角形状の血流波形を用いて分離した駆出波と反射波との時間差を相互相関法により検出することで算出される推定ＴｒとＰＷＶ Ｔｒとの関係（図１７）よりも、よりＰＷＶ Ｔｒに近いものになったことがわかる。すなわち、測定装置１で算出された推定ＴｒはＰＷＶ Ｔｒとの差が図１７におけるよりもより小さくなっていることがわかる。2点間の脈波伝播速度の測定に基づいて算出されるＰＷＶ Ｔｒが現時点で測定可能な最も精度の高いＴｒ値であるから、本発明の装置１は、算出されるＴｒ（推定Ｔｒ）の誤差を従来の脈波Ｔｒ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ことが明らかである。

＜実施形態２＞
実施態様１では、被験者の動脈の硬化度合いとして血圧波形に現れる反射波の大きさを表わす値としてＡＩ値を用いているが、ＡＩ値に替えて、血圧波形を微分して算出される値（以降、この値を「仮Ｔｒ値」と称する）を用いて推定することも可能である。

血圧波形を微分して算出される仮Ｔｒ値としては、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算出された値を用いることができる。

血圧波形を微分して算出される値を仮Ｔｒ値として用いる場合には、測定装置１のＣＰＵ４０は、上述の式（１）〜（３）に替えて、式（１’）〜（３’）を記憶する、
α＝α１ （微分Ｔｒ＜Ｔｒ＿２） …式（１’）、
α＝仮Ｔｒ×ａ’＋ｂ’ （Ｔｒ＿２≦微分Ｔｒ≦Ｔｒ＿１） …式（２’）、
α＝α２ （Ｔｒ＿１＜微分Ｔｒ） …式（３’）。

図１５は、仮Ｔｒ値と式（１’）〜（３’）から得られたしきい値αとの関係を表わす図である。図１５に表わされるように、仮Ｔｒ値が第１のしきい値であるＴｒ１よりも大きい場合には、しきい値αとして値α２を用い、仮Ｔｒ値がＴｒ１よりも小さな第２のしきい値であるＴｒ２よりも小さい場合には、しきい値αとして、値α２よりも小さい値α１を用い、仮Ｔｒ値がＴｒ２からＴｒ１の間である場合には、しきい値αとしてＴｒ値が小さいほどα１に近づき、仮Ｔｒ値が大きいほどα２に近づく値を用いる。従って、実施例１のＡＩ値の場合とは逆に、仮Ｔｒ値が大きい場合にはしきい値αは大きく設定され、仮Ｔｒ値が小さい場合にはしきい値αは小さく設定されることになる。このように仮Ｔｒ値に応じてして可変に設定されたしきい値を用いて、推定Ｔｒ値が算出される。実施形態２のその他の構成は、基本的に実施形態１におけると同様である。

本発明の実施形態は上述した実施態様に限られるものではなく、例えば、一般に年が高いほど動脈硬化が進み、年齢が低いほど動脈硬化が進んでいないという事実に基づいて、被験者の動脈の硬化度合いとして被験者の年齢を用いてもよい。被験者の動脈の硬化度合いとして被験者の年齢を用いる場合、被験者の年齢が高いほどＡＩ値が小さいという関係があるため、測定装置１のＣＰＵ４０は、上述の式（１）〜（３）と同様の、被験者の年齢をパラメータとした式を記憶する。

被験者の年齢と式（１）〜（３）と同様の式から得られたしきい値αとの関係は、ＡＩ値と同様に、被験者の年齢が第１のしきい値であるＡｇ１よりも大きい場合には、しきい値αとして値α１を用い、年齢がＡｇ１よりも小さな第２のしきい値であるＡｇ２よりも小さい場合には、しきい値αとして、値α１よりも大きい値α２を用い、年齢がＡｇ２からＡｇ１の間である場合には、しきい値αとして年齢が低いほどα２に近づき、年齢が高いほどα１に近づく値を用いる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全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全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 ＡＩ算出部、４０３ しきい値算出部、４０４ 特定部、４０５ Ｔｒ算出部。

Claims (6)

1. 血圧情報として被験者の動脈硬化度の指標を算出する血圧情報測定装置（１）であって、
   空気袋を内包し、被験者の測定部位に巻き付けるためのカフ（９）と、
   前記空気袋の内圧を調整するための空気袋内圧調整手段（２０Ａ，２０Ｂ）と、
   前記空気袋への空気注入及び／又はそこからの空気排出の過程で前記空気袋の内圧の変化を検出するための圧力センサ（２３Ａ，２３Ｂ）と、
   前記圧力センサが検出した前記空気袋の内圧変化に基づいた圧力波形から一拍分の血圧波形を得て、当該血圧波形のうちの駆出波の成分と反射波の成分とを分離し特定して前記被験者の動脈硬化度の指標を算出する処理を行なうための演算装置（４０）とを備え、
   前記演算装置は、
   前記血圧波形における前記反射波の出現時点に応じた前記血圧波形の形状の特徴を表わす指標に基づいてしきい値を設定するしきい値設定処理部（４０３）と、
   前記反射波の振幅が、反射波の最大振幅と前記しきい値とから得られる振幅となる時点を、前記反射波の立ち上がり点として推定する立ち上がり点推定処理部（４０４）と、を備え、
   前記反射波の推定された立ち上がり点に基づいて前記駆出波と前記反射波の出現時間差を算出して、前記動脈硬化度の指標を算出する処理とを実行する、血圧情報測定装置。
2. 前記血圧波形の形状の特徴を表わす指標は前記被験者の動脈硬化の度合いを表わし、
   前記しきい値は、前記血圧波形の最大振幅に対する割合であり、前記設定される前記しきい値は、前記被験者の動脈硬化の度合いが進んでいる側のしきい値の方が、動脈硬化の度合いが進んでいない側のしきい値よりも小さい、請求項１に記載の血圧情報測定装置。
3. 前記血圧波形の形状の特徴を表わす指標は、前記血圧波形における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、前記血圧波形の微分曲線から得られる特徴点に対応した前記血圧波形の位置に基づいて算出される値、および前記被験者の年齢のうちのいずれかである、請求項１または２に記載の血圧情報測定装置。
4. 前記測定部位の末梢側を圧迫するための圧迫手段をさらに備え、
   前記演算装置は、前記測定部位の末梢側が圧迫されて駆血された状態での前記空気袋の内圧変化に基づいて前記被験者の血圧情報として動脈硬化度の指標を算出する処理を行なう、請求項１〜３のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
5. 前記測定部位は前記被験者の頚であって、前記演算装置は、前記血圧波形として頚動脈波形を得る、請求項１〜４のいずれかに記載の血圧情報測定装置。
6. 血圧情報として被験者の動脈硬化度の指標を算出する方法であって、
   検出された、被験者の測定部位に装着された空気袋の内圧変化の入力を受け付けて、前記内圧変化に基づいた圧力波形から一拍分の血圧波形を取得するステップと、
   取得した当該血圧波形のうちの駆出波の成分と反射波の成分とを分離し特定して前記被験者の動脈硬化度の指標を算出するステップとを備え、
   前記算出するステップは、
   前記血圧波形における前記反射波の出現時点に応じた前記血圧波形の形状の特徴を表わす指標に基づいてしきい値を設定するステップと、
   前記反射波の振幅が、反射波の最大振幅と前記しきい値とから得られる振幅となる時点を、前記反射波の立ち上がり点として推定するステップと、
   前記反射波の推定された立ち上がり点に基づいて前記駆出波と前記反射波の出現時間差を算出するステップとを含む、動脈硬化度の指標の算出方法。

Images