JP2001161650A - 脈波伝播速度情報測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ２つの脈波センサ間の距離が短い場合でも正
確な脈波伝播速度情報を測定することができ、且つ、安
価な脈波伝播速度情報測定装置を提供する。 【解決手段】 タイミング差変更手段７６によってサン
プリングタイミング差ΔＴが変更される毎に、相互相関
値算出手段８０により、１拍分の第１脈波信号ＳＭ₁ と
第２脈波信号ＳＭ₂ とがそれぞれ表す第１波形と第２波
形との相互相関値Φ_P （ΔＴ）を算出し、脈波伝播速度
情報算出手段８６により、その相互相関値Φ_P （ΔＴ）
の最大値の算出に用いられた第１波形および第２波形に
基づいて脈波伝播時間ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶを
算出する。相互相関値Φ_P （ΔＴ）が最大となる第１波
形と第２波形との組み合わせは、その第１波形および第
２波形の形状が相互に最も近似した波形であり、脈波伝
播時間ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶは、その相互に最
も近似した第１波形および第２波形に基づいて算出され
ることから、高速処理が可能な高価な装置を用いること
なく正確な脈波伝播時間ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶ
を算出できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体の動脈内を脈
波が伝播する脈波伝播速度に関連する脈波伝播速度情
報、たとえば、脈波伝播時間や脈波伝播速度等を測定す
る脈波伝播速度情報測定装置に関し、特に、短い部位間
における脈波伝播速度情報を高精度に測定することがで
きる脈波伝播速度情報測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脈波伝播速度情報を測定する脈波伝播速
度情報測定装置が種々提案されている。脈波伝播速度情
報は、血圧値、動脈硬化度、末梢抵抗などを推定するた
めに用いることができるからである。

【０００３】上記脈波伝播速度情報を測定するには、生
体の所定の２部位に脈波センサを装着する必要がある
が、２つの脈波センサを一体的に構成するため、また
は、局所的な動脈硬化度を測定するため等、２つの脈波
センサ間の距離を短くして（たとえば数ｃｍ程度）、脈
波伝播速度情報を測定することが望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、２つの脈波セ
ンサ間の距離が短いと、２つの脈波センサ間を脈波が伝
播する時間すなわち脈波伝播時間ＤＴが短くなるので、
脈波センサから検出される脈波を読み込むサンプリング
周期Ｔ_S よりも脈波伝播時間ＤＴが短くなってしまうこ
とがある。脈波伝播時間ＤＴの方がサンプリング周期Ｔ
_S よりも短い場合には、脈波伝播時間ＤＴは測定できな
い。また、サンプリング周期Ｔ_S よりも短くはならない
までも、脈波伝播時間ＤＴがサンプリング周期Ｔ_S と同
程度またはサンプリング周期Ｔ_S の数倍程度である場合
には、正確な脈波伝播時間ＤＴを測定することはできな
い。

【０００５】図１は、脈波伝播時間ＤＴがサンプリング
周期Ｔ_S の数倍程度である場合に、本来の脈波伝播時間
ＤＴ’と実際に測定される脈波伝播時間ＤＴとの違いを
説明するために、第１脈波センサにより検出される第１
波形の立ち上がり部分と第２脈波センサにより検出され
る第２波形の立ち上がり部分とを特徴的に示す図であ
る。図１（ａ）は、本来の波形すなわちサンプリング周
期Ｔ_S を無限小とした場合に検出される波形であり、脈
波伝播時間ＤＴ’は第１脈波の立ち上がり点ａ’と第２
脈波の立ち上がり点ｂ’との時間差である。しかし、実
際には、サンプリング周期Ｔ_S は一定の大きさのある時
間であり、第１脈波および第２脈波は、●で示すサンプ
リング周期Ｔ_S 毎に読み込まれる点の連なりである。図
１（ｂ）は、そのサンプリング周期毎Ｔ_S 毎に読み込ま
れる点の連なりにより構成される測定された脈波を示し
ている。図１（ｂ）に示すように、サンプリング周期Ｔ
_S に一定の大きさがあることから、本来は第１脈波と第
２脈波とが図１（ａ）に示すように同じ形状の波形であ
ったとしても、測定される脈波は異なった形状となって
しまう場合がある。そのため、脈波伝播時間ＤＴを算出
するための基準点（図１では、第１脈波の立ち上がり点
ａおよび第２脈波の立ち上がり点ｂ）が本来の基準点と
は異なってしまい、測定される脈波伝播時間ＤＴは、本
来の脈波伝播時間ＤＴ’とは異なった値となってしまう
のである。

【０００６】ここで、正確な脈波伝播時間ＤＴを測定す
るために、サンプリング周期Ｔ_S を短くすることが考え
られるが、サンプリング周期Ｔ_S を短くすると、それだ
け大量の波形データが読み込まれることになることか
ら、高速処理が必要となり装置が高価になってしまうと
いう問題がある。

【０００７】本発明は以上のような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、２つの脈
波センサ間の距離が短い場合でも正確な脈波伝播速度情
報を測定することができ、且つ、安価な脈波伝播速度情
報測定装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以上の事情
を背景として種々研究を重ねるうち、サンプリング周期
Ｔ_S が長いことにより、測定される脈波が本来の脈波と
は異なっていても、第１脈波および第２脈波の波形が相
互に一致していれば正確な脈波伝播時間ＤＴが算出でき
ること、さらに、第１脈波の波形と第２脈波の波形とを
相互に一致させるには、サンプリングタイミングを相対
的にずらせばよいことを見いだした。

【０００９】すなわち、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、生体の所定部位にそれぞれ装
着される第１脈波センサと第２脈波センサとを備え、そ
の第１脈波センサから出力される第１脈波信号とその第
２脈波センサから出力される第２脈波信号とに基づい
て、生体内を脈波が伝播する脈波伝播速度に関連する脈
波伝播速度情報を測定する脈波伝播速度情報測定装置で
あって、(a) 前記第１脈波センサから出力される第１脈
波信号を取り込むサンプリングタイミングと、前記第２
脈波センサから出力される第２脈波信号を取り込むサン
プリングタイミングとの相互のサンプリングタイミング
差を、予め設定されたずらし単位毎に変更するタイミン
グ差変更手段と、(b) そのタイミング差変更手段により
サンプリングタイミング差が変更される毎に、所定期間
分の前記第１脈波信号および前記第２脈波信号とがそれ
ぞれ表す第１波形と第２波形との相互相関値をそれぞれ
算出する相互相関値算出手段と、(c) その相互相関値算
出手段により、前記サンプリングタイミング差が変更さ
れる毎に算出される相互相関値のうち、最大値を決定す
る最大値決定手段と、(d) その最大値決定手段により決
定された最大値の算出に用いられた前記第１波形および
第２波形を用い、その第１波形の所定部位を第１基準点
とし、その第２波形の所定部位を第２基準点とし、その
第１基準点とその第２基準点との間の時間差に基づい
て、前記脈波伝播速度情報を算出する脈波伝播速度情報
算出手段とを、含むことを特徴とする脈波伝播速度情報
測定装置。

【００１０】

【発明の効果】このようにすれば、タイミング差変更手
段によってサンプリングタイミング差が変更される毎
に、相互相関値算出手段により、所定期間分の第１脈波
信号と第２脈波信号とがそれぞれ表す第１波形と第２波
形との相互相関値が算出され、脈波伝播速度情報算出手
段では、その相互相関値の最大値の算出に用いられた第
１波形および第２波形に基づいて脈波伝播速度情報が算
出される。相互相関値が最大となる第１波形と第２波形
との組み合わせは、その第１波形および第２波形の形状
が相互に最も近似した波形であり、脈波伝播速度情報
は、その相互に最も近似した第１波形と第２波形に基づ
いて算出されることから、高速処理が可能な高価な装置
を用いることなく正確な脈波伝播速度情報が算出され
る。

【００１１】

【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。

【００１２】図２は、本発明が適用された脈波伝播速度
情報測定装置１０の回路構成を示すブロック図である。
図において、脈波伝播速度情報測定装置１０は、図４に
詳しく示す圧脈波検出プローブ１２から供給される脈波
信号ＳＭに基づいて、脈波伝播速度情報を測定する。

【００１３】圧脈波検出プローブ１２は、図３に示すよ
うに、生体の頸１４に装着バンド１６により装着され、
図４に詳しく示すように、容器状を成すセンサハウジン
グ１８を収容するケース２０と、このセンサハウジング
１８を頸動脈２２の幅方向に移動させるためにそのセン
サハウジング１８に螺合され且つケース２０内に設けら
れた図示しないモータによって回転駆動されるねじ軸２
４とを備えている。この圧脈波検出プローブ１２は、前
記装着バンド１６により、センサハウジング１８の開口
端が生体の頸１４の体表面２６に対向する状態で取り付
けられている。

【００１４】上記センサハウジング１８の内部には、ダ
イヤフラム２８を介して圧脈波センサ３０が相対移動可
能かつセンサハウジング１８の開口端から突出し可能に
設けられており、これらセンサハウジング１８およびダ
イヤフラム２８等によって圧力室３２が形成されてい
る。この圧力室３２内には、図２に示すように、空気ポ
ンプ３４から調圧弁３６を経て圧力空気が供給されるよ
うになっており、これにより、圧脈波センサ３０は圧力
室３２内の圧力(Pa)に応じた押圧力で前記体表面２６に
押圧される。

【００１５】上記センサハウジング１８およびダイヤフ
ラム２８は、圧脈波センサ３０を頸動脈２２に向かって
押圧する押圧装置３８を構成しており、上記ねじ軸２４
および図示しないモータは、圧脈波センサ３０が押圧さ
れる押圧位置をその頸動脈２２の幅方向に移動させて変
更する押圧位置変更装置すなわち幅方向移動装置４０を
構成している。

【００１６】上記圧脈波センサ３０の押圧面４０には、
図５に示すように、多数の半導体感圧素子（以下、感圧
素子という）Ｅが互いに平行な２列に配列されて、それ
ぞれ第１感圧素子列Ｅ１および第２感圧素子列Ｅ２を形
成している。第１感圧素子列Ｅ１は、複数の第１感圧素
子Ｅ１（ｍ）（ｍ：整数）により構成され、その長さ
は、頸動脈２２の幅方向すなわちねじ軸２４と平行な圧
脈波センサ３０の移動方向において、その頸動脈２２の
直径よりも長くなるように、たとえば２ｃｍとされ、そ
れぞれの第１感圧素子Ｅ１（ｍ）は一定の間隔で配列さ
れている。また、第２感圧素子列Ｅ２も第１感圧素子列
Ｅ１と同様に、複数の第２感圧素子Ｅ２（ｎ）（ｎ：整
数）により構成され、その長さおよび各感圧素子Ｅ２
（ｎ）の配列間隔は第１感圧素子列Ｅ１と同様とされて
いる。また、第１感圧素子列Ｅ１と第２感圧素子列Ｅ２
との間の距離Ｄは比較的短い距離、たとえば１ｃｍ程度
とされる。

【００１７】このように構成された圧脈波検出プローブ
１２は、上記第１感圧素子列Ｅ１が上流側となり、第２
感圧素子列Ｅ２が下流側となるようにして頸１４の体表
面２６の頸動脈２２上に押圧される。圧脈波検出プロー
ブ１２が対表面２６の頸動脈２２上に装着されると、各
感圧素子Ｅは頸動脈２２から発生して体表面２６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ＳＭを各感圧素子Ｅ毎に設けられたサ
ンプルホールド回路４４にそれぞれ供給する。サンプル
ホールド回路４４は、演算制御装置４６からのサンプリ
ングパルスに従って感圧素子Ｅから入力される圧脈波信
号ＳＭを周期的に時間選択し、その選択した圧脈波信号
ＳＭをマルチプレクサ４８に逐次出力する。

【００１８】マルチプレクサ４８は、上記複数のサンプ
ルホールド回路４４から逐次供給される圧脈波信号ＳＭ
を時分割してＡ／Ｄ変換器５０へ出力し、Ａ／Ｄ変換器
５０は、マルチプレクサ４８から入力される圧脈波信号
ＳＭをＡ／Ｄ変換して前記演算制御装置４６へ供給す
る。

【００１９】演算制御装置４６は、ＣＰＵ５２、ＲＯＭ
５４、ＲＡＭ５６、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、
ＣＰＵ５２は、ＲＯＭ５４に予め記憶されたプログラム
に従ってＲＡＭ５６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、空気ポンプ３４および調圧弁３６
へ図示しない駆動回路を介して駆動信号を出力して圧力
室３２内の圧力を調節し、また、圧脈波センサ３０から
圧脈波信号ＳＭを読み込み、その圧脈波信号ＳＭに基づ
いて脈波伝播速度情報を算出し、その算出した脈波伝播
速度情報を表示器５８に表示する。なお、ＣＰＵ５２
は、後述するずらし単位Ｔ_U ずつ変更されるサンプリン
グタイミング差ΔＴを計測するために、そのずらし単位
Ｔ_U 以下のクロック数を備えたものが用いられる。

【００２０】図６は、上記脈波伝播速度情報測定装置１
０における演算制御装置４６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６において、サンプリン
グパルス出力手段７０は、各感圧素子Ｅ毎に設けられた
それぞれのサンプルホールド回路４４に、同時に或いは
後述するタイミング差変更手段７６により設定される所
定のサンプリングタイミング差ΔＴで、予め設定された
サンプリング周期Ｔ_Sのサンプリングパルスを出力す
る。このサンプリン周期Ｔ_S は、たとえば数ミリ秒〜数
十ミリ秒程度に設定される。上記サンプリング周期Ｔ_S
毎にサンプリングパルスが出力されることにより、その
サンプリング周期Ｔ_s 毎に各感圧素子Ｅから圧脈波信号
ＳＭが読み込まれるので、サンプリングパルス出力手段
は、圧脈波信号ＳＭを読み込む信号読み込み手段として
機能している。

【００２１】脈圧算出手段７２は、上記所定のサンプリ
ング周期Ｔ_S 毎にそれぞれのサンプルホールド回路４４
から供給される圧脈波信号ＳＭに基づいて、圧脈波セン
サ３０の押圧面４２の第１感圧素子列Ｅ１および第２感
圧素子列Ｅ２に配列された複数の感圧素子Ｅにより検出
される圧脈波の脈圧Ｐ_M を、各感圧素子Ｅ毎にそれぞれ
算出する。図７は、各感圧素子Ｅにより逐次検出される
圧脈波信号ＳＭの一例を示す図であり、脈圧Ｐ_M とは、
図７に示すように、一拍毎の圧脈波のピークｃにおける
圧力と立ち上がり点ｄ（または最小点）における圧力と
の差である。

【００２２】センサ決定手段７４は、第１感圧素子列Ｅ
１を構成する第１感圧素子Ｅ１（ｍ）のうち、脈圧算出
手段７２により算出される脈圧Ｐ_M が最大の素子を第１
最適感圧素子Ｅ１_O に決定し、第２感圧素子列Ｅ２を構
成する第２感圧素子Ｅ２（ｎ）のうち、脈圧算出手段７
２により算出される脈圧Ｐ_M が最大の素子を第２最適感
圧素子Ｅ２_O に決定する。上記のようにして決定された
第１最適感圧素子Ｅ１ _O および第２最適感圧素子Ｅ２_O
は、頸動脈２２の直上に位置する感圧素子Ｅであり、後
述する脈波伝播速度情報算出手段８６では、上記第１最
適感圧素子Ｅ１ _O から出力される第１圧脈波信号ＳＭ₁
および上記第２最適感圧素子Ｅ２_O から出力される第２
圧脈波信号ＳＭ₂ に基づいて脈波伝播速度情報が算出さ
れる。従って、本実施例では、第１最適感圧素子Ｅ１_O
および第２最適感圧素子Ｅ２_O を備えた圧脈波センサ３
０が第１脈波センサおよび第２脈波センサとして機能
し、特に、いずれかの感圧素子Ｅが第１最適感圧素子Ｅ
１_O に決定される第１感圧素子列Ｅ１側が第１脈波セン
サとして機能し、いずれかの感圧素子Ｅが第２最適感圧
素子Ｅ２_O に決定される第２感圧素子列Ｅ２側が第２脈
波センサとして機能する。

【００２３】タイミング差変更手段７６は、上記第１最
適感圧素子Ｅ１_O から出力される第１圧脈波信号ＳＭ₁
をサンプルホールド回路４４がサンプリング周期Ｔ_S 毎
に取り込むサンプリングタイミングと、上記第２最適感
圧素子Ｅ２_O から出力される第２圧脈波信号ＳＭ₂ をサ
ンプルホールド回路４４がサンプリング周期Ｔ_S 毎に取
り込むサンプリングタイミングとのサンプリングタイミ
ング差ΔＴを、予め設定されたずらし単位Ｔ_U 毎に、そ
のサンプリングタイミング差ΔＴが最大タイミング差Δ
Ｔ_max となるまで変更する。

【００２４】図８は、上記サンプリングタイミング差Δ
Ｔを図示する図であり、上段が、サンプリングパルス出
力手段７０により、上記第１最適感圧素子Ｅ１_O に接続
されたサンプルホールド回路４４に出力されるサンプリ
ングパルスであり、下段が、サンプリングパルス出力手
段７０により、上記第２最適感圧素子Ｅ２_O に接続され
たサンプルホールド回路４４に出力されるサンプリング
パルスである。図８に示すように、一方のサンプルホー
ルド回路４４に対してサンプリングパルスが出力されて
から、他方のサンプルホールド回路４４に対してサンプ
リングパルスが出力されるまでの時間差がサンプリング
タイミング差ΔＴである。

【００２５】また、上記ずらし単位Ｔ_U は、サンプリン
グ周期Ｔ_S よりも小さい期間であり、後述する脈波伝播
速度情報算出手段８６において必要とされる感度、およ
び第１最適感圧素子Ｅ１_O と第２最適感圧素子Ｅ２_O と
の素子間距離Ｌに基づいて決定される。なお、感度と
は、算出される最小単位すなわち分解能のことである。
また、脈波伝播速度ＰＷＶは式１によって算出される。 （式１） ＰＷＶ＝Ｌ／ＤＴ 従って、たとえば脈波伝播速度ＰＷＶの感度として10(m
/s) が必要とされる場合であって、第１感圧素子Ｅ１_O
と第２感圧素子Ｅ２_O との素子間距離Ｌが2 cmである場
合、式１より、脈波伝播速度ＰＷＶが600(m/s)のときの
脈波伝播時間ＤＴは3.33(msec)となり、脈波伝播速度Ｐ
ＷＶが610(m/s)のときの脈波伝播時間ＤＴは3.28(msec)
となる。両者の脈波伝播時間ＤＴの差は3.33-3.28 = 0.
05(msec)となる。すなわち、感度10(m/s) 、２つの脈波
センサ間の距離が2cm である場合、脈波伝播時間ＤＴ
は、0.05(msec)の感度が必要となる。従って、0.05(mse
c)がずらし単位Ｔ_U となる。このずらし単位Ｔ_U 毎に上
記サンプリングタイミング差ΔＴをずらす範囲は、タイ
ミング差ΔＴが０から上記最大タイミング差ΔＴ_max ま
でであり、その最大タイミング差ΔＴ_max は、サンプリ
ング周期Ｔ_S から上記ずらし単位Ｔ_U を引いた値（ΔＴ
_max ＝Ｔ_S −１Ｔ_U ）である。

【００２６】波形記憶手段７８は、タイミング差変更手
段７６によりサンプリングタイミング差ΔＴが変更され
る毎に、そのサンプリングタイミング差ΔＴだけずらさ
れて出力されるサンプリングパルスに従って読み込まれ
る第１脈波信号ＳＭ₁ および第２脈波信号ＳＭ₂ の所定
期間分をＲＡＭ５６の図示しない所定の記憶領域に記憶
する。上記所定期間は、後述する脈波伝播速度情報算出
手段８６において、基準点となる部位を含む期間であ
り、たとえば、一拍分或いは数拍分とされる。

【００２７】相互相関値算出手段８０は、上記波形記憶
手段７８により、サンプリングタイミング差ΔＴが変更
される毎に所定期間分が記憶された第１脈波信号ＳＭ₁
および第２脈波信号ＳＭ₂ に基づいて、その所定期間分
の第１脈波信号ＳＭ₁ が表す第１波形と所定期間分の第
２脈波信号ＳＭ₂ が表す第２波形との相互相関関数Φ _p
(t）をサンプリングタイミング差ΔＴが変更される毎に
それぞれ算出し、さらにそのサンプリングタイミング差
ΔＴが変更される毎に算出した相互相関関数Φ _p (t）
に、そのサンプリングタイミング差ΔＴを代入した相互
相関値Φ_P （ΔＴ）をそれぞれ算出する。なお、添字ｐ
はＴ_S ／Ｔ_U 以下の整数である。また、それぞれの相互
相関関数Φ_p (t）は、サンプリングタイミング差ΔＴに
おいて最大値となるので、上記相互相関値Φ_P （ΔＴ）
は、各サンプリングタイミング差ΔＴ毎に算出される相
互相関係数Φ_p (t）の最大値を表している。

【００２８】最大値決定手段８２は、上記相互相関値算
出手段８０により、サンプリングタイミング差ΔＴが変
更される毎に算出された相互相関値Φ_P （ΔＴ）のうち
の最大値を決定する。相互相関値Φ_P （ΔＴ）は、第１
波形の形状と第２波形の形状の相関（近似）の程度を表
すので、相互相関値Φ_P （ΔＴ）が最大値となるのは、
サンプリングタイミング差ΔＴが変更される毎に記憶さ
れる前記第１波形および第２波形の相関が最も大きい波
形に基づいて算出された場合である。図９は、上記最大
値の算出に用いられた第１脈波の立ち上がり部分および
第２脈波の立ち上がり部分を特徴的に示す図であり、図
１と比較するために、第１脈波は図１に示す第１脈波と
同一の形状の波形としてある。また、図中に破線で示す
部分は、本来の脈波の立ち上がり部分であり、測定され
た第１脈波および第２脈波とも本来の脈波とは異なって
いるが、サンプリングタイミング差ΔＴだけ第２圧脈波
信号ＳＭ₂ のサンプリングタイミングが遅らせられるこ
とによって、第１脈波と高い相関を示す第２脈波が検出
される。

【００２９】センサ間距離算出手段８４は、センサ決定
手段７４により決定された第１最適感圧素子Ｅ１_O と第
２最適感圧素子Ｅ２_O との素子間距離（すなわちセンサ
間距離）Ｌを、予め記憶された関係に基づいて決定す
る。図１０には、第１最適感圧素子Ｅ１_O および第２最
適感圧素子Ｅ２_O と、素子間距離Ｌとの関係を図示す
る。

【００３０】脈波伝播速度情報算出手段８６は、上記最
大値決定手段８２により決定された最大値が算出された
第１波形および第２波形に基づいて、その第１波形の所
定部位（たとえば立ち上がり点やピーク）を第１基準点
ｓ₁ とし、第２波形において上記第１基準点に対応する
部位を第２基準点ｓ₂ として、その第１基準点ｓ₁ から
第２基準点ｓ₂ までを脈波伝播時間ＤＴとして算出する
脈波伝播時間算出手段を含み、さらに、その脈波伝播時
間ＤＴから前記式１に基づいて脈波伝播速度ＰＷＶを算
出する。

【００３１】たとえば、脈波伝播時間ＤＴの算出に用い
られる第１基準点ｓ₁ および第２基準点ｓ₂ が図９に示
す第１波形の立ち上がり点および第２波形の立ち上がり
点である場合、第１脈波の立ち上がり点ｓ₁ と第２脈波
の立ち上がり点ｓ₂ との時間差が脈波伝播時間ＤＴとな
る。図９に示すように、第１脈波の立ち上がり点ｓ₁は
本来の第１脈波の立ち上がり点ｓ₁ ’よりもΔｃだけ前
の時間に決定されているが、第２圧脈波信号ＳＭ₂ のサ
ンプリングタイミングが第１圧脈波信号ＳＭ₁のサンプ
リングタイミングよりもサンプリングタイミング差ΔＴ
だけ遅らせられることによって、第２脈波の立ち上がり
点ｓ₂ も本来の第２脈波の立ち上がり点ｓ₂ ’よりもΔ
ｃだけ前の時間に決定されているので、正確な脈波伝播
時間ＤＴが算出される。さらに、この脈波伝播時間算出
手段により算出した脈波伝播時間ＤＴと、前記センサ間
距離決定手段８４により決定した素子間距離Ｌとを、前
記式１に代入して脈波伝播速度ＰＷＶを算出する。この
ようにして算出される脈波伝播速度ＰＷＶは、従来のよ
うに２つの独立した脈波センサを生体の所定の２部位に
それぞれ装着する場合に比較して、素子間距離（センサ
間距離）が正確に決定できることから、正確な脈波伝播
速度ＰＷＶが算出できる。

【００３２】図１１は、図６の機能ブロック線図に示し
た演算制御装置４６の制御作動の要部をさらに具体的に
説明するためのフローチャートである。なお、本フロー
チャートは、幅方向移動装置４０および押圧装置３８に
より、圧脈波センサ３０の装着位置および押圧力が最適
な状態に維持された状態で実行される。

【００３３】図１１において、ステップＳ１（以下、ス
テップを省略する。）では、演算制御装置４６から各サ
ンプルホールド回路４４に、数ミリ秒程度の所定周期Ｔ
_S でサンプリングパルスが出力されることにより、各感
圧素子Ｅから脈波信号ＳＭが読み込まれる。

【００３４】続くＳ２では、各感圧素子Ｅから１拍分の
圧脈波信号ＳＭが読み込まれたか否かが、たとえば、い
ずれかの圧脈波信号ＳＭが表す圧脈波の立ち上がり点に
基づいて判断される。このＳ２の判断が否定されるうち
は、上記Ｓ１が繰り返し実行されて圧脈波信号ＳＭの読
み込みが継続される。そして、１拍分の圧脈波が読み込
まれると、Ｓ２の判断が肯定されて脈圧算出手段７２に
対応するＳ３が実行される。

【００３５】そのＳ３では、上記Ｓ１乃至Ｓ２の繰り返
しにより各感圧素子Ｅ毎に読み込まれた圧脈波信号ＳＭ
について、それぞれの圧脈波信号ＳＭが表す圧脈波の立
ち上がり点ｄおよびピークｃが決定され、そのピークｃ
と立ち上がり点ｄとの差から各感圧素子Ｅ毎に脈圧Ｐ_M
がそれぞれ算出される。

【００３６】続くセンサ決定手段７４に対応するＳ４で
は、上記Ｓ３で各感圧素子毎Ｅに算出された脈圧Ｐ
_M が、第１感圧素子列Ｅ１および第２感圧素子列Ｅ２に
ついてそれぞれ比較され、第１感圧素子Ｅ１（ｍ）のう
ち最も脈圧Ｐ_M が大きい素子が第１最適感圧素子Ｅ１_O
に決定され、第２感圧素子Ｅ２（ｎ）のうち最も脈圧Ｐ
_Mが大きい素子が第２最適感圧素子Ｅ２_O に決定され
る。

【００３７】続くセンサ間距離算出手段８４に対応する
Ｓ５では、上記Ｓ４でそれぞれ決定された第１最適感圧
素子Ｅ１_O と第２最適感圧素子Ｅ２_O との間の素子間距
離Ｌが算出される。

【００３８】続くサンプリングパルス出力手段７０に対
応するＳ６では、上記Ｓ４で決定された第１最適感圧素
子Ｅ１_O に接続されたサンプルホールド回路４４に対し
て、上記所定のサンプリング周期Ｔ_S 毎にサンプリング
パルスが出力されるとともに、そのサンプリングパルス
が出力されるタイミングから所定のサンプリングタイミ
ング差ΔＴだけ遅らせて、前記第２最適感圧素子Ｅ２_O
に接続されたサンプルホールド回路４４に対して、上記
所定のサンプリング周期Ｔ_S 毎にサンプリングパルスが
出力される。上記サンプリングタイミング差ΔＴの初期
値は０とされ、後述するＳ１１で、ずらし単位Ｔ_U ずつ
加算される。

【００３９】続いて、波形記憶手段７８に対応するＳ７
乃至Ｓ８が実行される。まず、Ｓ７では、上記Ｓ６にお
いて所定のサンリング周期Ｔ_S でサンプリングパルスが
出力されることにより読み込まれる第１圧脈波信号ＳＭ
₁ および第２圧脈波信号ＳＭ ₂ が、ＲＡＭ５６の図示し
ない所定の記憶領域に記憶される。そして、続くＳ８で
は、上記Ｓ７において、第１圧脈波信号ＳＭ₁ および第
２圧脈波信号ＳＭ₂ が１拍分記憶されたか否か、すなわ
ち、第１脈波および第２脈波が１拍分記憶されたか否か
が判断される。この判断が否定された場合は、前記Ｓ６
以降が繰り返し実行されて、第１圧脈波信号ＳＭ₁ 、第
２圧脈波信号ＳＭ₂ の読み込みおよび記憶が継続され
る。

【００４０】一方、上記Ｓ８の判断が肯定された場合
は、続く相互相関値算出手段８０に対応するＳ９におい
て、前記Ｓ６乃至Ｓ８の繰り返しにおいて記憶された１
拍分の第１脈波および第２脈波が第１波形および第２波
形とされて、その第１波形と第２波形との相互相関関数
Φ_p (t）が算出され、さらに、その相互相関関数Φ
_p (t）に上記Ｓ６におけるサンプリングタイミング差Δ
Ｔが代入されることにより、その相互相関関数Φ_p (t）
の最大値を表す相互相関値Φ_p ( ΔＴ）が算出される。

【００４１】続いてタイミング差変更手段７６に対応す
るＳ１０乃至Ｓ１１が実行される。まず、Ｓ１０では、
サンプリングタイミング差ΔＴの変更が終了したか否か
が判断される。すなわち、サンプリングタイミング差Δ
Ｔが、サンプリング周期Ｔ_Sから１ずらし単位Ｔ_U を引
いた値である最大タイミング差ΔＴ_max を越えたか否か
が判断される。このＳ１０の判断が否定されるうちは、
続くＳ１１において、サンプリングタイミング差ΔＴに
１ずらし単位Ｔ_U が加算されることによりサンプリング
タイミング差ΔＴが更新された後、前記Ｓ６以下が繰り
返し実行される。なお、このＳ６乃至Ｓ１１は、Ｔ_S ／
Ｔ_U 回（Ｔ_S ／Ｔ_U が整数でない場合は、それ以下の最
大整数値）繰り返される。

【００４２】一方、上記Ｓ１０の判断が肯定された場合
は、続く最大値決定手段８２に対応するＳ１２におい
て、前記Ｓ６乃至Ｓ１１の繰り返しにおいてサンプリン
グタイミング差ΔＴが変更される毎に算出される相互相
関値Φ_p ( ΔＴ）のうちの最大値が決定される。

【００４３】続いて脈波伝播速度情報算出手段８６に対
応するＳ１３乃至Ｓ１４が実行される。まず、Ｓ１３で
は、上記Ｓ１２で決定された相互相関値Φ_p ( ΔＴ）の
うちの最大値の算出に用いられた第１波形および第２波
形に基づいて、その第１波形の立ち上がり点を第１基準
点ｓ₁ とし、その第２波形の立ち上がり点を第２基準点
ｓ₂ として、第１基準点ｓ₁ から第２基準点ｓ₂ までの
時間差が脈波伝播時間ＤＴとして算出される。そして、
続くＳ１４では、前記Ｓ５で決定された素子間距離Ｌお
よび上記Ｓ１３で算出された脈波伝播時間ＤＴが、前記
式１に代入されて脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。

【００４４】続くＳ１５では、上記Ｓ１４で算出された
脈波伝播速度ＰＷＶが表示器５８に表示される。そし
て、続くＳ１６では、図示しない停止スイッチから測定
終了信号が供給されたか否かに基づいて、測定終了操作
がされたか否かが判断される。このＳ１６の判断が否定
された場合は前記Ｓ１以降が繰り返し実行されるが、肯
定された場合は本ルーチンは終了させられる。なお、上
記Ｓ１６の判断が否定された場合に、Ｓ６以降でなく、
Ｓ１以降が繰り返し実行されるのは、体動等により頸動
脈２２に対する圧脈波センサ３０の位置が変化している
可能性があり、その場合には第１感圧素子列および第２
感圧素子列において最大の脈圧Ｐ_M を検出する素子が変
化している可能性があるためである。

【００４５】上述のように、本実施例によれば、タイミ
ング差変更手段７６（Ｓ１０乃至Ｓ１１）によってサン
プリングタイミング差ΔＴが変更される毎に、相互相関
値算出手段８０（Ｓ９）により、１拍分の第１脈波信号
ＳＭ₁ と第２脈波信号ＳＭ₂とがそれぞれ表す第１波形
と第２波形との相互相関値Φ_P （ΔＴ）が算出され、脈
波伝播速度情報算出手段８６（Ｓ１３乃至Ｓ１４）で
は、その相互相関値Φ_P（ΔＴ）の最大値の算出に用い
られた第１波形および第２波形に基づいて脈波伝播時間
ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。相互相関
値Φ_P （ΔＴ）が最大となる第１波形と第２波形との組
み合わせは、その第１波形および第２波形の形状が相互
に最も近似した波形であり、脈波伝播時間ＤＴおよび脈
波伝播速度ＰＷＶは、その相互に最も近似した第１波形
および第２波形に基づいて算出されることから、高速処
理が可能な高価な装置を用いることなく正確な脈波伝播
時間ＤＴおよび脈波伝播速度ＰＷＶが算出される。

【００４６】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適
用される。

【００４７】たとえば、前述の実施例では、圧脈波セン
サ３０に第１感圧素子列Ｅ１および第２感圧素子列Ｅ２
が設けられることにより、圧脈波センサ３０が第１脈波
センサおよび第２脈波センサの双方の機能を果たしてい
たが、第１脈波センサおよび第２脈波センサはそれぞれ
独立に構成されていてもよい。

【００４８】また、前述の実施例では、脈波センサは、
生体の体表面２６に伝達される圧力振動波を検出する形
式のセンサすなわち圧脈波センサ３０であったが、少な
くともいずれか一方のセンサが、生体組織に所定波長の
光を照射し透過光量或いは反射光量の変化から脈波を検
出する光電脈波センサ、指に装着された電極を介してイ
ンピーダンス変化を検出するインピーダンス脈波センサ
であってもよい。また、上流側に装着される脈波センサ
としては、最上流部位すなわち心臓における脈波として
考えることができる心音波形や心電誘導信号を検出する
心音マイクや心電誘導装置が用られてもよい。

【００４９】また、前述の実施例では、圧脈波センサ３
０は、生体の頸１４に装着されて頸動脈波を検出してい
たが、手首、大腿部、指尖部等、その他の部位に装着さ
れる形式の脈波センサであってもよい。

【００５０】なお、本発明はその主旨を逸脱しない範囲
においてその他種々の変更が加えられ得るものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】脈波伝播時間ＤＴがサンプリング周期Ｔ_S の数
倍程度である場合に、本来の脈波伝播時間ＤＴ’と実際
に測定される脈波伝播時間ＤＴとの違いを説明する図で
ある。

【図２】本発明の一実施例である脈波伝播速度情報測定
装置の回路構成を説明するブロック線図である。

【図３】図２の圧脈波検出プローブが頸に装着された状
態を示す図である。

【図４】図２の圧脈波検出プローブを一部切り欠いて説
明する拡大図である。

【図５】図２の圧脈波センサの押圧面に配列された感圧
素子の配列状態を説明する図である。

【図６】図２の脈波伝播速度情報測定装置における演算
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７】図２の圧脈波センサの感圧素子から出力される
圧脈波信号ＳＭを例示する図である。

【図８】サンプリングタイミング差ΔＴを示す図であ
る。

【図９】図６の最大値決定手段により決定される第１脈
波の立ち上がり部分および第２脈波の立ち上がり部分を
特徴的に示す図である。

【図１０】第１最適感圧素子Ｅ１_O 、第２最適感圧素子
Ｅ２_O と、素子間距離Ｌとの関係を示す図である。

【図１１】図６の機能ブロック線図に示した演算制御装
置の制御作動の要部をさらに具体的に説明するためのフ
ローチャートである。

【符号の説明】

１０：脈波伝播速度情報測定装置 ３０：圧脈波センサ（第１脈波センサ、第２脈波セン
サ） ７６：タイミング差変更手段 ８０：相互相関値算出手段 ８２：最大値決定手段 ８６：脈波伝播速度情報算出手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体の所定部位にそれぞれ装着される第
   １脈波センサと第２脈波センサとを備え、該第１脈波セ
   ンサから出力される第１脈波信号と該第２脈波センサか
   ら出力される第２脈波信号とに基づいて、生体内を脈波
   が伝播する脈波伝播速度に関連する脈波伝播速度情報を
   測定する脈波伝播速度情報測定装置であって、 前記第１脈波センサから出力される第１脈波信号を取り
   込むサンプリングタイミングと、前記第２脈波センサか
   ら出力される第２脈波信号を取り込むサンプリングタイ
   ミングとの相互のサンプリングタイミング差を、予め設
   定されたずらし単位毎に変更するタイミング差変更手段
   と、 該タイミング差変更手段によりサンプリングタイミング
   差が変更される毎に、所定期間分の前記第１脈波信号お
   よび前記第２脈波信号とがそれぞれ表す第１波形と第２
   波形との相互相関値をそれぞれ算出する相互相関値算出
   手段と、 該相互相関値算出手段により、前記サンプリングタイミ
   ング差が変更される毎に算出される相互相関値のうち、
   最大値を決定する最大値決定手段と、 該最大値決定手段により決定された最大値の算出に用い
   られた前記第１波形および第２波形を用い、該第１波形
   の所定部位を第１基準点とし、該第２波形の所定部位を
   第２基準点とし、該第１基準点と該第２基準点との間の
   時間差に基づいて、前記脈波伝播速度情報を算出する脈
   波伝播速度情報算出手段とを、含むことを特徴とする脈
   波伝播速度情報測定装置。