脈波測定装置および脈波の測定方法
【課題】生体の鼓動以外の状態および測定対象の生体内における深さを考慮して脈波の測
定を行う脈波測定装置を提供する。
【解決手段】主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面
から体内の血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈波を検出する生体センサー部
と、前記生体センサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記体内の血管
に付与する振動付与部とを有する。このように、心臓の拍動とは異なる振動が与えられた
血管の挙動を複数種類の光のそれぞれに対応した測定深度ごとに把握することができるの
で、分析対象として用いることができる新たなデータを得ることができる。
定を行う脈波測定装置を提供する。
【解決手段】主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面
から体内の血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈波を検出する生体センサー部
と、前記生体センサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記体内の血管
に付与する振動付与部とを有する。このように、心臓の拍動とは異なる振動が与えられた
血管の挙動を複数種類の光のそれぞれに対応した測定深度ごとに把握することができるの
で、分析対象として用いることができる新たなデータを得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電容積脈波の測定を行う脈波測定装置および脈波の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の状態を把握するために、種々の医療機器がある。非侵襲的に生体の状態を把握す
るものの１つに、循環器機能に関する数値を測定するものがある。例えば、生体の皮膚面
から光を照射して、その反射光を受光し、血管を流れる血液の流量を検出することで脈波
を測定する脈波測定装置がある。このような脈波測定装置は、例えば検出された血流量の
値を微分し、循環動態の１つである加速度脈波を算出する。得られた加速度脈波は生体の
状態を把握することに用いられる。例えば、血管弾性特性を評価することで、生体の状態
を把握することが行われている。
【０００３】
上述の測定機器としては、例えば、超音波と光電容積脈波を用いた加速度脈波測定装置
が考えられている（特許文献１参照）。この加速度脈波測定装置は、第１の循環センサー
手段（超音波やレーザ）を用いて血流速を検出し、第２の循環センサー手段（レーザやＬ
ＥＤ（Light Emitting Diode）などの光）で光電脈拍信号を検出し、血流速から循環情報
を測定して、測定条件が同一になるよう補正を行う機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生体の鼓動は、精神状態や運動前後等の状況によって変動するため、脈
波を測定する際、この鼓動の影響を受けた測定結果が得られることになる。そうすると、
精神状態や運動前後等の状況によっては、その測定結果である脈波にばらつきが生じるこ
とになり、この脈波から得られる血管の弾性特性にも影響が生じる。また、生体が感じる
暖かさや寒さによっても、血管の緊張・弛緩度合いが変動するため、測定結果に影響が生
じることも考えられる。従って、このような心臓の心拍機能以外での血管の弾性特性を得
られることが望ましい。また、生体内部へ向けて照射される光が単一種類であると、その
光が到達する深さも一定であるため、測定・診断が一面的になる傾向もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、生体の鼓動以外の状
態および測定対象の生体内における深さを考慮して脈波の測定を行う脈波測定装置および
脈波の測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る脈波測定装置は、体内に波動を送信して当
該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部と、前記振動付与部により
前記体内の血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光のう
ち、選択された１種類の光を体表面から前記血管に向けて照射しその反射光に基づいて容
積脈波を検出する生体センサー部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る脈波測定装置は、体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍
動と異なる振動を付与する振動付与部と、前記振動付与部により前記血管に前記振動が付
与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光を体表面から前記血管に向けて照射
しその各反射光に基づいて当該複数種類の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出す
る生体センサー部とを有することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、上述の態様において、前記生体センサー部は、前記振動が付与された状態
に加え、当該振動が付与されていない状態で、前記容積脈波を検出し、前記振動付与部は
、前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与されていない状態で前記生体セ
ンサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記血管に付与するとよい。
【００１０】
また、好ましくは、上述の態様において、心電図モニター装置装置から出力される心電
図データを受信する受信部を有し、前記振動付与部は、前記受信部が受信した心電図デー
タにおけるＲ波の検出時期から予め決められた時間遅延した時期に前記振動を前記血管に
付与するとよい。
【００１１】
また、本発明に係る脈波の測定方法は、主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選
択された１種類の光を体表面から体内の血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈
波を検出し、前記検出される前記容積脈波に応じた波動を前記体内に送信して当該体内の
血管に心臓の拍動と異なる振動を付与し、前記波動が送信された場合に前記体内の血管の
容積脈波を検出することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、体内の血管に振動を与える波動を送信し、この波動の影響を受けた血
管の状態に応じた容積脈波を生体センサー部によって検出するようにしたので、心臓の拍
動とは異なる振動が与えられた血管の挙動を把握することができ、分析対象として用いる
ことができる新たなデータを得ることができる。
このように、エネルギー波を送信して血管の動態変化を光電容量脈波で検出することに
より、生体の鼓動に依存しない測定を行うことができる。
また、主波長が互いに異なる複数種類の光を選択して照射するので、測定対象となる組
織の生体内における深さごとに血管の挙動を解析することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置の構成を示す図である。
【図２】２つの発光部がそれぞれ照射する光の主波長と、その光が生体内部に到達する深さについて説明するための図である。
【図３】指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。
【図４】指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。
【図５】脈波測定装置の動作について説明するフローチャートである。
【図６】同期タイミングについて説明する図である。
【図７】波動部によって波動を与えていない場合と、この波動を与えた場合のそれぞれにおける各容積脈波を表す波形を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る脈波測定装置の構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置１の構成を示す概略ブロック図であ
る。
脈波測定装置１は、生体センサー部１０と、振動付与部２０と、データ処理部３０と、
操作部４０とを有する。ここでは、外部に心電図モニター装置２が接続可能に構成されて
いる。
生体センサー部１０は、発光部１１ａ，１１ｂ（以下、特に区別の必要がない場合は、
これらを総称して「発光部１１」と記す）と、駆動部１２と、受光部１３と、増幅部１４
とを有する。発光部１１ａ，１１ｂは、発光することにより、生体の体表面から体内に向
けて主波長が互いに異なる光をそれぞれ照射する。
【００１５】
図２は、発光部１１ａおよび発光部１１ｂがそれぞれ照射する光の主波長と、その光が
生体内部に到達する深さについて説明するための図である。ヒトのような生体の体表面に
近い部分、すなわち生体組織の浅い部分には、毛細血管が横たわる毛細血管床と呼ばれる
領域が存在している。一方、体表面から遠い部分、すなわち生体組織の深い部分には、細
動静脈や動静脈吻合等が横たわる血管床と呼ばれる領域が存在している。毛細血管とは、
動脈と静脈とを結ぶ網目状の血管で最も細い血管である。細動静脈とは、細動脈と細静脈
であり、細動脈とは、動脈のうち毛細血管を介して静脈に繋がっている部分であり、細静
脈とは、静脈のうち毛細血管を介して動脈に繋がっている部分である。動静脈吻合とは、
動脈の抹消が毛細血管を経ずに直接静脈に続くものである。すなわち動静脈吻合とは、毛
細血管を迂回するバイパスとして機能する。
【００１６】
毛細血管床における脈波と、血管床における脈波とは異なることがあり、特に、動静脈
吻合がある部位においては、その動静脈吻合の状態に応じてそれぞれの脈波が異なること
がある。したがって、毛細血管床における脈波と、血管床における脈波とをそれぞれ測定
し、解析することにより、動静脈吻合に流れ込む血液の割合や血流変化等の動静脈吻合の
状態を示す情報を取得することができる。
【００１７】
光の主波長とは、その光のうち最も多く含まれている光の波長をいう。光の主波長が長
いほど、その光は生体組織の深い部分まで到達し、その部分において反射される傾向があ
る。例えば、発光部１１ａが照射する光の主波長は、発光部１１ｂが照射する光の主波長
よりも長い。そして、発光部１１ｂから照射される光は毛細血管床で反射され、発光部１
１ａから照射される光は血管床で反射されるように、それぞれの発光部１１が設計されて
いる。
【００１８】
図１に戻る。操作部４０は発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択するため
の操作ボタン（図示せず）を備えており、ユーザーによる操作を受け付けてその操作内容
に応じた操作信号を駆動部１２に供給する。駆動部１２は、操作部４０からの操作信号に
基づいて発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択し、選択したその発光部１１
をデータ処理部３０からの制御信号に基づいて発光させる。受光部１３は、発光部１１か
ら照射され生体によって反射される反射光を検出する。すなわち、駆動部１２により発光
部１１ａが選択された場合には、受光部１３は、血管床で反射された反射光を検出し、駆
動部１２により発光部１１ｂが選択された場合には、受光部１３は、毛細血管床で反射さ
れた反射光を検出する。このように、操作信号により、脈波を測定する組織の深さ（測定
深度）が選択される。
増幅部１４は、受光部１３からの検出結果を増幅する。例えば、検出結果を表す電気信
号を増幅し、脈波処理部３１に出力する。
【００１９】
振動付与部２０は、振動発振部２１と、波動送信部２２と、波動部２３とを有する。振
動発振部２１は、データ処理部３０から指示に基づいて、振動発振させる信号を波動送信
部２２に出力する。振動発振部２１は、脈波処理部３１によって検出される容積脈波に基
づいて、心臓の拍動とは異なる振動を与える制御信号を生成し、波動送信部２２に出力す
る。
【００２０】
また、この振動発振部２１は、心電図モニター装置２が外部に接続されていない場合に
は、容積脈波信号のピーク値（またはボトム値）を検出し、その値に対応する時刻から予
め決められた時間を遅延させて、波動部２３に波動を送信させるための制御信号を生成す
る。
【００２１】
一方、心電図モニター装置２が外部に接続されている場合には、振動発振部２１は、デ
ータ演算部３２が受信した心電図データにおけるＲ波から予め決められた時間を遅延させ
て、波動部２３に波動を送信させるための制御信号を生成する。
波動送信部２２は、振動発振部２１が生成した制御信号を波動部２３に送り、波動部２
３を駆動させる。制御信号を受けた波動部２３は、この制御信号に応じて体内の血管に振
動を与えるための波動をその体内に向けて送信する。この波動は、例えば、音波である。
【００２２】
データ処理部３０は、脈波処理部３１と、データ演算部３２とを有する。
脈波処理部３１は、波動部２３によって血管に振動が与えられた場合の容積脈波を受光
部１３によって検出する。
データ演算部３２は、外部に設けられる心電図モニター装置２から出力される心電図デ
ータを受信する受信部を備えている。また、データ演算部３２は、脈波処理部３１によっ
て得られた容積脈波に基づいて、各種解析処理を行い、血管の状態診断を行う。ここでは
、一例として、光電式指尖容積脈波による血管の状態診断を行う。
【００２３】
ここで、光電式指尖容積脈波においては、加速度脈波を用いる。加速度脈波とは光電式
指尖容積脈波（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ；ＰＴＧ）の二次微分波（ｓｅｃ
ｏｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ；ＳＤＰ
ＴＧ）である。加速度脈波は、元波形である指尖容積脈波の変曲点を、より明確にするた
めに利用されており、加速度脈波を用いた検査法は、現在では独立した検査法として確立
している。この加速度脈波は、記録が簡単で時間もかからず、被験者に与える苦痛がない
という利点がある。また、波形の解釈、意義といった点についても十分臨床応用できるよ
うになってきている。ここでは、加速度脈波は、元波形である指尖容積脈波を２回微分（
加速度）したものであり、血流の速度あるいは加速度とは直接関係ない。
【００２４】
図３は、指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。図３（ａ）は、生体
センサー部１０によって得られる指尖容積脈波の測定結果を表す波形の一例を表す図であ
る。図３（ｂ）は、指尖容積脈波を１回微分して得られる速度脈波の一例を表す図である
。図３（ｃ）は、指尖容積脈波を２回微分して得られる加速度脈波の一例を表す図である
。データ演算部３２は、微分回路を備えており、生体センサー部１０によって得られる指
尖容積脈波に対して２回微分を行い、加速度脈波を得る。
【００２５】
図４は、指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。図４（ａ）は、指尖
容積脈波の波形の一例であり、図４（ｂ）は、加速度脈波の波形の一例である。図４（ａ
）において、縦軸は、脈波の大きさを表し、横軸は時間を表す。区間（Ａ）は、収縮期前
方成分を表す区間であり、心臓が収縮した時の血液の駆出によって生ずる駆動圧波を表し
ている。区間（Ｂ）は、収縮期後方成分を表す区間であり、駆動圧が末梢に伝搬し、反射
して戻ってきた再上昇圧波を表している。区間（Ａ）の終わりの時間に対応する脈波の大
きさを表す値をＰＴ１、区間（Ｂ）の終わりの時間に対応する脈波の大きさを表す値をＰ
Ｔ２で表す。
【００２６】
図４（ｂ）において、縦軸は、脈波の大きさを表し、横軸は時間を表す。図に例示した
加速度脈波には、波高ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで表す５つの変曲点がある。加速度脈波の波高
比（ｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ、ｅ／ａ）について、加速度脈波の波高成分には厳密な意味
でのキャリブレーションはない。従って、波高の比較には、各波形成分を収縮初期陽性波
である波高ａの値で除したｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ、ｅ／ａといった波高比を用いる。こ
の加速度脈波の各波高比が加齢に伴って変化が見られる。この変化から血管の状態を診断
することが可能である。例えば、加速度脈波の各波高比と年齢との関係を表すデータを過
去の事例等に基づいて生成してテーブル情報として記憶しておき、得られた波高比に対応
する年齢を、このテーブル情報を参照することによって得る。また、加速度脈波の各波高
比と血管弾性特性との関係を表すデータを過去の事例等に基づいて生成してテーブル情報
として記憶しておき、得られた波高比に対応する血管弾性特性を得る。このようにして、
血管の状態診断を行う。
【００２７】
次に、脈波測定装置１の動作について説明する。図５は、脈波測定装置１の動作につい
て説明するフローチャートである。
まず、ユーザーが操作部４０を介して、発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれを発
光させるかについて選択する操作を行うと、操作部４０は、このユーザーによる操作を受
け付けてその操作内容に応じた操作信号を駆動部１２に供給する。駆動部１２は、この操
作信号に応じて、発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択する（ステップＳ１
１）。データ処理部３０は、生体センサー部１０の駆動部１２に、駆動指示を出力する。
この駆動指示に従い、駆動部１２は、ステップＳ１１で選択した発光部１１を発光させ、
生体に光を照射する。光が照射されると、受光部１３は、この反射光を受光し反射光の強
度に応じた信号を出力する。脈波処理部３１は、受光部１３によって出力され、増幅部１
４によって増幅された信号を入力する。これにより、容積脈波が検出され（ステップＳ１
２）、検出結果は振動発振部２１に出力される。
一方、心電図モニター装置２から心電図データが送信されると、データ演算部３２は、
この心電図データを受信し、振動発振部２１に出力する。
【００２８】
振動発振部２１は、データ演算部３２から出力される心電図データに基づいて、Ｒ波の
タイミングを検出し、検出されたＲ波から、振動を与えるタイミングである同期タイミン
グを検出して（ステップＳ１３）、Ｒ波から予め決められた時間を遅延させて波動を送信
する制御信号を生成する。例えば、振動発振部２１は、心電図データを解析し、Ｒ波が到
来する時刻を検出し、Ｒ波が到来した時点からタイマーでカウントを開始し、カウント値
に基づいて、所定の時間を経過したことを検出した場合に、同期タイミングであることを
検出する。そして、振動発振部２１は、この同期タイミングを検出した際に、制御信号を
生成して、波動送信部２２に出力する（ステップＳ１４）。
波動送信部２２は、振動発振部２１から制御信号が出力されると、この制御信号を波動
部２３に送り、波動部２３を駆動させる。制御信号を受けた波動部２３は、この制御信号
に応じて体内の血管に振動を与えるための波動をその体内に向けて出力（送信）する（ス
テップＳ１５）。これにより生体に振動が付与される。
【００２９】
受光部１３は、生体に振動が付与された場合の反射光を検出する（ステップＳ１６）。
脈波処理部３１は、受光部１３によって反射光が検出された検出結果を、増幅部１４を介
して得る。データ演算部３２は、脈波処理部３１によって得られたこの検出結果に基づい
て診断を行う（ステップＳ１７）。
【００３０】
図６は、図５におけるステップＳ１３の同期タイミングについて説明する図である。図
６（ａ）は、心電図データとして得られる心電図波形を表す。縦軸が心電図データの値を
表し、横軸は時間を表す。振動発振部２１は、この心電図波形に含まれるＲ波のピーク値
を検出し、このピーク値の時刻を検出する。そして、振動発振部２１は、この時刻から予
め決められた時間だけ遅延させたタイミング（時刻）を検出する。図６（ｂ）は、容積脈
波の波形を表す図であり、縦軸が容積脈波を表す値、横軸が時間である。この図において
、時間ｔ１は、Ｒ波が発生した時刻Ｔ０から、容積脈波のピーク値ｍが発生した時刻Ｔ１
までの時間である。この時間ｔ１の値は、心臓から脈波測定装置１の測定部位までの距離
に応じて異なる。振動発振部２１は、時刻Ｔ０を起点とし、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの
間のいずれかの時刻までの時間または、時刻Ｔ１が到来した後に所定の時間が経過した時
間をメモリー内に記憶しており、Ｒ波が検出された時刻Ｒ０からこの時間を経過したとき
に、振動（パルス振動）を発生させる。
【００３１】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示す容積脈波を２回微分した場合の値を表す図である。縦
軸が２回微分された後の値を表し、横軸が時間を表す。データ演算部３２は、脈波処理部
３１から得られる検出結果の値を２回微分し、波高ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値を検出する。
【００３２】
図７は、波動部２３によって波動を与えていない場合と、この波動を与えた場合のそれ
ぞれにおける各容積脈波を表す波形を示す図である。縦軸は、容積脈波の値を表し、横軸
は時間を表す。区間Ｔａの容積脈波の波形が、波動部２３から振動が与えられていない場
合の波形であり、区間Ｔｂの容積脈波の波形が、波動部２３から振動が与えられている場
合の波形である。ここでは、時刻Ｔ１０において、波動部２３から振動を与えた場合、符
号ｋで表すように、容積脈波が変化した。この変化が生じた容積脈波を検出し、データ演
算部３２が２回微分を行うことにより、診断を行う。
【００３３】
振動を与えた場合における容積脈波を２回微分した値は、振動を与えていない場合にお
ける容積脈波を２回微分した値とは異なる。このような、振動を与えた場合と与えていな
い場合における２回微分した値の関係と、血管弾性特性とのデータを測定深度ごとに収集
して相関関係を分析し、その分析結果を求めて診断用データとして予め記憶装置に記憶し
ておく。そして、脈波測定装置１によって、振動を与えていない場合における容積脈波と
振動を与えた場合における容積脈波との２回微分した場合の値を得て、この診断用データ
を参照し、診断を行うことができる。
【００３４】
なお、図７に示すように、脈波測定装置１が、振動を与えていないときの容積脈波を測
定した場合に、脈波測定装置１の振動付与部２０により、その次の鼓動に対応する心臓の
拍動に対して振動を与え、これら２つの測定結果から、診断を行うようにしてもよい。こ
のように、連続する心臓の拍動を利用して診断することにより、生体が受ける精神的な変
動や温度の相違等による拍動の変動を低減させて測定をすることができる。
【００３５】
図８は、第２実施形態に係る脈波測定装置１ａの構成を表す図である。図１に対応する
部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態において、脈波測定装置１
ａは振動付与部２０に替えて振動付与部２０ａを備え、データ処理部３０に替えてデータ
処理部３０ａを備える。
【００３６】
振動付与部２０ａにおいて、受信部２４は、血管中を流れる血液に反射した波動を受信
する。この波動は、例えば、光または振動である。波動増幅部２５は、受信部２４が受信
した結果を表す電気信号を増幅する。波動送信部２２ａは、第１の実施形態において説明
をした振動の他に、予め決められた周波数の超音波を波動部２３によって生体に送信する
。
【００３７】
データ処理部３０ａにおいて、血流計測部３３は、波動増幅部２５を介して得られる受
信部２４の受信結果に基づいて、血流速度を計測する。例えば、波動送信部２２ａによっ
て送信された超音波の周波数と、受信部２４で受信した測定結果から得られる周波数とを
比較することにより、血流のドップラー効果を算出する。そして、その周波数の変化によ
り生体の血管に流れる血流速度を算出し、その速度の時間変化を求める。
【００３８】
データ演算部３２ａは、脈波処理部３１によって得られる容積脈波を、血流計測部３３
によって得られる血液速度に基づいて補正する。例えば、受光部１３によって受光した拍
動成分の波形を積分した値を算出することによって得られる値を、血液レオロジー補正用
係数Ｋとする。そして、血液レオロジーの特徴成分の１つである最大血流速度Ｖｍａｘが
、血液レオロジーと相関関係にあることから、血液レオロジーを表す指標をＴとすると、
Ｔは、最大血流速度Ｖｍａｘと血液レオロジー補正用係数Ｋとの積（Ｖｍａｘ×Ｋ）で表
される。この式に基づいて、血管の緊張による影響を補正する。そして、この補正を行う
ことにより、血管緊張の影響を低減させることができ、測定精度を向上させることができ
る。
また、血流速度を検出してエネルギー波の状態を決定することも可能である。
【００３９】
なお、上述した実施形態において、生体センサー部１０は、２つの発光部１１ａ，１１
ｂを有していたが、主波長が互いに異なる光を照射する３つ以上の発光部１１を有してい
てもよい。この場合、各発光部１１の照射する照射光の主波長ごとに、その照射光が反射
される生体組織の深さ、すなわち測定深度の情報をデータ演算部３２が取得し、その測定
深度ごとに血管の状態診断を行えばよい。
【００４０】
また、発光部１１は、複数種類の光を含んだ光を発生させて、その光をプリズムやフィ
ルター等の分光手段により、主波長が互いに異なる複数種類の光に分光し、そのうちの選
択された１種類の光を照射するようにしてもよい。この場合、駆動部１２は、データ処理
部３０からの制御信号に基づいて、発光部１１の分光手段を駆動させることにより、選択
された１種類の光を照射させる。
【００４１】
また、駆動部１２は、主波長が互いに異なる複数種類の光のうち選択された１種類の光
を発光部１１ａ，１１ｂのいずれかにより照射させていたが、駆動部１２は、発光部１１
により２種類以上の光を同時に照射させてもよい。生体組織により反射されても、その反
射光の主波長は、照射光の主波長とほとんど同じである。したがって、この場合、受光部
１３は、主波長が互いに異なる複数種類の光を含んだ光からそれぞれの光を分光する分光
手段、すなわち、例えばプリズム等を有していればよく、この分光手段により、複数種類
の照射光に対応する複数種類の反射光をそれぞれ分光すればよい。増幅部１４は、分光さ
れた複数種類の反射光の検出結果をそれぞれ増幅し、脈波処理部３１に個別に出力する。
脈波処理部３１は、受光部１３によって検出されて増幅部１４によって増幅された複数種
類の検出結果を個別に入力し、上記の複数種類の反射光ごとに容積脈波をそれぞれ検出し
、各検出結果のうちのいずれかを振動発振部２１に出力すればよい。
【００４２】
なお、上述した実施形態において、振動発振部２１は、心電図モニター装置２が外部に
接続されていない場合には、容積脈波信号のピーク値（またはボトム値）を検出し、その
値に対応する時刻から予め決められた時間を遅延させた時刻（送信時刻）に、波動部２３
に波動を送信させるための制御信号を生成し、心電図モニター装置２が外部に接続されて
いる場合には、データ演算部３２が受信した心電図データにおけるに基づいて、Ｒ波から
予め決められた時間を遅延させて、波動部２３に波動送信部２２から波動を送信させるた
めの制御信号を生成していたが、振動発振部２１は、上記の送信時刻にのみ、波動部２３
に波動を送信させるための制御信号を生成するのではなく、波動部２３に連続的な波動を
送信させるための制御信号を生成してもよい。この場合、波動部２３は、連続的な波動を
送信することにより、図７に示したようなパルス振動ではなく、連続的な振動を体内の血
管に付与する。要するに、振動付与部２０および振動付与部２０ａは、体内の血管に振動
を付与すればよく、また、生体センサー部１０は、振動付与部により体内の血管に振動が
付与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光を体表面から体内に向けて照射し
その各反射光に基づいて当該複数種類の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出すれ
ばよい。
【００４３】
なお、上述した実施形態において、波動部２３から与える振動の強さや、その振動パタ
ーンを変えて、それぞれの場合における各測定深度における容積脈波を測定して２回微分
した値を求め、この求められた複数の結果の組み合わせから、診断を行うようにしてもよ
い。例えば、測定深度を毛細血管床、血管床の２種類とし、波動の強さをＡ１０、Ａ１１
の２種類とし、振動パターンをＢ１０、Ｂ１１の２種類とする。そして、これらの組み合
わせである８パターンによってそれぞれ容積脈波の測定を行って２回微分した値をそれぞ
れ求め、８パターンの各結果の相関関係から診断を行うようにしてもよい。
【００４４】
例えば、第１パターンと第２パターンが基準値以内の範囲に収まる場合には、血管の老
化度合いが最も若いことを表していると診断結果を出力したり、血管弾性特性が、もっと
も弾性特性が高いことを表す診断結果を出力したりしてもよい。なお、この相関関係は、
多数の測定を行うことによって、予め分析して記憶装置内に記憶しておく。
【００４５】
なお、このようにして得られた診断結果から、循環器系の診断や血管の老化度合い及び
動脈硬化度合いの評価を行ったり、動静脈吻合に流れ込む血液の割合や血流変化等の動静
脈吻合の状態を示す情報を取得したりすることが可能になる。
【００４６】
なお、上述した実施形態において、生体センサー部１０が、受光部１３によって受光し
た結果に基づいて容積脈波を検出し、検出された容積脈波を直接、データ演算部３２に出
力するようにしてもよい。この場合、生体センサー部１０は、脈波処理部３１を含んでも
よい。
【００４７】
なお、上述した実施形態においては、心電図モニター装置２が外部に接続される場合に
ついて説明したが、接続しない場合であってもよい。なお、心電図モニター装置２を接続
した場合には、波動を送信するタイミングをより正確に決定することができる。
【００４８】
また、図１における脈波測定装置１および脈波測定装置１ａの機能を実現するためのプ
ログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録され
たプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより容積脈波の検
出を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operatin
g System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００４９】
また、「コンピューターシステム」は、ＷＷＷ（World Wide Web）システムを利用して
いる場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁
気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューター
システムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ
ー読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信
回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラ
ムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピューターシステム内部
の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さら
に前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合
わせで実現できるものであってもよい。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこ
の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれ
る。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ…脈波測定装置
２…心電図モニター装置装置
１０…生体センサー部
１１，１１ａ，１１ｂ…発光部
１２…駆動部
１３…受光部
１４…増幅部
２０，２０ａ…振動付与部
２１…振動発振部
２２，２２ａ…波動送信部
２３…波動部
２４…受信部
２５…波動増幅部
３０，３０ａ…データ処理部
３１…脈波処理部
３２，３２ａ…データ演算部
３３…血流計測部
４０…操作部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電容積脈波の測定を行う脈波測定装置および脈波の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の状態を把握するために、種々の医療機器がある。非侵襲的に生体の状態を把握す
るものの１つに、循環器機能に関する数値を測定するものがある。例えば、生体の皮膚面
から光を照射して、その反射光を受光し、血管を流れる血液の流量を検出することで脈波
を測定する脈波測定装置がある。このような脈波測定装置は、例えば検出された血流量の
値を微分し、循環動態の１つである加速度脈波を算出する。得られた加速度脈波は生体の
状態を把握することに用いられる。例えば、血管弾性特性を評価することで、生体の状態
を把握することが行われている。
【０００３】
上述の測定機器としては、例えば、超音波と光電容積脈波を用いた加速度脈波測定装置
が考えられている（特許文献１参照）。この加速度脈波測定装置は、第１の循環センサー
手段（超音波やレーザ）を用いて血流速を検出し、第２の循環センサー手段（レーザやＬ
ＥＤ（Light Emitting Diode）などの光）で光電脈拍信号を検出し、血流速から循環情報
を測定して、測定条件が同一になるよう補正を行う機能を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７５１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生体の鼓動は、精神状態や運動前後等の状況によって変動するため、脈
波を測定する際、この鼓動の影響を受けた測定結果が得られることになる。そうすると、
精神状態や運動前後等の状況によっては、その測定結果である脈波にばらつきが生じるこ
とになり、この脈波から得られる血管の弾性特性にも影響が生じる。また、生体が感じる
暖かさや寒さによっても、血管の緊張・弛緩度合いが変動するため、測定結果に影響が生
じることも考えられる。従って、このような心臓の心拍機能以外での血管の弾性特性を得
られることが望ましい。また、生体内部へ向けて照射される光が単一種類であると、その
光が到達する深さも一定であるため、測定・診断が一面的になる傾向もある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、生体の鼓動以外の状
態および測定対象の生体内における深さを考慮して脈波の測定を行う脈波測定装置および
脈波の測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するため、本発明に係る脈波測定装置は、体内に波動を送信して当
該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部と、前記振動付与部により
前記体内の血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光のう
ち、選択された１種類の光を体表面から前記血管に向けて照射しその反射光に基づいて容
積脈波を検出する生体センサー部とを有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る脈波測定装置は、体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍
動と異なる振動を付与する振動付与部と、前記振動付与部により前記血管に前記振動が付
与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光を体表面から前記血管に向けて照射
しその各反射光に基づいて当該複数種類の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出す
る生体センサー部とを有することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、上述の態様において、前記生体センサー部は、前記振動が付与された状態
に加え、当該振動が付与されていない状態で、前記容積脈波を検出し、前記振動付与部は
、前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与されていない状態で前記生体セ
ンサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記血管に付与するとよい。
【００１０】
また、好ましくは、上述の態様において、心電図モニター装置装置から出力される心電
図データを受信する受信部を有し、前記振動付与部は、前記受信部が受信した心電図デー
タにおけるＲ波の検出時期から予め決められた時間遅延した時期に前記振動を前記血管に
付与するとよい。
【００１１】
また、本発明に係る脈波の測定方法は、主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選
択された１種類の光を体表面から体内の血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈
波を検出し、前記検出される前記容積脈波に応じた波動を前記体内に送信して当該体内の
血管に心臓の拍動と異なる振動を付与し、前記波動が送信された場合に前記体内の血管の
容積脈波を検出することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、体内の血管に振動を与える波動を送信し、この波動の影響を受けた血
管の状態に応じた容積脈波を生体センサー部によって検出するようにしたので、心臓の拍
動とは異なる振動が与えられた血管の挙動を把握することができ、分析対象として用いる
ことができる新たなデータを得ることができる。
このように、エネルギー波を送信して血管の動態変化を光電容量脈波で検出することに
より、生体の鼓動に依存しない測定を行うことができる。
また、主波長が互いに異なる複数種類の光を選択して照射するので、測定対象となる組
織の生体内における深さごとに血管の挙動を解析することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置の構成を示す図である。
【図２】２つの発光部がそれぞれ照射する光の主波長と、その光が生体内部に到達する深さについて説明するための図である。
【図３】指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。
【図４】指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。
【図５】脈波測定装置の動作について説明するフローチャートである。
【図６】同期タイミングについて説明する図である。
【図７】波動部によって波動を与えていない場合と、この波動を与えた場合のそれぞれにおける各容積脈波を表す波形を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る脈波測定装置の構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る脈波測定装置１の構成を示す概略ブロック図であ
る。
脈波測定装置１は、生体センサー部１０と、振動付与部２０と、データ処理部３０と、
操作部４０とを有する。ここでは、外部に心電図モニター装置２が接続可能に構成されて
いる。
生体センサー部１０は、発光部１１ａ，１１ｂ（以下、特に区別の必要がない場合は、
これらを総称して「発光部１１」と記す）と、駆動部１２と、受光部１３と、増幅部１４
とを有する。発光部１１ａ，１１ｂは、発光することにより、生体の体表面から体内に向
けて主波長が互いに異なる光をそれぞれ照射する。
【００１５】
図２は、発光部１１ａおよび発光部１１ｂがそれぞれ照射する光の主波長と、その光が
生体内部に到達する深さについて説明するための図である。ヒトのような生体の体表面に
近い部分、すなわち生体組織の浅い部分には、毛細血管が横たわる毛細血管床と呼ばれる
領域が存在している。一方、体表面から遠い部分、すなわち生体組織の深い部分には、細
動静脈や動静脈吻合等が横たわる血管床と呼ばれる領域が存在している。毛細血管とは、
動脈と静脈とを結ぶ網目状の血管で最も細い血管である。細動静脈とは、細動脈と細静脈
であり、細動脈とは、動脈のうち毛細血管を介して静脈に繋がっている部分であり、細静
脈とは、静脈のうち毛細血管を介して動脈に繋がっている部分である。動静脈吻合とは、
動脈の抹消が毛細血管を経ずに直接静脈に続くものである。すなわち動静脈吻合とは、毛
細血管を迂回するバイパスとして機能する。
【００１６】
毛細血管床における脈波と、血管床における脈波とは異なることがあり、特に、動静脈
吻合がある部位においては、その動静脈吻合の状態に応じてそれぞれの脈波が異なること
がある。したがって、毛細血管床における脈波と、血管床における脈波とをそれぞれ測定
し、解析することにより、動静脈吻合に流れ込む血液の割合や血流変化等の動静脈吻合の
状態を示す情報を取得することができる。
【００１７】
光の主波長とは、その光のうち最も多く含まれている光の波長をいう。光の主波長が長
いほど、その光は生体組織の深い部分まで到達し、その部分において反射される傾向があ
る。例えば、発光部１１ａが照射する光の主波長は、発光部１１ｂが照射する光の主波長
よりも長い。そして、発光部１１ｂから照射される光は毛細血管床で反射され、発光部１
１ａから照射される光は血管床で反射されるように、それぞれの発光部１１が設計されて
いる。
【００１８】
図１に戻る。操作部４０は発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択するため
の操作ボタン（図示せず）を備えており、ユーザーによる操作を受け付けてその操作内容
に応じた操作信号を駆動部１２に供給する。駆動部１２は、操作部４０からの操作信号に
基づいて発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択し、選択したその発光部１１
をデータ処理部３０からの制御信号に基づいて発光させる。受光部１３は、発光部１１か
ら照射され生体によって反射される反射光を検出する。すなわち、駆動部１２により発光
部１１ａが選択された場合には、受光部１３は、血管床で反射された反射光を検出し、駆
動部１２により発光部１１ｂが選択された場合には、受光部１３は、毛細血管床で反射さ
れた反射光を検出する。このように、操作信号により、脈波を測定する組織の深さ（測定
深度）が選択される。
増幅部１４は、受光部１３からの検出結果を増幅する。例えば、検出結果を表す電気信
号を増幅し、脈波処理部３１に出力する。
【００１９】
振動付与部２０は、振動発振部２１と、波動送信部２２と、波動部２３とを有する。振
動発振部２１は、データ処理部３０から指示に基づいて、振動発振させる信号を波動送信
部２２に出力する。振動発振部２１は、脈波処理部３１によって検出される容積脈波に基
づいて、心臓の拍動とは異なる振動を与える制御信号を生成し、波動送信部２２に出力す
る。
【００２０】
また、この振動発振部２１は、心電図モニター装置２が外部に接続されていない場合に
は、容積脈波信号のピーク値（またはボトム値）を検出し、その値に対応する時刻から予
め決められた時間を遅延させて、波動部２３に波動を送信させるための制御信号を生成す
る。
【００２１】
一方、心電図モニター装置２が外部に接続されている場合には、振動発振部２１は、デ
ータ演算部３２が受信した心電図データにおけるＲ波から予め決められた時間を遅延させ
て、波動部２３に波動を送信させるための制御信号を生成する。
波動送信部２２は、振動発振部２１が生成した制御信号を波動部２３に送り、波動部２
３を駆動させる。制御信号を受けた波動部２３は、この制御信号に応じて体内の血管に振
動を与えるための波動をその体内に向けて送信する。この波動は、例えば、音波である。
【００２２】
データ処理部３０は、脈波処理部３１と、データ演算部３２とを有する。
脈波処理部３１は、波動部２３によって血管に振動が与えられた場合の容積脈波を受光
部１３によって検出する。
データ演算部３２は、外部に設けられる心電図モニター装置２から出力される心電図デ
ータを受信する受信部を備えている。また、データ演算部３２は、脈波処理部３１によっ
て得られた容積脈波に基づいて、各種解析処理を行い、血管の状態診断を行う。ここでは
、一例として、光電式指尖容積脈波による血管の状態診断を行う。
【００２３】
ここで、光電式指尖容積脈波においては、加速度脈波を用いる。加速度脈波とは光電式
指尖容積脈波（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ；ＰＴＧ）の二次微分波（ｓｅｃ
ｏｎｄ ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ ｏｆ ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｍ；ＳＤＰ
ＴＧ）である。加速度脈波は、元波形である指尖容積脈波の変曲点を、より明確にするた
めに利用されており、加速度脈波を用いた検査法は、現在では独立した検査法として確立
している。この加速度脈波は、記録が簡単で時間もかからず、被験者に与える苦痛がない
という利点がある。また、波形の解釈、意義といった点についても十分臨床応用できるよ
うになってきている。ここでは、加速度脈波は、元波形である指尖容積脈波を２回微分（
加速度）したものであり、血流の速度あるいは加速度とは直接関係ない。
【００２４】
図３は、指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。図３（ａ）は、生体
センサー部１０によって得られる指尖容積脈波の測定結果を表す波形の一例を表す図であ
る。図３（ｂ）は、指尖容積脈波を１回微分して得られる速度脈波の一例を表す図である
。図３（ｃ）は、指尖容積脈波を２回微分して得られる加速度脈波の一例を表す図である
。データ演算部３２は、微分回路を備えており、生体センサー部１０によって得られる指
尖容積脈波に対して２回微分を行い、加速度脈波を得る。
【００２５】
図４は、指尖容積脈波と加速度脈波との関係を説明する図である。図４（ａ）は、指尖
容積脈波の波形の一例であり、図４（ｂ）は、加速度脈波の波形の一例である。図４（ａ
）において、縦軸は、脈波の大きさを表し、横軸は時間を表す。区間（Ａ）は、収縮期前
方成分を表す区間であり、心臓が収縮した時の血液の駆出によって生ずる駆動圧波を表し
ている。区間（Ｂ）は、収縮期後方成分を表す区間であり、駆動圧が末梢に伝搬し、反射
して戻ってきた再上昇圧波を表している。区間（Ａ）の終わりの時間に対応する脈波の大
きさを表す値をＰＴ１、区間（Ｂ）の終わりの時間に対応する脈波の大きさを表す値をＰ
Ｔ２で表す。
【００２６】
図４（ｂ）において、縦軸は、脈波の大きさを表し、横軸は時間を表す。図に例示した
加速度脈波には、波高ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅで表す５つの変曲点がある。加速度脈波の波高
比（ｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ、ｅ／ａ）について、加速度脈波の波高成分には厳密な意味
でのキャリブレーションはない。従って、波高の比較には、各波形成分を収縮初期陽性波
である波高ａの値で除したｂ／ａ、ｃ／ａ、ｄ／ａ、ｅ／ａといった波高比を用いる。こ
の加速度脈波の各波高比が加齢に伴って変化が見られる。この変化から血管の状態を診断
することが可能である。例えば、加速度脈波の各波高比と年齢との関係を表すデータを過
去の事例等に基づいて生成してテーブル情報として記憶しておき、得られた波高比に対応
する年齢を、このテーブル情報を参照することによって得る。また、加速度脈波の各波高
比と血管弾性特性との関係を表すデータを過去の事例等に基づいて生成してテーブル情報
として記憶しておき、得られた波高比に対応する血管弾性特性を得る。このようにして、
血管の状態診断を行う。
【００２７】
次に、脈波測定装置１の動作について説明する。図５は、脈波測定装置１の動作につい
て説明するフローチャートである。
まず、ユーザーが操作部４０を介して、発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれを発
光させるかについて選択する操作を行うと、操作部４０は、このユーザーによる操作を受
け付けてその操作内容に応じた操作信号を駆動部１２に供給する。駆動部１２は、この操
作信号に応じて、発光部１１ａまたは発光部１１ｂのいずれかを選択する（ステップＳ１
１）。データ処理部３０は、生体センサー部１０の駆動部１２に、駆動指示を出力する。
この駆動指示に従い、駆動部１２は、ステップＳ１１で選択した発光部１１を発光させ、
生体に光を照射する。光が照射されると、受光部１３は、この反射光を受光し反射光の強
度に応じた信号を出力する。脈波処理部３１は、受光部１３によって出力され、増幅部１
４によって増幅された信号を入力する。これにより、容積脈波が検出され（ステップＳ１
２）、検出結果は振動発振部２１に出力される。
一方、心電図モニター装置２から心電図データが送信されると、データ演算部３２は、
この心電図データを受信し、振動発振部２１に出力する。
【００２８】
振動発振部２１は、データ演算部３２から出力される心電図データに基づいて、Ｒ波の
タイミングを検出し、検出されたＲ波から、振動を与えるタイミングである同期タイミン
グを検出して（ステップＳ１３）、Ｒ波から予め決められた時間を遅延させて波動を送信
する制御信号を生成する。例えば、振動発振部２１は、心電図データを解析し、Ｒ波が到
来する時刻を検出し、Ｒ波が到来した時点からタイマーでカウントを開始し、カウント値
に基づいて、所定の時間を経過したことを検出した場合に、同期タイミングであることを
検出する。そして、振動発振部２１は、この同期タイミングを検出した際に、制御信号を
生成して、波動送信部２２に出力する（ステップＳ１４）。
波動送信部２２は、振動発振部２１から制御信号が出力されると、この制御信号を波動
部２３に送り、波動部２３を駆動させる。制御信号を受けた波動部２３は、この制御信号
に応じて体内の血管に振動を与えるための波動をその体内に向けて出力（送信）する（ス
テップＳ１５）。これにより生体に振動が付与される。
【００２９】
受光部１３は、生体に振動が付与された場合の反射光を検出する（ステップＳ１６）。
脈波処理部３１は、受光部１３によって反射光が検出された検出結果を、増幅部１４を介
して得る。データ演算部３２は、脈波処理部３１によって得られたこの検出結果に基づい
て診断を行う（ステップＳ１７）。
【００３０】
図６は、図５におけるステップＳ１３の同期タイミングについて説明する図である。図
６（ａ）は、心電図データとして得られる心電図波形を表す。縦軸が心電図データの値を
表し、横軸は時間を表す。振動発振部２１は、この心電図波形に含まれるＲ波のピーク値
を検出し、このピーク値の時刻を検出する。そして、振動発振部２１は、この時刻から予
め決められた時間だけ遅延させたタイミング（時刻）を検出する。図６（ｂ）は、容積脈
波の波形を表す図であり、縦軸が容積脈波を表す値、横軸が時間である。この図において
、時間ｔ１は、Ｒ波が発生した時刻Ｔ０から、容積脈波のピーク値ｍが発生した時刻Ｔ１
までの時間である。この時間ｔ１の値は、心臓から脈波測定装置１の測定部位までの距離
に応じて異なる。振動発振部２１は、時刻Ｔ０を起点とし、時刻Ｔ０から時刻Ｔ１までの
間のいずれかの時刻までの時間または、時刻Ｔ１が到来した後に所定の時間が経過した時
間をメモリー内に記憶しており、Ｒ波が検出された時刻Ｒ０からこの時間を経過したとき
に、振動（パルス振動）を発生させる。
【００３１】
図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示す容積脈波を２回微分した場合の値を表す図である。縦
軸が２回微分された後の値を表し、横軸が時間を表す。データ演算部３２は、脈波処理部
３１から得られる検出結果の値を２回微分し、波高ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの値を検出する。
【００３２】
図７は、波動部２３によって波動を与えていない場合と、この波動を与えた場合のそれ
ぞれにおける各容積脈波を表す波形を示す図である。縦軸は、容積脈波の値を表し、横軸
は時間を表す。区間Ｔａの容積脈波の波形が、波動部２３から振動が与えられていない場
合の波形であり、区間Ｔｂの容積脈波の波形が、波動部２３から振動が与えられている場
合の波形である。ここでは、時刻Ｔ１０において、波動部２３から振動を与えた場合、符
号ｋで表すように、容積脈波が変化した。この変化が生じた容積脈波を検出し、データ演
算部３２が２回微分を行うことにより、診断を行う。
【００３３】
振動を与えた場合における容積脈波を２回微分した値は、振動を与えていない場合にお
ける容積脈波を２回微分した値とは異なる。このような、振動を与えた場合と与えていな
い場合における２回微分した値の関係と、血管弾性特性とのデータを測定深度ごとに収集
して相関関係を分析し、その分析結果を求めて診断用データとして予め記憶装置に記憶し
ておく。そして、脈波測定装置１によって、振動を与えていない場合における容積脈波と
振動を与えた場合における容積脈波との２回微分した場合の値を得て、この診断用データ
を参照し、診断を行うことができる。
【００３４】
なお、図７に示すように、脈波測定装置１が、振動を与えていないときの容積脈波を測
定した場合に、脈波測定装置１の振動付与部２０により、その次の鼓動に対応する心臓の
拍動に対して振動を与え、これら２つの測定結果から、診断を行うようにしてもよい。こ
のように、連続する心臓の拍動を利用して診断することにより、生体が受ける精神的な変
動や温度の相違等による拍動の変動を低減させて測定をすることができる。
【００３５】
図８は、第２実施形態に係る脈波測定装置１ａの構成を表す図である。図１に対応する
部分に同一の符号を付し、その説明を省略する。第２実施形態において、脈波測定装置１
ａは振動付与部２０に替えて振動付与部２０ａを備え、データ処理部３０に替えてデータ
処理部３０ａを備える。
【００３６】
振動付与部２０ａにおいて、受信部２４は、血管中を流れる血液に反射した波動を受信
する。この波動は、例えば、光または振動である。波動増幅部２５は、受信部２４が受信
した結果を表す電気信号を増幅する。波動送信部２２ａは、第１の実施形態において説明
をした振動の他に、予め決められた周波数の超音波を波動部２３によって生体に送信する
。
【００３７】
データ処理部３０ａにおいて、血流計測部３３は、波動増幅部２５を介して得られる受
信部２４の受信結果に基づいて、血流速度を計測する。例えば、波動送信部２２ａによっ
て送信された超音波の周波数と、受信部２４で受信した測定結果から得られる周波数とを
比較することにより、血流のドップラー効果を算出する。そして、その周波数の変化によ
り生体の血管に流れる血流速度を算出し、その速度の時間変化を求める。
【００３８】
データ演算部３２ａは、脈波処理部３１によって得られる容積脈波を、血流計測部３３
によって得られる血液速度に基づいて補正する。例えば、受光部１３によって受光した拍
動成分の波形を積分した値を算出することによって得られる値を、血液レオロジー補正用
係数Ｋとする。そして、血液レオロジーの特徴成分の１つである最大血流速度Ｖｍａｘが
、血液レオロジーと相関関係にあることから、血液レオロジーを表す指標をＴとすると、
Ｔは、最大血流速度Ｖｍａｘと血液レオロジー補正用係数Ｋとの積（Ｖｍａｘ×Ｋ）で表
される。この式に基づいて、血管の緊張による影響を補正する。そして、この補正を行う
ことにより、血管緊張の影響を低減させることができ、測定精度を向上させることができ
る。
また、血流速度を検出してエネルギー波の状態を決定することも可能である。
【００３９】
なお、上述した実施形態において、生体センサー部１０は、２つの発光部１１ａ，１１
ｂを有していたが、主波長が互いに異なる光を照射する３つ以上の発光部１１を有してい
てもよい。この場合、各発光部１１の照射する照射光の主波長ごとに、その照射光が反射
される生体組織の深さ、すなわち測定深度の情報をデータ演算部３２が取得し、その測定
深度ごとに血管の状態診断を行えばよい。
【００４０】
また、発光部１１は、複数種類の光を含んだ光を発生させて、その光をプリズムやフィ
ルター等の分光手段により、主波長が互いに異なる複数種類の光に分光し、そのうちの選
択された１種類の光を照射するようにしてもよい。この場合、駆動部１２は、データ処理
部３０からの制御信号に基づいて、発光部１１の分光手段を駆動させることにより、選択
された１種類の光を照射させる。
【００４１】
また、駆動部１２は、主波長が互いに異なる複数種類の光のうち選択された１種類の光
を発光部１１ａ，１１ｂのいずれかにより照射させていたが、駆動部１２は、発光部１１
により２種類以上の光を同時に照射させてもよい。生体組織により反射されても、その反
射光の主波長は、照射光の主波長とほとんど同じである。したがって、この場合、受光部
１３は、主波長が互いに異なる複数種類の光を含んだ光からそれぞれの光を分光する分光
手段、すなわち、例えばプリズム等を有していればよく、この分光手段により、複数種類
の照射光に対応する複数種類の反射光をそれぞれ分光すればよい。増幅部１４は、分光さ
れた複数種類の反射光の検出結果をそれぞれ増幅し、脈波処理部３１に個別に出力する。
脈波処理部３１は、受光部１３によって検出されて増幅部１４によって増幅された複数種
類の検出結果を個別に入力し、上記の複数種類の反射光ごとに容積脈波をそれぞれ検出し
、各検出結果のうちのいずれかを振動発振部２１に出力すればよい。
【００４２】
なお、上述した実施形態において、振動発振部２１は、心電図モニター装置２が外部に
接続されていない場合には、容積脈波信号のピーク値（またはボトム値）を検出し、その
値に対応する時刻から予め決められた時間を遅延させた時刻（送信時刻）に、波動部２３
に波動を送信させるための制御信号を生成し、心電図モニター装置２が外部に接続されて
いる場合には、データ演算部３２が受信した心電図データにおけるに基づいて、Ｒ波から
予め決められた時間を遅延させて、波動部２３に波動送信部２２から波動を送信させるた
めの制御信号を生成していたが、振動発振部２１は、上記の送信時刻にのみ、波動部２３
に波動を送信させるための制御信号を生成するのではなく、波動部２３に連続的な波動を
送信させるための制御信号を生成してもよい。この場合、波動部２３は、連続的な波動を
送信することにより、図７に示したようなパルス振動ではなく、連続的な振動を体内の血
管に付与する。要するに、振動付与部２０および振動付与部２０ａは、体内の血管に振動
を付与すればよく、また、生体センサー部１０は、振動付与部により体内の血管に振動が
付与された状態で、主波長が互いに異なる複数種類の光を体表面から体内に向けて照射し
その各反射光に基づいて当該複数種類の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出すれ
ばよい。
【００４３】
なお、上述した実施形態において、波動部２３から与える振動の強さや、その振動パタ
ーンを変えて、それぞれの場合における各測定深度における容積脈波を測定して２回微分
した値を求め、この求められた複数の結果の組み合わせから、診断を行うようにしてもよ
い。例えば、測定深度を毛細血管床、血管床の２種類とし、波動の強さをＡ１０、Ａ１１
の２種類とし、振動パターンをＢ１０、Ｂ１１の２種類とする。そして、これらの組み合
わせである８パターンによってそれぞれ容積脈波の測定を行って２回微分した値をそれぞ
れ求め、８パターンの各結果の相関関係から診断を行うようにしてもよい。
【００４４】
例えば、第１パターンと第２パターンが基準値以内の範囲に収まる場合には、血管の老
化度合いが最も若いことを表していると診断結果を出力したり、血管弾性特性が、もっと
も弾性特性が高いことを表す診断結果を出力したりしてもよい。なお、この相関関係は、
多数の測定を行うことによって、予め分析して記憶装置内に記憶しておく。
【００４５】
なお、このようにして得られた診断結果から、循環器系の診断や血管の老化度合い及び
動脈硬化度合いの評価を行ったり、動静脈吻合に流れ込む血液の割合や血流変化等の動静
脈吻合の状態を示す情報を取得したりすることが可能になる。
【００４６】
なお、上述した実施形態において、生体センサー部１０が、受光部１３によって受光し
た結果に基づいて容積脈波を検出し、検出された容積脈波を直接、データ演算部３２に出
力するようにしてもよい。この場合、生体センサー部１０は、脈波処理部３１を含んでも
よい。
【００４７】
なお、上述した実施形態においては、心電図モニター装置２が外部に接続される場合に
ついて説明したが、接続しない場合であってもよい。なお、心電図モニター装置２を接続
した場合には、波動を送信するタイミングをより正確に決定することができる。
【００４８】
また、図１における脈波測定装置１および脈波測定装置１ａの機能を実現するためのプ
ログラムをコンピューター読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録され
たプログラムをコンピューターシステムに読み込ませ、実行することにより容積脈波の検
出を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピューターシステム」とは、ＯＳ（Operatin
g System）や周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【００４９】
また、「コンピューターシステム」は、ＷＷＷ（World Wide Web）システムを利用して
いる場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピューター読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁
気ディスク、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピューター
システムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ
ー読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信
回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラ
ムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピューターシステム内部
の揮発性メモリーのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さら
に前述した機能をコンピューターシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合
わせで実現できるものであってもよい。
【００５０】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこ
の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれ
る。
【符号の説明】
【００５１】
１，１ａ…脈波測定装置
２…心電図モニター装置装置
１０…生体センサー部
１１，１１ａ，１１ｂ…発光部
１２…駆動部
１３…受光部
１４…増幅部
２０，２０ａ…振動付与部
２１…振動発振部
２２，２２ａ…波動送信部
２３…波動部
２４…受信部
２５…波動増幅部
３０，３０ａ…データ処理部
３１…脈波処理部
３２，３２ａ…データ演算部
３３…血流計測部
４０…操作部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部
と、
前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに
異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面から前記血管に向けて照射し
その反射光に基づいて容積脈波を検出する生体センサー部と
を有することを特徴とする脈波測定装置。
【請求項２】
体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部
と、
前記振動付与部により前記血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに異なる
複数種類の光を体表面から前記血管に向けて照射しその各反射光に基づいて当該複数種類
の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出する生体センサー部と
を有することを特徴とする脈波測定装置。
【請求項３】
前記生体センサー部は、前記振動が付与された状態に加え、当該振動が付与されていな
い状態で、前記容積脈波を検出し、
前記振動付与部は、前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与されていな
い状態で前記生体センサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記血管に
付与する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の脈波測定装置。
【請求項４】
心電図モニター装置装置から出力される心電図データを受信する受信部を有し、
前記振動付与部は、前記受信部が受信した心電図データにおけるＲ波の検出時期から予
め決められた時間遅延した時期に前記振動を前記血管に付与する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の脈波測定装置。
【請求項５】
主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面から体内の
血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈波を検出し、
前記検出される前記容積脈波に応じた波動を前記体内に送信して当該体内の血管に心臓
の拍動と異なる振動を付与し、
前記波動が送信された場合に前記体内の血管の容積脈波を検出する
ことを特徴とする脈波の測定方法。
【請求項１】
体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部
と、
前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに
異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面から前記血管に向けて照射し
その反射光に基づいて容積脈波を検出する生体センサー部と
を有することを特徴とする脈波測定装置。
【請求項２】
体内に波動を送信して当該体内の血管に心臓の拍動と異なる振動を付与する振動付与部
と、
前記振動付与部により前記血管に前記振動が付与された状態で、主波長が互いに異なる
複数種類の光を体表面から前記血管に向けて照射しその各反射光に基づいて当該複数種類
の光の各々に対応した容積脈波をそれぞれ検出する生体センサー部と
を有することを特徴とする脈波測定装置。
【請求項３】
前記生体センサー部は、前記振動が付与された状態に加え、当該振動が付与されていな
い状態で、前記容積脈波を検出し、
前記振動付与部は、前記振動付与部により前記体内の血管に前記振動が付与されていな
い状態で前記生体センサー部によって検出される前記容積脈波に応じた振動を前記血管に
付与する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の脈波測定装置。
【請求項４】
心電図モニター装置装置から出力される心電図データを受信する受信部を有し、
前記振動付与部は、前記受信部が受信した心電図データにおけるＲ波の検出時期から予
め決められた時間遅延した時期に前記振動を前記血管に付与する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の脈波測定装置。
【請求項５】
主波長が互いに異なる複数種類の光のうち、選択された１種類の光を体表面から体内の
血管に向けて照射しその反射光に基づいて容積脈波を検出し、
前記検出される前記容積脈波に応じた波動を前記体内に送信して当該体内の血管に心臓
の拍動と異なる振動を付与し、
前記波動が送信された場合に前記体内の血管の容積脈波を検出する
ことを特徴とする脈波の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２１７８２２（Ｐ２０１１−２１７８２２Ａ）
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８７５９４（Ｐ２０１０−８７５９４）
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月４日（２０１１．１１．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月６日（２０１０．４．６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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