生体内環境を生体外に作る技術を援用した血圧情報獲得システムの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555063
• Research Institution: THE UNIVERSITY OF TOKYO
• Principal Investigator: 金子 成彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (70143378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山根 隆志 (独)産総研, 人間福祉工学研究部門, 副部門長(研究職) ; 渡邉 辰郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70011179)
• Keywords: 流体関連振動 / コラプシブルチューブ / 血圧計 / 生体計測 / 血圧測定 / データ処理 / シミュレーション / ウェーブレット変換

Research Abstract

本研究の目的は、人体内で発生している血圧測定時に発生するコロコトフサウンド現象を人体外で力学的に再現可能なシステムを構築し、そのシステムに様々なパラメータ変動や外乱を加え、測定結果のばらつきの原因を明確にすることの可能なシステムを作り上げることにある。そのために、スターリングレジスタと呼ばれるチャンバー内に、つぶれやすい管(コラプシブルチューブ)を設置し、流体を流した時に発生する管壁の振動挙動と管の内外の圧力変動、定常圧力成分を計測する。また、人体内で発生している血圧測定時に忠実に再現できるシステムを構築し、最適な計測方法を提案するために、拍動成分を忠実に重畳することのできるドライビングコンポーネントを付加する。また、管に作用する外圧(カフ圧)も一定ではなく、外圧を時間的に可変にできる仕組みを付加させ、テストセクション上流側および下流側に可変抵抗を設置し、入口側、出口側インピーダンスを可変とする。さらに、短時間計測に適した方法としてウェーブレット変換等の信号処理法を導入し計測結果の整理を行う。
これまでの研究で、拍動を乗畳させることの出来るドライビングコンポーネントが完成し、薄肉シリコンチューブおよびゴアテックス社の人工血管を対象として模擬血管内圧、カフ圧を変化させてデータを取得することに成功してきた。同時に、これらの材料特性を求めた後、モデル化を行ないシミュレーションを行なった。その結果、材料のヒステリシス特性が現象に大きく関わっていることが判明した。今年度は、家庭で用いられている血圧計の原理であるオシロメトリック法での計測に焦点を置いて、オシロメトリック法とコロコトフ法の測定精度を実験とシミュレーションの両面から検討した。その結果、減圧速度、平均流量、脈動の周期および振幅がオシロメトリック法によって策定された最高最低血圧に与える影響はほとんどないことを明らかになった。

Research Products

• [Publications] 金子成彦, 呉 小山: "離散はり要素を用いたすきま流れによって発生するシートのフラッタ解析"日本機械学会論文集、C編. Vol.68,No.675. 3314-3321 (2002)
• [Publications] Shigehiko KANEKO, Xiaoshosan Wu: "Sheet Flutter Analysis Based on Multibody Dynamics"ASME 6th Biennial Conference on Engineering Systems Design and Analysis. AMP-118:(CD-ROM). (2002)
• [Publications] Shigehiko KANEKO, Xiaoshosan Wu: "Nonlinear Analysis of Sheet Flutter Based on Multibody Dynamics"Proc. of the First Asian Conference on Multibody Dynamics, Iwaki. 486-493 (2002)
• [Publications] 中村建樹, 金子成彦, 渡邉辰郎: "家庭用血圧計の測定原理に関する検討"日本機械学会第2回福祉工学シンポジウム講演論文集. No.02-34. 85-88 (2002)