WO1996035368A1

WO1996035368A1 - Appareil de diagnostic de l'etat d'un organisme vivant et unite de commande

Info

Publication number: WO1996035368A1
Application number: PCT/JP1996/001254
Authority: WO
Inventors: Kazuhiko Amano; Kazuo Uebaba; Hitoshi Ishiyama
Original assignee: Seiko Epson Corporation
Priority date: 1995-05-12
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1996-11-14
Also published as: EP1433417A2; CN1226959C; EP0778001B1; US6890304B1; US6126595A; DE69637358D1; EP1433417A3; CN1158077A; DE69637358T2; DE69632116T2; EP0778001A1; EP1433417B1; EP0778001A4; DE69632116D1

Description

WO 96/35368 - l - PCT/JP96/01254 明細害生体状態の診断装置及び制御装置

技術分野

本発明は、脈波から生体状態を抽出し、この生体状態の周期的変動を考慮して、生体の診断及び生体状態の制御を行う生体状態の診断装匱及び制御装置に関するものである。

背景技術

人体の循環器系の状態を診断するにあたつて、最も一般的に用いられているものと言えば、やはり血圧や心拍数などであろう。そこで従来より、循環器系の状態やより広い意味では体調を把握するための一つの判断材料として、人体から採取した最高血圧，最低血圧などの血圧値や脈拍数が簡便に測定できる指標として重用されている。とは言うものの、さらに詳しい診断を行うためには、後述する血管の粘性抵抗，コンプライアンス等の循環動態パラメータといつた計測量を測定することが必要となってくる。

ここで、これら循環動態パラメータ等の生体状態の指標を測定するには、大動脈起始部と切痕部の圧力波形及び血流量を測定する場合が多い。それには、動脈にカテーテルを挿入して直接測定する方法や超音波等で間接的に測定する方法が採られていた。ところが、動脈にカテーテルを挿入する方法であると侵襲的な大がか：'，な装置が必要である。また、超音波等で間接的に循環動態パラメータを測定する方法であると、血管内の血流を非侵襲的に観測できるものの、測定にあたつては熟練を要するという難点がある上に、やはり測定に必要となる装置も大掛かりなものとなってしまうという問題がある。

こうしたところ、脈波の研究が進むにつれて、人体から採取した脈の波形を種々の手法で解析することにより、血圧値や脈拍数だけではわからない様々な生体の状態が得られ、これら生体の状態をもとに診断ができることがわかつてきた。ここで、脈波は心臓から拍出されて血管を伝搬する血液の波であって、脈波を検出して解析することにより、種々の医学的情報を得られることが知られている。特に、生体の末梢部において脈波を測定する際は、指尖容積脈波や橈骨動脈波などが測定されるが、これら以外にも人体の様々な箇所において脈波は計測される。こうした脈波波形には様々なものがあるが、ここでは、東洋伝承医学の一つである中国医学の分類による代表的な脈波波形として図 1 ( a ) 〜図 1 ( c ) に示す平脈，滑脈，弦脈の 3種類のタイプの脈波波形を例に挙げておく。ここで、平脈は「平人」すなわち正常な健康人の脈象であり、その波形例として 3 4才男性の脈波を図 1 ( a ) に示す。図のように、平脈はゆったりとして緩和であり、リズムが一定で乱れが少ないことが特徴である。一方、滑脈は血流状態の異常に原因するもので、浮腫，肝腎疾患，呼吸器疾患，胃腸疾患，炎症性疾患などの病気で脈の往来が非常に流利，円滑になつて生じる。滑脈の代表的波形として 2 8才男性の脈波を図 1 ( b ) に示す。図のように、滑脈の波形は急に立ち上がってのちすぐに下降し、大動脈切痕が深く切れ込むと同時にその後の弛期峰が通常よりもかなり高いのが特徴である。他方、弦脈は血管壁の緊張度の上昇に原因するもので、肝胆疾患，皮廣疾患，高血圧，疼痛性疾患などの病気で現れる。これは、自律神経系の緊張で血管壁が緊張し弾力性が減少して、拍出された血液の拍動の影簪がぁらわれにくくなつたことに原因すると考えられる。弦脈の代表的波形例として 3 6才男性の脈波を図 1 ( c ) に示す。図のように、弦脈の波形は急激に立ち上がつてすぐに下降せず高圧の状態が一定時間持続するのが特徴である。なお、図 1 ( a ) 〜図 1 ( c ) のグラフにおいて、縦軸は血圧 B P ( m m H g ) , 横軸は時間 t (秒）である。

以上説明したことからわかるように、脈波波形の解析によって脈波が例えば平脈，滑脈，弦脈の何れかであるかを特定することで、患者の具体的な疾患を決定したり患者の体調の診断を行うことが可能となるのである。ところが従来は、こうした点を加味した定量的な評価がなされていないという問題があった。

—方、後で詳しく述べるように、人間の状態は一日，一月，一年といった周期を単位とした規則的なリズムに従って変動（曰内変動，月内変動，年内変動）を繰り返しているのであって、脈波から得られる各種の生体状態の指標についても同様である。したがって、こうした周期的変動を考慮して生体状態の診断や生体状態の制御を行わなければ、診断や制御が意味のないものになってしまう。しかしながら、今までの診断技術では、日常生活において生体状態を連続的に計刺する事のできる小型の装置形態を有する機器が存在しなかったために、こうした生体状態の周期的変動の考慮が等閑視されていた感がある。発明の開示

本発明の目的は、こうした生体の状態の周期的変動を考虔しながら、以下のような装置を提供することにある。

1 ) 通去所定期間に測定した生体状態の変化に基づいて、被験者の状態を正確に診断する診断装置

2 ) 脈波のゆらぎの指標を用いて生体に関する様々な情報を提示する診断装置

3 ) 生体の状態を監視して必要な投薬を行う投薬制御装置

4 ) 適切なタイミングで香料を吐出して、生体の興鎮静状態といった内的状態を制御する薬物吐出装匱

5 ) 脈波の挙動から生体の覚醒レベルを解析して、居眠り状態を検出する居眠り防止装置

以上の目的を達成するために、第 1発明は、周期性の変動を有する生体の状態を表わす指標を、該生体から所定期間にわたって測定し、これら所定期間にわたつて測定された指標に基づいて、該生体の状態を診断することを特徴としている。この発明によれば、生体の状態の周期的変動を考慮した生体状態の精密な診断が実現できる。

第 2発明は、生体の状態を表わす指標を算出する処理を繰り返し、該指標を算出する毎に、該指標と過去に得られた指標との比較を行って、この比較結果を出力することを特徴としている。この発明によれば、現在得られた指標と過去得られた指標との比較結果が得られるので、生体の状態の変化を確認することができる。

第 3発明は、測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、前記刺定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し、前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記億手段に記錄すると共に、前記記億手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標が過去一定期間内の同時刻での変動範囲に収つているか否かを判定し、収つているか否かの該判定結果を告知することを特徴としている。この発明によれば、現在時刻における指標が過去一定期間内の同時刻での指標の変動範囲内に収つているか否かを確認することができるので、当日の体調と最近数日間の体調との間に変化がある場合にそれを知ることができる。すなわち、現在時刻での指標が上記の変動範囲に収まっており、体調の良い状態であることが告知されれば、告知される使用者にしてみれば精神的にゆとりが生まれることになり、 Q O L ( Qual i ty of L i f e) の度合いを表わす指標になりうる。一方、変動範囲に収まっていないことを告知されれば、体調が正常でないことを認識できる。

第 4発明は、測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し、前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憧手段に記録すると共に、現在時刻における指標と、過去一定期間内における同時刻での指標から算出した基準の指標との偏差を告知することを特徴としている。この発明によれば、現在時刻における指標と、過去一定期間内の同時刻での基準の指標との差を知ることができるので、当日の体の状態を的確に知ることができる。

第 5発明は、測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し、前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憶手段に記録すると共に、当日算出した各指標の変化の態様を求めて前記記憶手段に記録し、前記記憧手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従ったものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従つたものであるか否かの該判定結果を告知することを特徴としている。

また、第 6発明は、測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、前記刺定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し、前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憶手段に記録すると共に、当日算出した各指標に基づいて、該指標が極大となる時刻を求めて前記記憶手段に記録し、前記記憶手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従ったものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従ったものであるか否かの該判定結果を告知することを特徴としている。

第 7発明は、測定手段と、記憧手段と、制御手段とを有し、前記測定手段は、毎曰、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し、前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記億手段に記録すると共に、当日算出した各指標に基づいて、該指標が極小となる時刻を求めて前記記憶手段に記録し、前記記憶手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従ったものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従ったものであるか否かの該判定結果をを告知することを特徴としている。

そして、これらの発明によれば、生体の状態を表わす指標の上昇，下降といつた変化の態様が過去における変化の態様に従っていない場合に警告がなされるので、生体の状態の不自然な変化を捉らえることができる。また、これとは反対に、変化の態様が過去における変化の態様に従っており、体調が良い状態であることが告知されれば、告知される使用者にしてみれば精神的なゆとりが生まれることになって、当該使用者の Q O Lの度合いを表わす指標になりうる。

第 8発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、前記生体の状態を表わす指標を記憶する記憶手段と、所定の時間帯において、前記測定手段が測定した前記指標を取り込んで、前記記憶手段へ格納する第 1 の制御手段と、使用者からの指示を契機として、前記記憶手段に記憶された前記指標を取り出し、所定の演算を施してその演算結果を出力する演算手段と、前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込む第 2 の制御手段と、前記演算結果および前記指示時点における指標を告知する告知手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、装置の使用者は何時にても自分の健康状態に関する情報を知ることができる。

第 9発明は、生体の状態を表わす指標を刺定する測定手段と、前記生体の状態を表わす指標を記憶する記憶手段と、所定の時間帯において、前記測定手段が測定した前記指標を取り込んで、前記記憧手段へ格納する第 1 の制御手段と、使用者からの指示を契機として、前記記憶手段から過去所定日数分の指標を取り出し、該過去所定日数の指標の中から最大値を求める演算手段と、前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込み、該指示時点における指標と前記最大値との比較を行って、該指示時点における指標が前記最大値よりも大きい場合には異常有と判定し、該指標が前記最大値よりも大きくない場合には異常無と判定する第 2の制御手段と、前記異常の有無の判定結果を告知する告知手段とを具備することを特徴としている。

第 1 0発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、前記生体の状態を表わす指標を記億する記憶手段と、所定の時間帯において、前記測定手段が測定した前記指標を取り込んで、前記記憧手段へ格納する第 1 の制御手段と、使用者からの指示を契機として、前記記億手段から過去所定日数分の指標を取り出し、該過去所定日数の指標の中から最小値を求める演算手段と、前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込み、該指示時点における指標と前記最小値との比較を行って、該指示時点における指標が前記最小値よりも小さい場合には異常有と判定し、該指標が前記最小値よりも小さくない場合には異常無と判定する第 2の制御手段と、前記異常の有無の判定結果を告知する告知手段とを具備することを特徴としている。

そして、これらの発明によれば、装置の使用者の健康状態が、最近の健康状態から著しく逸脱した場合に、当該使用者に対して注意を促すことができる。さらに、異常無と判定された場合は、体調が良い状態であることから、この旨を告知することで、告知される使用者に精神的なゆとりが生まれることになつて、当該使用者の Q O Lの度台いを表わす指標になりうる。

第 1 1 発明は、生体の状態を表わす指標を測定する刺定手段と、前記生体の体動を検出する体動検出手段と、前記生体の状態を表わす指標と前記体動検出手段の測定値を記憶する記憶手段と、所定の時間帯において、前記測定手段から前記指標を取り込むと共に前記体動検出手段の測定値を取り込んで、これらを一緒に前記記憶手段へ格納する第 1 の制御手段と、使用者からの指示を契機として、前記体動検出手段が測定した体動の現在値を取り込み、前記記憶手段に記憶されている前記体動検出手段の測定値の中から、体動の現在値に最も近い測定値を選択し、該選択された測定値と一緒に前記記憶手段に格納された指標を読み出して出力する演算手段と、前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込む第 2の制御手段と、前記演算手段が出力した指標と、前記指示時点において前記第 2の制御手段が取り込んだ指標を告知する告知手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、装置の使用者がトレーニングをしているなどの理由により、生体の状態の測定に影響を及ぼすような状況であっても、過去の類似の活動状態をもとにして、当該使用者の動きに合致した指標を提示することができる。

第 1 2発明は、周期性の変動を有する生体の状態を表わす指標を、該生体から所定期間にわたって測定し、これら所定期間にわたって測定された指標に基づいて該生体の状態を解析し、該解析結果に従って前記生体の状態が望ましい状態となるように制御することを特徴としている。この発明によれば、生体の状態の周期的変動を考虔することで生体の状態を正確に把握することができるため、生体の状態を所望の状態とするための各種の生体状態の制御を一層精密に行うことが可能となる。

第 1 3発明は、患者から興奩状態 Z鎮静状態に関連する生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、前記患者に薬物を投薬するための吐出手段と、前記生体の状態を表わす指標が所定の条件を满足する場合に、前記吐出手段に対して投薬を指令する投薬制御手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、患者の状態を監視し、必要に応じて自動的に投薬を行って患者の循環動態を安定化することで、当該患者の興奮状態鎮静状態が望ましい状態となるように自在に制御することができる。

第 1 4発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、現時点までに測定された前記指標を記億する記憶手段と、過去所定期間における前記指標の変動リズムに基づいて薬物を吐出すべき時期を決定し、該時期において薬物吐出指令を出力する制御手段と、前記薬物吐出指令に従って薬物を吐出する吐出手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、生体の状態の変動リズムに基づいて薬物を吐出すべき時期が決定されるので、薬物吐出による興奮状態の抑制若しくは促進または鎮静状態の抑制若しくは促進といつた操作を最適な夕ィミングにて自動的に行うことができる。

第 1 5発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、現時点までに測定された前記指標を記億する記憶手段と、過去所定期間における前記指標の変動リズムと現時点における生体の状態を表わす指標とに基づいて薬物吐出指令を出力する制御手段と、薬物吐出指令に従って薬物を吐出する吐出手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、過去における生体の状態の変動リズムと現在の生体の状態とに基づいて薬物の吐出が制御されるので、一定のリズム変動波形に従って生体の状態をリズム変動させるように薬物の吐出を行うことができる。

第 1 6発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、前記指標と予め決められた基準値とを比較することにより使用者の居眠り状態を判定し、居眠り状態を検出した場合に警告指示を出力する制御手段と、前記警告指示に基づいて、前記使用者へ警告を行う告知手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、比較的簡便な方法でもって装置の使用者の居眠りの検出が可能となると共に、当該使用者が常時持ち運び自由な携帯機器へ装置を組み込むことができる。

第 1 7発明は、生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、所定期間にわたって測定された前記指標を記憶する記憶手段と、過去所定期間における生体の状態を表わす指標を前記記憶手段から読み出して、これら指標の移動平均を算出する演算手段と、前記指標の移動平均と予め決められた基準値とを比較することにより使用者の居眠り状態を判定し、居眠り状態を検出した場合に警告指示を出力する制御手段と、前記警告指示に基づいて、前記使用者へ警告を行う告知手段とを具備することを特徴としている。この発明によれば、生体の状態の変動リズムを考虔して居眠り状態を検出できるため、居眠り状態の誤検出や検出漏れの確率を低減させることができる。図面の簡単な説明

図 1 ( a ) は、脈波の代表的波形である平脈波の波形図である。図 1 ( b ) は、脈波の代表的波形である滑脈波の波形図である。

図 1 ( c ) は、脈波の代表的波形である弦脈波の波形図である。

図 2は、突然死の発生状況を例示する図である。

図 3は、急性心筋梗塞の発生状況を例示する図である。

図 4は、生体の状態の周期的変動を測定するための実験の測定態様を示す図であ

O o

図 5は、同実験の実験スケジュールを示す図である。

図 6は、循環動態パラメータの曰内変動を示す図である。

図 7は、循環動態パラメータの曰内変動波形のスぺクトルを示す図である。図 8 は、循環動態パラメータの曰内変動波形の基本波スぺクトルを示す図である図 9 は、循環動態パラメータの曰内変動を示す図である。

図 1 0 は、循現動態パラメ一タの年内変動を示す図である。

図 1 1 は、動脈中枢部の抵抗 R _e の周波数解析結果を示す図である。

図 1 2 ( a ) は、脈波の第 2調波の位相の曰内変動例を示す図である。

図 1 2 ( b ) は、脈波の第 3調波の位相の曰内変動例を示す図である。

図 1 2 ( c ) は、脈波の第 4調波の位相の曰内変動例を示す図である。

図 1 3 ( a ) は、脈波の第 3調波の振幅の曰内変動例を示す図である。

図 1 3 ( b ) は、脈波の第 3調波の正規化振幅の日内変動例を示す図である。図 1 4 ( a ) は、歪ゲージを用いた第 1 の脈波センサの平面図である。

図 1 4 ( b ) は、歪ゲージを用いた第 2の脈波センサの平面図である。

図 1 5 は、歪ゲージを用いた第 3 の脈波センサの平面図である。

図 1 6 は、歪ゲージを用いた脈波センサの変形例による平面図である。

図 1 7 は、脈波センサをゴム手袋に装着した様子を示した図である。

図 1 8 は、歪ゲージを用いた脈波センサの他の変形例による平面図である。図 1 9 は、歪ゲージを用いた脈波検出部のブロック図である。

図 2 0 は、図 1 7 に示す脈波センサを用いた脈波検出部のプロック図である。図 2 1 は、光電式脈波センサ 3 1 の回路図である。

図 2 2 ( a ) は、脈波センサ及び圧力検出用センサの駆動タイミングを示す図である。

図 2 2 ( b ) は、脈波センサ及び圧力検出用センサの駆動タイミングの他の例を示す図である。

図 2 3 は、圧力式の脈波検出部を腕時計と組み合わせた形態における腕時計の斜視図である。

図 2 4 は、押圧式の脈波検出部を腕時計と組み合わせた形態における腕時計の斜視図である。

図 2 5 は、図 2 4に示す腕時計の詳細な構成を示す断面図である。

図 2 6 は、光電式脈波センサをネックレスと組み合わせた場合の図である。図 2 7 は、光電式脈波センサをネックレスと組み合わせると共に香料の噴射孔を設けた形態の図である。

図 2 8は、光電式脈波センサをネックレスと組み合わせると共に薬物投与のためのチューブを設けた形態の図である。

図 2 9 は、光電式脈波センサを眼鏡と組み合わせた場合の図である。

図 3 0 は、光電式脈波センサを眼鏡と組み合わせると共に香料の噴射孔を設けた形態の図である。

図 3 1 は、光電式脈波センサを眼鏡と組み合わせると共に薬物投与のためのチューブを設けた形態の図である。

図 3 2 は、光電式脈波センサを腕時計と組み合わせ、光電式脈波センサを指の付け根に取り付けた形態の図である。

図 3 3 は、図 3 2に示す形態において、腕時計の構造をより詳細に表わした平面図である。

図 3 4 は、光電式脈波センサを腕時計と組み合わせ、光電式脈波センサを指尖部に取り付けた形態の図である。

図 3 5 ( a ) は、圧力センサ 1 3 0の構成の部分断面を示す斜視図である。図 3 5 ( b ) は、圧力センサ 1 3 0 の構成を示す透視斜視図である。

図 3 6 は、圧力センサ 1 3 0 における弾性ゴム 1 3 1 と半導体基板 1 3 2 との接合部を拡大した要部断面図である。

図 3 7 は、圧力センサ 1 3 0 に設けられたバイアス回路 1 3 9 の構成を示す回路図である。

図 3 8 ( a ) 〜図 3 8 ( d ) は何れもバイアス回路 1 3 9 への制御信号 Tの一例を示すタイミング図である。

図 3 8 ( e ) 〜図 3 8 ( f ) は何れもバイアス回路 1 3 9からの定電流バルスの波形を示す図である。

図 3 9 は、圧力センサ 1 3 0 による座標検出の原理を説明する簡略斜視図である図 4 0 は、圧力センサ 1 3 0 による脈波検出の原理を説明するための要部断面図である。

図 4 1 は、圧力センサ 1 3 0を用いた装置を組み込んだ腕時計 1 4 6の外観構成を示す斜視図である。

図 4 2 ( a ) は、腕時計 1 4 6の装着状態を示す斜視図である。

図 4 2 ( b ) は、腕時計 1 4 6の装着状態を示す断面図である。

図 4 3 ( a ) 〜図 4 3 ( b ) は、圧力センサ 1 3 0 の変形構成を示す斜視図であ

O

図 4 4 ( a ) は、圧力センサ 1 3 0の他の例を示す平面図である。

図 4 4 ( b ) は、同例における弾性ゴム 1 3 1 と半導体基板 1 3 2 との接合部の構成を示す要部拡大断面図である。

図 4 5 は、圧力センサ 1 3 0の他の例の構成の部分断面を示す斜視図である。図 4 6 は、圧力センサ 1 3 0のさらに他の例の構成の部分断面を示す斜視図である

図 4 7 は、脈波測定の他の態様を示す図である。

図 4 8は、 1 回拍出量測定の際に用いる収縮期面積法を説明する図である。図 4 9 は、 1 回拍出量刺定及び脈波検出のための測定態様を示す図である。図 5 0 は、 1 回拍出量測定及び脈波検出のための別の測定態様を示す図である。図 5 1 は、センサを除く装置の構成部分を腕時計に内蔵させ、センサを腕時計のバンドへ装着させた形態の斜視図である。

図 5 2 は、センサを除く装置の構成部分を腕時計に内蔵させ、センサを指の付け根に装着させた形態の斜視図である。図 5 3 は、センサを除く装置の構成部分とセンサをカフ帯によつて上腕部に取り付けた形態の構成図である。

図 5 4 は、 1 回拍出量測定部を省略して、脈波検出部だけを手首に取り付けた形態の図である。

図 5 5 は、脈波の 1拍分の波形と波形パラメータの対応を示す図である。

図 5 6 は、パラメータ抽出部 1 8 0 の構成を示すブロック図である。

図 5 7は、波形メモリ 1 8 4 に記憶された橈骨動脈波形を例示する図である。図 5 8は、ビーク情報メモリ 2 0 5の記憶内容を示す図である。

図 5 9 は、脈波波形のスぺクトル情報を得るための周波数解析部 2 1 0の構成を示すブロック図である。

図 6 0 は、波形抽出記憧部 1 8 0から周波数解析部 2 1 0 への波形引き渡しタイミングを説明する図である。

図 6 1 は、波形抽出記憶部 1 8 0内の動作を示すタィムチヤ一トである。

図 6 2〜図 6 3 は、高速再生部 2 2 0の動作を説明する図である。

図 6 4 は、高速再生部 2 2 0 および正弦波発生器 2 2 1 の動作を説明する図である o

図 6 5 は、人体の動脈系モデルである四要素集中定数モデルの回路図である。図 6 6 は、人体の大動脈起始部の血圧波形を示す図である。

図 6 7 は、人体の大動脈起始部の血圧波形のモデリング波形図である。

図 6 8〜図 7 1 は、四要素集中定数モデルにおけるパラメ一タ算出処理の動作を示すフローチヤ一トである

図 7 2 は、平均化処理により得られた橈骨動脈波形を例示する波形図である。図 7 3 は、平均化処理により得られた橈骨動脈波形を例示すると共に該波形に適用する処理の内容を説明する図である。

図 7 4 は、演算処理により得られた橈骨動脈波形と平均化処理により得られた橈骨動脈波形とを重ね表示した波形図である。

図 7 5 は、人体の大動脈起始部の血圧波形の別のモデリング波形図である。

図 7 6 ( a ) は、中枢部血管抵抗 R « と歪率 d との相関関係を示す図である。図 7 6 ( b ) は、末梢部血管抵抗 R , と歪率 d との相関関係を示す図である。図 7 6 ( c ) は、血液の慣性 Lと歪率 d との相関関係を示す図である。

図 7 6 ( d ) は、コンプライアンス Cと歪率 d との相関関係を示す図である。図 7 7 は、歪率 d と 3脈波の関係を示す図である。

図 7 8は、中枢部血管抵抗 R _t と 3脈波の関係を示す図である。

図 7 9 は、末梢部血管抵抗 R _p と 3脈波の関係を示す図である。

図 8 0 は、血液の慣性 Lと 3脈波の関係を示す図である。

図 8 1 は、コンプライアンス Cと 3脈波の関係を示す図である。

図 8 2 は、歪算出手段の他の構成例を示すブロック図である。

図 8 3 は、心電図と R R間隔の関係を示す図である。

図 8 4 は、心電図と脈波との関係を示す図である。

図 8 5 ( a ) は、 R R間隔変動と該変動を搆成する周波数成分の関係を示す図である。

図 8 5 ( b ) は、 R R間隔変動のスぺクトル分析を行った結果を示す図である。図 8 6 は、脈波を測定する際の望ましい刺定態様を示した図である。

図 8 7 は、告知手段として用いられるフイスチャートを示した図である。図 8 8は、ビエゾ素子を用いて振動により告知を行う場合に、告知手段を腕時計内部へ組み込んだ例における腕時計の断面図である。

図 8 9 は、本発明に係る装置が組み込まれた腕時計、及び、当該装置と光通信を行うパーソナルコンビュータを示す図である。

図 9 0 は、本発明に係る装置に組み込んだ入出力ィンタ一フユイス内部に設けられた送信装置の詳細なブロック図である。

図 9 1 は、本発明による診断装置の第 1 の構成を示すプロック図である。

図 9 2 は、同装置の動作を示すフローチャートである。

図 9 3 は、同装置の第 2の構成を示すブロック図である。

図 9 4 は、同装置による循環動態パラメータの表示例を示す図である。

図 9 5 は、同装置による循環動態パラメータの他の表示例を示す図であって、時計の針を用いた表示形態の図である。

図 9 6 は、同装置による循環動態パラメータの他の表示例を示す図であって、循環動態パラメータを表示するための専用の表示面を設けるようにした形態の図である。

図 9 7 は、本発明による脈波のゆらぎを利用した診断装置の構成を示すプロック図である。

図 9 8 は、同装置が組み込まれた腕時計 4 5 0の斜視図である。

図 9 9 は、同装置の図形表示部 2 3へ表示される「 L FZH F」の棒グラフである o

図 1 0 0は、同装置の図形表示部 2 3へ表示される L Fおよび H Fの棒グラフであ。

図 1 0 1 は、同装置の図形表示部 2 3へ表示される R R 5 0の棒グラフである。図 1 0 2は、同装置の図形表示部 2 3へ表示される脈拍数の棒グラフである。図 1 0 3は、同装置において図形表示部 2 3へ表示される「 L FZH F」の過去 —週間の推移を示す折れ線グラフである。

図 1 0 4は、同装置において図形表示部 2 3へ表示される？ぉょび！！の過去 —週間の推移を示す折れ線グラフである。

図 1 0 5は、同装置の他の実施例による腕時計の斜視図である。

図 1 0 6は、同実施例による装置の内部構成を示す図である。

図 1 0 7 ( a ) 〜図 1 0 7 ( b ) は、同実施例におけるガイドメッセージ表示例を示す図である。

図 1 0 8は、本発明によるマイクロポンプ 5 0 1 の構造を示す断面図である。図 1 0 9は、同マイクロポンプ 5 0 1 を駆動するための駆動部の構成を示すプロック図である。

図 1 1 0〜図 1 1 1 は、マイクロポンプ 5 0 1 の動作を説明する図である。

図 1 1 2 は、本発明による投薬制御装置の第 1 の構成を示すブロック図である。図 1 1 3〜図 1 1 4 は、同構成の投薬制御装置による実施例の動作を示すフローチヤ一トである。

図 1 1 5 は、本発明による投薬制御装置の第 2の構成を示すブロック図である。図 1 1 6 ( a ) は、香料吐出による 1 回拍出量 S Vへの効果を示す図である。図 1 1 6 ( b ) は、香料吐出による末梢部血管抵抗 R, への効果を示す図である図 1 1 7〜図 1 2 3 は、香料吐出の制御態様を説明する図である。

図 1 2 4は、本発明による薬物吐出装置の構成を示すブロック図である。

図 1 2 5 ( a ) は、同装置の機械的構成を示す斜視図である。

図 1 2 5 ( b ) は、同装置の機械的構成を示す断面図である。

図 1 2 6 は、本発明による居眠り防止装置の構成を示すブロック図である。図 1 2 7は、同装置が組み込まれた腕時計 7 9 0の斜視図である。

図 1 2 8は、同装置の他の構成例を示すプロック図である。発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。同形態では、当業者が容易に本発明を実施できるように、以下の各章に分割して説明している。

まず第 1聿では、本発明の根幹となる生体状態の周期的変動について実験結果等をも交えながら説明を行っている。次に、脈波の解析を行うには脈波を人体から抽出する手段が必要となってくる。そのために、第 2章では脈波を検出する種々のセンサについて各種のものを説明している。次に、第 3章では、検出した脈波から脈波解析の処理に都合の良いパラメータを取り出す実現手段について説明している。続く第 4章では、脈波から得られる様々な生体の状態に関する説明と、これら生体の状態を得るための脈波波形の解析手法の説明がなされている。さらに第 5章では、人間と装置とのィン夕一フユイスをとるための入力手段，出力手段について、第 6章で紹介する各種の装置に共通に適用できる機器を纏めて説明している。第 6章に記載された各装置では、これら各手段の中から適宜選び出された手段を用いて説明されているが、その大部分は第 5章に記載された他の手段で代替可能である。これは、第 2章の脈波検出部や第 3章の脈波解析手法についても同様である。

そして第 6章では、第 5章までに得られた知見を背景に実現された各種の実施例について詳述している。第 1章生体の状態の周期的変動第 1節概要

脈波等から得られる生体状態に関しては、各測定時点の生体状態だけに着目するのであれば、『第 4章』で詳述するように、各種の脈波解析手法を用いることで多くの知見を得ることができる。

ところが、健康な状態にあっても、実は生体の状態は所定のリズムで変動している。したがって、このような変動リズムを考虔した脈波の解析や診断を行えば、いっそう正確に生体状態を把握できることになると考えられる。こうした生体リズムの観点からの研究として、近年、時間生物学と呼ばれる分野が注目されるに至っている。

循環器系の状態は、ストレスなどの負荷によって変動するのみならず、一定のリズムに従って変動しており、より詳しくは 1 曰を 1周期とした周期性の変動を繰り返すことが報告されている。例えば、最近は突然死が話題となっているが、この突然死の発生確率も 1 曰を 1周期として周期的に変動し、死亡発生確率の高い時間帯と低い時間帯とがあることが報告されている。図 2 は突然死の発生件数の曰内変動を例示したものであり、図 3は急性心筋梗塞の発生件数の曰内変勦を例示したものである。なお、これらのデータは、文献 Mu l l er JE. et a l : Ci rcu l a t i on. 79 : 733〜734. 1989 に掲載されたものである。

これら以外にも、血圧，脈拍数，心拍出量，肺活量，酸素消費量，体温，ホルモンの分泌，中枢神経活動，細胞分裂の時刻，睡眠，脳波，痛覚，体重，狭心症の発生率などがリズム変動していることがわかっており、身体機能の生体リズムは知られているだけで実に 3 0 0以上も存在している。

こうしたリズムは、運動をしたり興 ¾したりして脈拍や呼吸が速くなるとその存在が意識されるようになる。また、体調を崩したり病気になったときなどにもリズムの狂いを明確に自覚できる。また、徹夜をした翌日に調子が悪いのは、睡眠不足もあるが、体温が低下して活動のリズムと体温のリズムが脱同調を起こしたことも原因となっている。さらに、こうしたリズムの異常を端的に感じるのが、いわゆる時差ボケである。時差ボケは、 4時間程度以上の時差のある地点間を航空機などによって短時間で移動したときに起きる症状であって、一国の面積が非常に大きいァメリカなどにあっては、こうした時差ボケも日常的なものである o この時差ボケは、生体内部に存在するある種の時計（生体時計）の ίΤズムが、移動先の外界リズムと同調しなくなったことによって発生するものである。以上から導かれることは、生体の状態が一定のリズムに従った自然な変動を呈するものであるため、ある時刻において診断を行ったとしてもそれのみにより生体の状態を正確に判断することは困難だと言うことである。例えば、ある時刻において患者の診断を行った際に良好な結果が得られたとしても、患者の病状が治癒したためであると断定することはできない。なぜならば、たまたま生体の状態が良好なものとなる時間帯に診断を行ったためにそのような結果が得られた可能性もあるからである。また、ある時刻において患者の診断を行った際に、生体の状態の一例である心拍出量がやや高めであつたとしても、たまたま心拍出量が髙くなる時間帯に診断を行ったためにそのような結果が得られたものであって、その患者の状態について特に危惧すべき点はないという可能性もあるのである。これに対して、生体の状態が常日頃の自然な変化とは異なつた不自然な変化をした場合、例えば心拍出量が下降すべき時間帯に心拍出量が上昇したような場合は、たとえ心拍出量の値自体は正常な範«にあるにしても、生体に何等かの異変が起こっている可能性があり、迅速にこれに対処する必要があるのである。このように、生体のリズム（生体状態の周期的変動）を考虔に入れない診断や治療は意味がないばかりでなく、危険でさえあるとも言える。

以上の諸点を踏まえ、まず本発明者は、人体の脈波から得た生体の状態の周期的振舞について実験を試み、その周期的変動の存在を確認した。そこで以下、生体の状態の周期的変動につき、実験の内容及びその結果の詳紬について説明をおこなう。第 2節循環動態バラメータの日内変動

( 1 ) 実験のための装置構成

実験に使用した装置の構成を図 4 に示す。この図において、脈波検出部 1 6 0 は、被験者の右手首に装着された圧力センサを介して橈骨動脈波形を検出すると共に被験者の上腕部に装着された力フを介して血圧を検出し、橈骨動脈波形を血圧によって校正した波形を表わす電気信号を出力する。また、 1 回拍出量測定部 1 6 1 は、被験者から 1 回拍出量を-測定してその結果を表わす電気信号を出力する。なお、これら各部の詳細は『第 2章第 2節〜第 3節』で説明することとする。また、以上の装置のほか、これらの装置の制御および測定結果の解析を行うパ一ソナルコンピュータ（図示省略）を使用した。また、 1 回拍出量とは、心臓から 1 回の拍により流出される血液の量である。

( 2 ) 測定条件

健常成人男性 1 3名（年齢 2 1 ± 9 ) を対象として、 2 曰間 3 6時間にわたり同一施設内で同じ行動を取らせた。また、気温は 2 4 . 0〜2 4 . 5で、湿度は 4 0〜5 0 %に保った。

また、図 5 に実験のスケジュールを示す。この図に示すように食事は正午および午後 6時に与え、二日間同じメニューとして、 1 曰当たり約 1 7 0 O Kca lの食事を与えた。就寝は深夜 0時，起床は翌朝 6時として 6時間の睡眠を取らせ、 2 時間ごとに橈骨動脈波形および 1 回拍出量の測定を行った。

測定に際し、被験者には、測定前 1 5分間安静座位をさせ、刺定中は安静座位にて 0 . 2 5 H zのメトロノームに合せた定常呼吸をさせた。そして、測定開始後、 2 0秒， 3 0秒， 4 0秒， 5 0秒後からの 1 0心拍をもとにして 1拍分の平均加算波形を求めて、以下に説明する解析の対象とした。

( 3 ) 解析

本発明者は、人体の循環動態パラメータが四要素集中定数モデルを構成するものと想定し、この四要素集中定数モデルの各素子がどのような時間的変化をするかを確認することとし、各被験者から測定された橈骨動脈波および 1 回拍出量に対応した循環動態パラメータの値を求めた。なお、四要素集中定数モデルとは、

『第 4章第 1 節』で詳述するように、人体の循環系を置き換えた電気的モデルを指している。この電気的モデルは、抵抗 R _c , R p , 静電容量 C , インダクタンス L の各素子で構成されており、これらが人体の循環系の状態を表わす循環動態パラメータに相当している。

( 4 ) 結果

①第 1 曰目と第 2 日目の比較

図 6 に四要素集中定数モデルの各素子 R _c， R p , C , L の値の 2 日間にわたる時間的変化の様子を示す。図中、黒丸印のプロットは第 1 曰目に採取された被験者 1 3名についての各素子の値の平均値を表わし、四角丸印のプロットは第 2 曰目に採取された各素子の値の平均値を表わしている。図 6 によれば、四要素集中定数モデルの各素子の値は、第 2 曰目においても第 1 曰目とほぼ同じ時間的変化をすることがわかる。

②曰内変動のリズム解析

血管抵抗 R _e に関する 1 3名の被験者の平均値の時間的変化のリズム解析を行つた。この結果を図 7 に示す。同図に示すように、抵抗 R _e の曰内変動波形は、周期が 2 0時間前後の基本スぺクトルぉよびその高調波スぺクトルからなる。また図示は省略したが、抵抗 R *と同様に他の素子 R ,， C , Lの曰内変動波形の基本スペクトルも 2 0時間前後の周期となつている。

—方、図 8は被験者各々について、四要素集中定数モデルの各素子 R _e , R _p , C , Lの曰内変動波形の基本波スペクトルの波形を表わしたものである。これらの図から、循環動態パラメータの曰内変動は振幅，位相の両方において個人差があることがわかる。

他方、図 9 は四要素集中定数モデルの各素子 R «， R _f , C , L の各々について、被験者 1 3名の平均値と、リズム解析により得られた基本波スぺクトルおよび第 2 ¾波スぺクトルを合成した曰内変動波形とを対比して示したものである。

③循環動態の曰内変動の特徴

以上の実験結果によれば、循環動態パラメータ R _c， R , C , Lの曰内変動波形には個人差があるものの、いずれの被験者のものも共通の特徴を有していると言える。すなわち、 R _e , R p , Lの値は朝方が大きく、昼にかけて徐々に減少し、夕方小さなピークが生じた後再び上昇する。また、 Cの値は曰内の前半は高めで、後半において減少する傾向がある。第 3節循環動態パラメータの年内変動

曰内変動に加えて、循環動態パラメータは 1年を周期とした緩やかなリズム変動（年内変動）をしている。例えばコンプライアンス Cは夏には高くなり、冬には低くなる。図 1 0 は循環動態パラメータの年内変動の一例を示すグラフであり、図 1 1 は中枢部の粘性抵抗のスぺクトル解析の結果を示すグラフである。第 4節脈波のスペクトルの曰内変動

脈波波形に対して周波数解析を行い、そのスぺクトルを観察すると、上述した循環動態パラメータと同様に曰内変動があることがわかつた。本発明者の実験によれば、特に、第 4調波の位相（脈波の立ち上がりを基準とした位相）が体調変化に応じて大きく変化することがわかっている。

図 1 2 ( a ) 〜図 1 2 ( c ) は、それぞれ脈波の第 2調波，第 3調波，第 4闋波の位相の曰内変動例を示すグラフである。また、図 1 3 ( a ) は第 3調波の振幅の曰内変動の一例を示し、図 1 3 ( b ) は第 3調波の正規化振幅の曰内変動の —例を各々示している。第 5節まとめ

以上説明したような生体の状態の指標の周期的変動に基づいて人体の状態を把握することで、生体の状態を非常に正確に把握することが可能になると共に、体調の異常を検出することが可能となる。

なお、ここでは生体の状態として循環動態パラメ一タゃ脈波波形の周波数解析から得られるスぺクトルを取り上げたが、今までに説明してきた様々な生体の状態についても同様に曰内変動や年内変動があるものと考えられる。第 2章脈波検出部と 1 回拍出量測定器

この章では、本発明に係る各種の装置が脈波測定に用いている様々なセンサ（脈波検出部）について説明する。また、後述する脈波の解析，解析結果に基づいた診断では 1 回拍出量が必要となる場合が生じてくる。この 1 回拍出量は脈波と —緒に計測するようにしているため、その意味および測定手法についてもここで説明することにする。第 1節脈波検出部第 1項 · 歪ゲージを用いた脈波センサ

( 1 ) 試作品 1

まず、本発明者は図 1 4 ( a ) に示す脈波センサを試作した。図示の例にあつては、線状の歪ゲージ 1 -1〜 1 -4が手術用のゴム手袋 5 の指腹部分に並列に固着されている。このゴム手袋 5 を一方の手に装着し、その手の指先を他方の腕に押し当てて各歪ゲージ 1 -1〜 1 -4の抵抗値を測定すれば、脈波を検出できる。

( 2 ) 試作品 2

次に、図 1 4 ( b ) に示す脈波センサを試作した。試作品 1 に示す脈波センサでは指の長さ方向の歪だけを測定しており、単に脈の強弱を測定するのであればこの構成で充分である。これに対し、同図の脈波センサは、指腹の長さ方向のみならず幅方向の歪を検出するものである。図示の例にあっては、ゴム手袋 5の指腹部分に帯状の歪ゲージ 2 -1〜 2 -4が並列に固着されており、これら歪ゲージ 2 -1〜 2 -4は一体に形成されている。

( 3 ) 改良された脈波センサ

ところで、試作品 2の構成にあつては各歪ゲージ 2 -1〜 2 -4が一体に形成されており、歪ゲージ相互間に干渉が生じる可能性もある。以上のことから、本発明者はさらに以下に述べるセンサを開発した。このセンサは、指の幅方向の圧力分布を検出することが可能であり、高精度な脈波検出を容易に行うことができる。図 1 5 に改良後の脈波センサの平面図を示す。この図において 3 -1〜 3 -4は細帯状の歪ゲージであり、ゴム手袋 5の指腹部分において長さ方向に平行に配置されている。なお、ゴム手袋 5の厚さは約「 2 0 0 〃 m」であり、歪ゲージ 3 -1〜 3 -4をゴム手袋 5 に固着する手段としては一般のゲ一ジ用接着剤で良い。

ここで、歪ゲージ 3 -1〜 3 -4の詳細について説明する。歪ゲージ 3 -1〜3 -4は薄ゲージであり、ゲージ率「 2. 1 」，抵抗「 1 2 0 Ω」，幅（ D) 「 2. 8 m m」，長さ（ L。）「 9. 4 mm」，厚さ「 1 5 m」である。また、歪ゲージ 3 -1〜3 -4 全体の幅（M。）は、診断者の指を被験者の腕に軽く押し当てた場合の接触幅に対応して約「 1 2 mm」に設定されている。したがって、各ゲージ間の間隔（ S ) は約「 0. 2 7 m m」になる。

〔変形例〕 ①歪ゲージの数量

( a ) 上記ではそれぞれの指ごとに「4」の歪ゲージを設けたが、歪ゲージの数は「4」に限定されない。例えば、図 1 6 に示すように「 5」以上の歪ゲージを設けることにより、一層信頼性の高い脈波検出が可能になると考えられる。これとは逆に、歪ゲージの数は「 4」以下にしてもよい。

②歪ゲ一ジの特性

歪ゲージ 3 -1〜 3 -4の各種仕様について述べたが、歪ゲージ 3 -1〜 3 -4は上述した仕様に限定されない。例えば、ゲージ率は Γ 2. 1 」以外にも種々の値を取り得ることは言うまでもないことであり、歪ゲージ 3 -1〜3 -4の寸法についても測定可能な範囲で種々の変更が可能であつて、例えば以下のようなものがある。，図 1 7は脈波センサをゴム手袋に装着した様子を示している。同図において 5 は上述した手術用のゴム手袋であり、その第二指，第三指および第四指の各第一筋の指腹部に歪ゲージ 4 -1〜 4 -3が接着されている。この例においては上述した歪ゲージとは異なる仕様のものを用いている。すなわち歪ゲージ 4 -1〜4 -3は薄ゲージであり、ゲージ率「 1 7 0」，抵抗「 2 Κ Ω」，幅「 0. 5 mm」，長さ「 4 mmJ である。各歪ゲージ 4 -1〜 4 -3は、「 4 mm x 1 l mm」のフレキシブルな薄板ベース上に固定されており、該薄膜ベースとともにゴム手袋 5 に接着されている。

このセンサを用いることによって、脈波とともに指の押圧力を検出することが可能となる。また、ゴム手袋にセンサを装着した構成としているから、センサによる計測と診断者の触覚に基づく診断とを同時に行うことができる。

③歪ゲ一ジの構造

図 1 5では、所定の間隔を隔てて歪ゲージ 3 -1 ~ 3 -4をゴム手袋 5 に接着する必要があるため製造が煩雑である。そこで、歪ゲージは図 1 8 に示すように構成してもよい。この図において、 6 は格子状に形成された薄膜フィルムであり、各格子に歪ゲージ 7 -1〜 7 -4がそれぞれ固着されている。また、各格子の端部は、各歪ゲージのリード線 7 -la〜 7 -4aが設できる程度に幅狭になっている。

このような構成によれば、単に薄膜フィルム 6 をゴム手袋 5 に接着することによって、所定の間隔を隔てて歪ゲージ 7 -1〜 7 -4を配置することが可能になる。また、各歪ゲージ 7 -：!〜 7 -4間において薄膜フィルム 6 は打抜かれており、しかも各格子の幅は端部において狭くなつているから、薄膜フイルム 6を介した各歪ゲージ 7 - 1〜 7 -4の相互干渉を防止することが可能である。

④歪ゲージの取り付け位置

歪ゲージなどの脈波センサは、観者の手に装着するだけでなく測定治具などに取り付けてもよい。すなわち、測定治具を被験者の脈等に装着させて測定を行うように構成してもよい。さらに、脈波センサをロボットハンド等に取り付け、口ボットによる自動測定を行うようにすることもできる。第 2項歪ゲージ脈波センサ用の脈波検出部

以下では、『第 1項』で説明した歪ゲージからなる脈波センサを用いて脈波の検出を行う脈波検出部について説明する。

(第 1実施例〉

〔回路の構成〕

歪ゲージ 3 - 1〜 3 -4を用いた脈波検出部の構成を図 1 9を参照して説明する。この図において、歪ゲージ 3 - 1と抵抗器 1 2 とは直列に接铳され、電源 1 1 によつて所定の直流電圧 Eが印加されている。したがって、歪ゲージ 3 - 1の両端には、これら抵抗の抵抗比に応じた電圧 V i が発生する。また、 1 3 は直流遮断フィルタであり、電圧 V iの直流成分を除去して出力する。

直流遮断フィルタ 1 3の出力信号は増幅器 1 4を介して増幅され、遮断周波数力 s 「 2 0 H z」の低域通過フィルタ 1 5 を介して出力電圧 V oが取り出される。なお、図 1 9 は上述した歪ゲ一ジ 3 - 1に対する装置であるが、他の 3つの歪ゲ —ジ 3 - 2 ~ 3 -4についても同様の回路がそれぞれ設けられることになる。

〔回路の動作〕

まず、回路が正しく動作するように、予めゴム手袋 5 を片手に装着して脈波検出箇所に押し当てておく。この状態において、脈動に応じて歪ゲージから各々電圧 V iが出力される。これらの鼋圧 V iは、対応する直流遮断フィルタ 1 3 によつてそれぞれ直流成分が除去され、さらに各々対応する増幅器 1 4 , 低域通過フィルタ 1 5を介してそれぞれ出力される。〔変形例〕

①温度ドリフトの補正

図 1 9の回路においては、歪ゲージ 3 -1の両端に現れる電圧 V i を直接測定することにより脈波を検出したが、歪ゲージ 3 -1を一辺とするプリッジ回路を構成し、このブリツジ回路の対角に現れる電圧を検出することにより脈波を検出してもよい。すなわち、歪ゲージ 3 -1と、これと同一の抵抗温度係数を有する 3つのの薄膜状抵抗器とをゴム手袋 5に固着してプリッジ回路を構成することによって、体温等による温度ドリフトを補正することができ、感度も向上させることが可能である。

②歪ゲ一ジへの電流供給

図 1 9の回路においては、歪ゲージ 3 -1に連続的に電流を供給したが、歪ゲージ 3 -1に供給する電流は断続的なものであってもよい。すなわち、この図の回路によれば、電圧 Vi の周波数成分のうち最終的に脈波として検出されるものは「 2 0 H zj 以下の成分のみであるから、例えば「 4 0 Hz」の周波数でサンブリングした結果によつても充分に脈波を再現することが可能である。

このように、歪ゲージ 3 -1に供給する電流を断続的なものにすると、消費電力を低減させることが可能であるから、特に携帯用機器に用いて好適である。

(第 2実施例〉

以下では、図 1 7 に示した歪ゲージにより脈波の検出を行う脈波検出部について説明することとする。

〔回路の構成〕

本実施例による回路の構成を図 2 0を参照して説明する。 2 1 は定電流源であり、上述した歪ゲージ 4 -1に定電流を供給する。これにより、歪ゲージ 4 -1の両端にはその物理的な歪に応じた電圧 V,が発生する。この電圧 V,は D Cアンプ 2 2を介して増幅され、直流遮断回路 2 3 と平均化回路 2 5 に供給される。

D Cアンプ 2 2から出力される電圧は、「 V。 + V _e+ A V」として表現することができる。ここで、電圧 V。はゴム手袋 5を手に装着した際に発生する霍圧 , 電圧 Va は指を腕に押圧した際の押圧力によって発生する電圧，電圧 Δ νは脈圧によつて生ずる交流電圧である。直流遮断回路 2 3 にあっては、電圧 V 。， V _βおよび Δ Vのうち直流成分である前二者が除去され、交流成分である電圧 Δ Vすなわち脈波信号が出力される。この脈波信号は、遮断周波数が「 2 0 Η ζ 」の低域遮断フィルタ 2 4を介して雑音が除去された後に当該低域遮断フィルタ 2 4から出力される。

—方、平均化回路 2 5にあっては、電圧「V。十 ν。 + Δ ν」の極大値が検出され、一の極大値が発生した後に次の極大植が発生するまでを一周期として、数周期にわたって電圧「V。 + ν «! + Δ ν」が平均化される。これによつて、交流成分である電圧 Δ Vが除去され、直流成分である電圧「V。 + V _e」が出力される。

2 6 はレベル記憶回路であり、スィッチ 2 6 aが押下されると、その時点における平均化回路 2 5 の出力電圧レベルを記憶し、以後記憶したレベルの霜圧を継続的に出力する。

2 7 は減算器であり、平均化回路 2 5 の出力電圧からレベル記憶回路 2 6 の出力電圧を減算して、減算結果を出力する。

なお、脈波検出とは直接関係しないが、 2 8は周知の血圧計であって、被験者から血圧を測定する必要のある場合に、カフ帯 S 2を介して血圧を測定して出力する。

また、符号 2 1〜符号 2 7 の各部品は、図 1 7の歪ゲージで言えば歪ゲージ 4 - 1に対応して設けられたものであるが、実際には歪ゲージ 4 - 2 , 4 - 3に対応して同様の回路が設けられている。

〔回路の動作〕

ゴム手袋 5を装着すると、 D C アンプ 2 2からは電圧 V。が出力される。この状態でスィッチ 2 6 a を押下すると、電圧 V。がレべル記億回路 2 6 に記憶される。次に、ゴム手袋 5 を装着したまま腕に指先を押圧すると、平均化回路 2 5から電圧（V。 + V «> ) が出力されるから、減算器 2 7を介して押圧力に対応する電圧 V , が出力される。また、これと同時に、直流遮断回路 2 3，低減遮断フィルタ 2 4を順次介して脈波に対応する電圧 Δ Vが出力される。第 3項光電式（光学式）脈波センサ ( 1 ) 構成及び動作

光を用いた脈波センサの一例として光電式脈波センサがあり、図 2 1 はこの光霍式脈波センサ 3 1 の構成を示している。同図において、発光素子 3 2 は波長 9 4 0 n mの赤外線発光ダイォードなどから構成され、光センサ 3 3 はフォトトランジスタなどから構成される。

赤外線発光ダイオード 3 2から放射された光は、光電式脈波センサ 3 1が接触する皮廣直下を通る血管内の赤血球のへモグロビンにより吸収され、皮下組接などから反射されてくる反射光の光量が変化する。この反射光は光センサ 3 3 によつて受光され、光電変換された結果として脈波検出信号 Mが得られる。

( 2 ) 低電力化

この脈波センサを例えば電池式腕時計に組み込む場合、消費電力を低く抑えるためには、脈波を測定する必要があるときのみ光電式脈波センサ 3 1 の電源を駆動させることが望ましい。このため、脈波センサに電源を供給するライン上には、図 2 1 の符号 S Wに示すようなスイツチが設けられている。そして、図示しないスィッチ駆動回路が、これら各スィッチのオン/オフ状態を切り換えて、センサ等に断続的に電源を供給している。

例えば、電池式腕時計が通常の腕時計としてのみ動作している間は、スィッチ S Wはオフ状態にされ、光電式脈波センサ 3 1 には電源が供給されない。一方、脈波の測定が必要となった場合には、スィッチ S Wがオン状態にされて、光電式脈波センサ 3 1 に電源が供給される。

図 2 2 ( a ) は、各スィッチのオンォフ状態を切り換えるタイミング信号として、脈波を測定するときのモード（図では解析モードと表記してある）においてのみ" H " (ハイレベル）状態となる信号を示すものである。同図において、非解析モードの間（すなわち、電池式腕時計が通常の腕時計としてのみ動作している間）、このタイミング信号は" L " (ローレベル）状態となり、スィッチ S Wはオフ状態にされてセンサには霪源が供給されない。一方、解析モードとなると、このタイミング信号は" H " 状態となり、スィッチ S Wがォン状態にされてセンサに電源が供給されるようになる。その後に解析モードが終了すると、このタイミング信号は再び" L " 状態となり、スィッチ S Wがオフ状態にされてセンサには電源が供給されなくなる。

使用者が腕時計を装着する全体の時間から見て脈波測定の時間が短時間であれば、上記のようなタイミング信号に基づいてセンサに霪源を供給することによつて、脈波の測定が必要なときのみセンサに電流が供給され、腕時計全体から見た消費電力を相当程度低減することができる。

( 3 ) 変形例

①信号対雑音（ S N ) 比を考虔した場台には、発光素子に用いる発光ダイォードとしては青色光のものであればいっそう好ましい。

②さらなる節電対策として、図 2 2 ( b ) に示すように、解析モードにおいて、実際に脈波検出信号を取り込むときのみ" H " 状態となるようなパルス信号のタィミングに基づいてスィツチ S Wのオンオフ状態を切り換えても良い。

③解析モードであるか否かにかかわらず、センサからの検出信号が使用されるときのみ" H " 状態となるようなパルス信号のタイミングに基づいてスィツチ S W のオンォフ状態を切り換えるようにしても良い。第 4項圧力式の脈波センサ

以下では、脈波センサを携帯機器と組み合わせた脈波検出部の説明を行う。なお、実際には以下に説明する形態に限られるものではなく、その他の曰常身の回りにあるものに組み込むことも可能である。

この項では、圧力式のセンサを腕時計と組み合わせた形態について図 2 3 を参照して説明する。この図において、 4 0 は腕時計， 4 1 は腕時計の本体， 4 2 〜 4 3 は各種の表示を行うための表示部である。また、 4 4 〜 4 6 はボタンであり、これらの機能は後述する各種装置によってそれぞれ異なるため、各装置を説明する際に個別に説明する。さらに、 4 7 は圧力センサ， 4 8 は取り付け具であつて、圧力センサ 4 7 と取り付け具 4 8が脈波を検出するための脈波検出部を構成する。

圧力センサ 4 7 は取り付け具 4 8 の表面に取り付けられており、取り付け具 4 8 は時計バンド 4 9 に摺動自在に取り付けられている。そして、腕時計 4 0を手首に装着することで、圧力センサ 4 7が適度な圧力で橈骨動脈部へ押し当てられるようになっている。この圧力センサ 4 7 は、例えば歪ゲージによって構成されており、圧力センサ 4 7 の両端に設けられた端子（図示略）から橈骨動脈波形を表す脈波信号がアナログ量で得られる。この脈波信号は、時計バンド 4 9内に埋め込まれた信号線（図示略）を介して腕時計の本体 4 1 に内蔵された装匱の主要部へ出力される。第 5項押圧式の脈波センサ

( 1 ) 構成及び動作

本項では、押圧式の脈波センサを用いた脈波検出部を腕時計と組み合わせた形態について説明する。図 2 4 はこの脈波検出部の機械的構成を示している。この図において、符号 5 0 は腕時計の本体であり、指当て部 5 1 および各種のボタンや表示部が設けられている。この指当て部 5 1 には、使用者が腕時計を装着していない側の手の例えば第二指の指尖部を押し当てるようになつている。また、表示部 5 2 , 5 2 a , 5 2 bやボタン 5 3〜 5 5の機能は脈波センサが用いられる装置毎に異なる。なお、図 2 4における矢印は表示部の視野方向を意味している一方、図 2 5 はこの脈波検出部のより詳細な構成を示している。この図において、指当て部 5 1 の裏側には、光電式脈波センサ 5 6および歪ゲージ 5 7が設けられている。この光電式脈波センサ 5 6は上述した構成を有するものであって、脈波検出信号 Mを出力する。また、歪ゲージ 5 7 の抵抗値は歪みに応じて変化するので、指当て部 5 1 を介して押圧される使用者の指の押圧力に応じた圧力信号 Pが検出される。

この圧力信号 Pは、光電式脈波センサ 5 6から得られる脈波検出信号 Mの値が最大となるように、使用者が指の押圧力を調節するために用いられるものである。つまり、脈波検出部に接統された装置が圧力信号 Pを取り込み、指の押圧力が適切な押圧力の範囲内かどうかを表示することで、押圧力を当該範囲内に収めるように使用者が指の押し加減を調節するようになっている。

( 2 ) 変形例

①押圧力の検出手段としては歪ゲージに限るものではなく、指当て部 5 1 をパネによる可動機構とし、このパネの伸縮度から押圧力を検出しても良い。

②指当て部 5 1 に押し当てる部位は手指の指尖部に限るものではなく、足指やその他の末端部を同様に押圧刺定しても良い。

③腕時計の本体 5 0の褰面に窓を設け、ブラスチック板などを挟んで、この窓から光電式脈波センサ 5 6 を露出させるようにしても良い。こうすると、本体 5 0 の襄面に取り付けた上記ブラスチック板に接触する皮廣直下を通る血管の脈波が得られる。

④上述したように、光電式脈波センサ 5 6 には低消費電力化のためのスイッチを設けたが、歪ゲージ 5 7についても同様のスィッチを設けた構成とすれば、同様に低消費電力化が可能となる。第 6項腕時計以外の携帯機器と組み合わせた脈波検出部

上記では、腕時計と組み合わせた場合について説明したが、これ以外にも本項で説明するような携帯機器との組み合わせが考えられる。

( 1 ) ネックレス型の脈波検出部

ここでは、光電式脈波センサをアクセサリー（装身具）と組み合わせた場合について説明する。ここでは、アクセサリーの一例として図 2 6 に示すネックレスを取り上げる。この図において、 6 1 はセンサパッドであって、たとえばスポンジ状の緩衝材で構成される。センサパッド 6 1 の中には、光電式脈波センサ 6 2 が皮廣面に接触するように取り付けられている。これにより、このネックレスを首にかけると、光電式脈波センサ 6 2が首の後ろ側の皮廣に接触して脈波を測定することができる。

また、中空部を有する本体 6 3 には、この脈波検出部を組み込んだ装置の主要部分が組み込まれている。この本体 6 3 はブローチ様の形状をしたケースであつて、その前面には例えばグラフィック表示部やボタンが設けられている。なお、これらの表示部 6 4やボタン 6 5， 6 6 の機能は脈波検出部が組み込まれる装置毎に異なる。

また、光電式脈波センサ 6 2 と本体 6 3 はそれぞれ鎮 6 7 に取り付けられており、この鑌 6 7 の中に埋め込まれたリード線（図示略）を介して電気的に接続されている。 - 〔変形例〕

①アクセサリ一は、ネックレス以外のものであっても良い。

②後述するように、この形態を薬物の吐出に用いる場合は、図 2 7 に示すように、本体 6 3の前面に薬物の噴射孔 6 8 , 6 9を取り付ける。あるいは、薬物の噴射孔 6 8， 6 9を本体 6 3の襄側に取り付けて、薬物を皮廣に直接吐出するように構成しても良い。

③後述するように、この形態を投薬に用いる場合は、図 2 8に示すように、本体 6 3の前面に薬物投与のためのチューブ 7 0 T， 7 0 Τを介して注射針 7 1， 7 1 を取り付ける。

④噴射孔 6 8 , 6 9やチューブ 7 0 Τや各種のボタンなどは本体 6 3のどこに取り付けてあっても良い。

⑤後述する各種の装置では、使用者の体動を測定する目的で加速度センサが用いられる。そこで、加速度センサを光霪式脈波センサ 6 2 に隣接されて取り付けるようにしても良い。

( 2 ) 眼鏡型の脈波検出部

ここでは、光電式脈波センサを眼鏡と組み合わせた場合について説明する。なお、この眼鏡の形態では、使用者に対する告知手段としての表示装置も一緒に組み込まれた構造になっている。したがって、脈波検出部として以外に表示装置としての機能についても併せて説明する。

図 2 9は、脈波検出部が接続された装置を眼鏡に取り付けた様子を表わす斜視図である。図のように、装置本体は本体 7 5 a と本体 7 5 bに分かれ、それぞれ別々に眼鏡の蔓 7 6 に取り付けられており、これら本体が蔓 7 6内部に埋め込まれたリード線を介して互いに電気的に接続されている。

本体 7 5 a は表示制御回路を内蔵しており、この本体 7 5 a のレンズ 7 7側の側面には全面に液晶パネル 7 8が取り付けられ、また、該側面の一端には鏡 7 9 が所定の角度で固定されている。さらに本体 7 5 a には、光源（図示略）を含む液晶パネル 7 8 の駆動回路と、表示データを作成するための回路が組み込まれている。この光源から発射された光は、液晶パネル 7 8を介して鏡 7 9で反射されて、眼鏡のレンズ 7 7 に投射される。また、本体 7 5 bには、装置の主要部が組み込まれており、その上面には各種のボタンが設けられている。なお、これらボタン 8 0， 8 1 の機能は装置毎に異なる。

—方、光電式脈波センサを構成する赤外線発光ダイオードおよび光センサ（図 2 1 を参照）はパッド 8 2 , 8 3 に内蔵されると共に、パッド 8 2 , 8 3を耳朶へ固定するようになつている。これらのノッド 8 2 , 8 3 は、本体 7 5 bから引き出されたリード線 8 4 , 8 4 によって電気的に接続されている。

〔変形例〕

①本体 7 5 a と本体 7 5 bを接続するリード線は、蔓 7 6 に沿って這わせるようにしても良い。

②本体部分を本体 7 5 a と本体 7 5 bの 2つに分けたが、これらを一体化して構成しても良い。

③この形態を薬物吐出に用いる場合は、図 3 0に示すように、本体 7 5 bの上面などに薬物の噴射孔 8 6， 8 7を取り付けるようにしても良い。

④この形態を香料吐出装置に応用する場合、噴射孔 8 6 , 8 7 を本体 7 5 bの頭部側の側面へ取り付けるようにして、香料を皮虜へ吐出するように構成する。

⑤この形態を投薬に用いる場合は、図 3 1 に示すように、本体 7 5 の上面などに薬物投与のためのチューブ 8 8 T , 8 8 Tを介してその先に注射針 8 9， 9 0 を取り付ける。

⑥噴射孔 8 6 , 8 7 やチューブ 8 8 Tや各種ボタンなどは本体 7 5 bのどこに取り付けてあっても良い。

⑦鏡 7 9 については、使用者が液晶パネル 7 8 と鏡 7 9 との角度を調整できるように可動式としても良い。第 7項指の付け根にセンサを取り付けた腕時計型の脈波検出部

脈波検出部を腕時計と組み合わせた場合において、脈波センサ自体を指の付け根に装着した形態について図 3 2 ~図 3 4 を参照して説明する。

まず、本発明者によって実用化されている腕時計の詳細な構造例を説明する。図 3 2 に示すように、この脈波検出部に接続される装置は、腕時計構造を有する装置本体 1 0 0 , この装置本体 1 0 0 に接続されたケーブル 1 0 1 , このケープル 1 0 1 の先端側に設けられたセンサュニット 1 0 2から構成されている。装置本体 1 0 0には、腕時計の 1 2時方向から使用者の腕に巻き付いて、腕時計の 6時方向で固定されるリストバンド 1 0 3が取り付けられている。この装置本体 1 0 0は、このリストバンド 1 0 3 によつて使用者の腕から着脱自在となつている。

また、センサユニット 1 0 2 は、センサ固定用バンド 1 0 4 によつて遮光されており、使用者の人指し指の付け根〜第 2指関節の間に装着されている。センサュニット 1 0 2をこのように指の付け根に装着すると、ケーブル 1 0 1 が短くて済む上、例えば運動中であってもケーブル 1 0 1 が使用者の邪魔にならない。また、掌から指先までの体温の分布を計測してみると、周囲の温度が低い場合には、指先の温度は著しく低下するのに対して指の付け根の温度は比較的低下しない。したがって、指の付け根にセンサユニット 1 0 2 を装着すれば、寒い曰に屋外で運動した場合であつても正確な計刺が可能である。

—方、腕時計の 6時の方向の表面側には、コネクタ部 1 0 5が設けられている。このコネクタ部 1 0 5にはケーブル 1 0 1 の端部に設けられたコネクタビース 1 0 6が着脱自在に取り付けられており、コネクタビース 1 0 6をコネクタ部 1 0 5から外すことにより、本装置を通常の腕時計ゃストツプウォッチとして用いることができる。なお、コネクタ部 1 0 5を保護する目的から、ケーブル 1 0 1 とセンサュニット 1 0 2をコネクタ部 1 0 5から外した状態では所定のコネクタカバーを装着する。このコネクタカバーは、コネクタビース 1 0 6 と同様に構成された部品から電極部などを除いたものが用いられる。

このように構成されたコネクタ構造によれば、コネクタ部 1 0 5が使用者から見て手前側に配置されることとなり、使用者にしてみれば操作が簡単になる。また、コネクタ部 1 0 5が装置本体 1 0 0から腕時計の 3時の方向に張り出さないために、運動中にも使用者が手首を自由に動かすことができ、使用者が運動中に転んだとしても手の甲がコネクタ部 1 0 5 にぶつからない。

次に、図 3 2 におけるその他の部品について図 3 3 を参照して説明する。図 3 3 は、本態様における装置本体 1 0 0 の詳細を、ケーブル 1 0 1 やリストバンド 1 0 3を外した状態で示したものである。ここで、同図において、図 3 2 と同一の部品には同一の符号を付してありその説明を省略する。

図 3 3 において、装置本体 1 0 0 は樹脂製の時計ケース 1 0 7を具備している。時計ケース 1 0 7 の表面には、現在時刻や日付に加えて、脈拍数などの脈波情報をデジタル表示するための液晶表示装置 1 0 8が設けられている。この液晶表示装置 1 0 8は、表示面の左上側に位置する第 1 のセグメント表示領域 1 0 8 -1 , 右上側に位置する第 2のセグメント領域 1 0 8 -2 , 右下側に位置する第 3 のセグメント領域 1 0 8 -3 , 左下側に位置するドット表示領域 1 0 8 -Dから構成されている。

ここで、第 1 のセグメント領域 1 0 8 - 1には日付，曜日，現在時刻などが表示される。また、第 2のセグメント領域 1 0 8 -2には各種の時間測定を実施するにあたつて経過時間などが表示される。また、第 3 のセグメント領域 1 0 8 -3には脈波の測定において計測された各種の計測値などが表示される。さらに、ドット表示領域 1 0 8 -Dには各種の情報をグラフィック表示することが可能であるとともに、ある時点において装置がどのようなモードにあるかを表わすモード表示，脈波波形の表示，棒グラフ表示などの様々な表示が可能である。

なお、ここで言うモードには、時刻や日付を設定するためのモード，ストップゥォツチとして使用するためのモード，脈波の解析装置や診断装置として動作するためのモードなどがある。これらモードゃ上述した各表示領域に表示される内容は用途によつてそれぞれ異なるので、必要に応じて説明することとする。

—方、時計ケース 1 0 7 の内部には、液晶表示装置 1 0 8で表示するための信号処理等を行う制御部 1 0 9が内蔵されている。この制御部 1 0 9は、 C P U ( 中央処理装置）， R A M (ランダムアクセスメモリー）， R O M ( リードオンリ —メモリ一）などから構成される一般的なマイクロプロセッサやワンチッブマイコンなどで良い。また、この制御部 1 0 9 は計時を行うための時計回路を含んでおり、液晶表示装置 1 0 8には通常の時刻表示が可能であるほか、ストップゥォツチとして動作するモードではラップタイム，スプリットタイムなどの表示が可能となっている。

他方、時計ケース 1 0 7 の外周部と表面部には、ボタンスィッチ 1 1 1 〜 1 1 7 が設けられている。以下に、これらボタンスィッチの機能の一例を示すが、これらの機能に関しては腕時計と組み合わせられる装置毎にその機能が異なる。まず、腕時計の 2時の方向にあるボタンスィッチ 1 1 1 を押すと、当該ボタンの押下時点から 1時間を経過した時にァラーム音が発生する。

腕時計の 4時の方向にあるボタンスィッチ 1 1 2 は、装置が有する各種モードの切り換えを指示するためのものである。

腕時計の 1 1 時方向にあるボタンスィッチ 1 1 3 を押すと、液晶表示装置 1 0 8の E L ( E l ec t ro Lum i nescence) バックライトが例えば 3秒間点灯して、しかる後に、自動的に消灯する。

腕時計の 8時方向にあるボタンスィッチ 1 1 4 は、ドット表示領域 1 0 8 -Dに表示すべきグラフィック表示の種類を切り換えるためのものである。

腕時計の 7時方向にあるボタンスィッチ 1 1 5 を押すことによって、時刻，曰付を修正するモードで、時分秒，年月日， 1 2 / 2 4時間表示切り換えの何れを設定するのかを切り換えることができる。

液晶表示装置 1 0 8の下側に位置するポタンスィッチ 1 1 6 は、上記の時刻，日付を修正するにあたって設定値を 1ずつ繰り下げるのに使用されるほか、ラッブを計刺する場合において、各ラップを制御部 1 0 9へ教示するためのスィツチとしても使用される。

液晶表示装置 1 0 8 の上側に位置するボタンスィッチ 1 1 7 は、脈波の解析装置や診断装置としての動作を開始停止する指示を行うために使用される。また、このボタンスィッチは上記の時刻， S付の修正モードにおいて設定値を 1 ずつ繰り上げるのに使用されるとともに、各種の経過時間測定の開始/停止の指示を行うためにも使用される。

また、この腕時計の電源として用意されているのは、時計ケース 1 0 7 に内蔵されたボタン形の霜池 1 1 8であって、図 3 2 に示すケーブル 1 0 1 は電池 1 1 8からセンサュニット 1 0 2 に電力を供給し、センサュニット 1 0 2 の検出結果を制御部 1 0 9 に送出する役割を果たしている。

また、この腕時計は自身が備える機能を增やすに伴って、装置本体 1 0 0 を大型化する必要が生じてくる。しかし、腕に装着されるという制約があるために装匱本体 1 0 0 を腕時計の 6時の方向や 1 2時の方向には拡大することができない。そこで、本形態においては、腕時計の 3時の方向及び 9時の方向における長さ寸法が、 6時の方向及び 1 2時の方向における長さ寸法よりも長い横長の時計ケース 1 0 7 を用いることとしている。

また、本形態では、リストバンド 1 0 3を 3時の方向側に偏つた位置で時計ケース 1 0 7 に接铳している。また、リストバンド 1 0 3から見た場合に、腕時計の 9時の方向に大きな張り出し部分 1 1 9を有するが、かかる大きな張り出し部分は腕時計の 3時の方向には存在しない。したがって、横長の時計ケース 1 0 7 を用いたわりには、使用者が手首を曲げることができ、使用者が転んでも手の甲を時計ケース 1 0 7 にぶつけることがない。

また、時計ケース 1 0 7の内部には、電池 1 1 8 に対して 9時の方向に、ブザ一として用いる偏平な圧電素子 1 2 0が配置されている。電池 1 1 8は圧電素子 1 2 0 に比較して重く、装置本体 1 0 0の重心位置は 3時の方向に偏った位置にある。しかるに、重心が偏つている側にリストバンド 1 0 3が接続されていることから、装置本体 1 0 0を安定した状態で腕に装着することができる。さらに、鸳池 1 1 8 と圧電素子 1 2 0 とを面方向に配置してあるため装置本体 1 0 0を薄型化でき、腕時計の裏面部に電池蓋を設けることによって使用者が電池 1 1 8を容易に交換することができる。

なお、上記の態様を一部変形したものとして、図 3 4 に示すように、センサュニット 1 0 2 とセンサ固定用バンド 1 0 4 とを指尖部へ取り付けるようにして、指尖容積脈波を測定するようにした態様が考えられる。第 8項弾性ゴムを利用した脈波検出部

以下に説明する脈波検出部は、弾性ゴムを用いて圧力振動を検出することにより脈波検出を行う「圧力センサ」である。

(第 1 の形態〉

( 1 ) 圧力センサの構造

この圧力センサ 1 3 0は、操作者による弾性ゴム 1 3 1 への圧迫により生じた圧力振動およびその発生座標を算出するものである。図 3 5 ( a ) および図 3 5 ( b) は、それぞれこの圧力センサの構成を示す斜視図および斜視透視図であり、図 3 5 ( a ) は説明のため部分断面を示している。これらの図に示すように、圧力センサ 1 3 0は感圧素子 S ,~ S <と半球形状の弾性ゴム 1 3 1 とから構成される。なお、ここでは弾性ゴム 1 3 1 の形状を理想的な半球面として説明する。

感圧素子 S ₁〜 S _<の各々は、弾性ゴム 1 3 1 の底面（平面） L に設置され、検出圧力に比例した鸳圧 V t^ V ,を検出信号としてそれぞれ出力するものであり、その構成の一例については後述する。これら感圧素子 S ,〜S ₄による検出位置 Q の座標（X, y ) は、弾性ゴム 1 3 1 の半径を r, 底面 Lの中心を原点（ 0 , 0 ) とすると、それぞれ

( a , 0 ) 、（ 0， a ) 、（一 a , 0 ) 、（ 0， — a ) "' ( a ) である（ただし、 r 〉 a > 0 ) 。

すなわち、感圧素子 S ,〜S *によって圧力を検出すべき座標は、底面 Lの X, y軸上であって、原点から互いに等钜離 aだけ離れている。

次に、感圧素子と弾性ゴム 1 3 1 との接合部について、感圧素子 S , を例にとつて説明する。図 3 6 は、感圧素子 S ,の構成を示す要部断面図である。

弾性ゴム 1 3 1 の底面 L には、半導体基板 1 3 2 が、弾性を有する接着層 1 3 3 によって接着され、該半導体基板 1 3 2 には、検出位置 Q , での圧力を検出する感圧素子 S ，が、検出位置において開口する中空室 1 3 4 -1とともに形成されている。この感圧素子 S ,は、ダイヤフラムとして用いる薄肉部（厚さ約数十 m ) 1 3 5 -1およびこの薄肉部 1 3 5 -1の表面に形成されたストレン · ゲージ 1 3 6 -1から構成される。

感圧素子 s , は既知の半導体ヱッチング技術により形成され、特に、ストレン • ゲージ 1 3 6 -1は不純物（例えばボロン〉の選択拡散技術を用いて形成されるビエゾ抵抗素子（ P型抵抗層）から成る。このようなストレン ' ゲージ 1 3 6 -1 が歪むと、該歪みに応じてその抵抗値が変化するようになつている。

同様に、感圧素子 S ₂~ S <が、半導体基板 1 3 2上に形成され、検出位置 Q , 〜 Q ₄での圧力に比例してその抵抗値がそれぞれ変化するようになつている。

かかる構成による圧力センサ 1 3 0では、弾性ゴム 1 3 1 の半球面上にて圧力振動が生じると、該圧力振動は弾性ゴム 1 3 1 内を弾性波として伝播し検出位置，〜。，にてそれぞれ微震動となり、中空室 1 3 4 -1〜 1 3 4 -4内の各圧力を変動させる。この際、ストレン ' ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4の各々は、中空室 1 3 4 -1〜 1 3 4 -4の各内圧と大気圧解放口 1 3 7 -1〜1 3 7 -4を介した外圧との圧力差によってそれぞれ歪むので、その各抵抗値は該圧力振動に応じて変化することになる。

ストレン ' ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4の両端部には、外部回路に導くためのァルミ電極（図示せず）が蒸着されており、後述する回路によってそれぞれ抵抗電圧変換され、該電圧が検出位置 Q ,^Ο*での圧力に比例する検出電圧 V , として出力されるようになつている。

ここで、必要ならば、中空室 1 3 4 -1〜 1 3 4 -4の各々を単に空乏とはせずに、熱膨張率の低い液体（例えば、水，アルコール）あるいは液状物質（例えばゼラチン）を充填した構成としても良い。これにより、検出位置 Q！〜，にてそれぞれ生じた微震動を、低い損失率でより正確にそれぞれ当該ストレン · ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4による検出信号へと変換することができる。

次に、圧力センサ 1 3 0 における感圧素子 S . S の電気的接続とそのバイァス方法とについて、図 3 7 および図 3 8を参照して説明する。なお、図 3 7 において、ストレン ' ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4の各々は等価的に可変抵抗器として示されている。

図 3 7 に示すように、感圧素子 S ,〜 S < に対応するストレン . ゲージ 1 3 6 - 1~ 1 3 6 -4の各々は互いに直列接続され、これらの両端にはそれぞれ出力端子 1 3 8 1 3 8が設けられている。

そして、ストレン ' ゲ一ジ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4の直列両端がバイァス回路 1 3 9 に接続される。このバイアス回路 1 3 9 は、定電流回路 1 4 0 と、この定電流回路 1 4 0の出力信号をオンノオフするスィツチ 1 4 1 と、制御信号丁が" H" 状態となったときにスィッチ 1 4 1 をオンさせる切換回路 1 4 2 とから構成される。すなわち、制御信号 Tが" H" 状態において、定電流回路 1 4 0 の出力信号力 ίストレン · ゲージ 1 3 6 -1〜1 3 6 -4に印加されるようになっている。

前述したように、ストレン ' ゲージの抵抗値は歪みに応じて変化するので、各ストレン . ゲージ 1 3 6 -1〜1 3 6 -4に同一の定電流を流すと、各出力端子 1 3 8, ... , 1 3 8間の電圧 V ,〜 V<は、それぞれ検出位置 Q ,〜 Q <での各圧力に比例し、かつ各圧力の大きさを相対的に示したものとなる。

ところで、制御信号 Tの波形パターンには、圧力センサ 1 3 0の検出信号を処理する装置の規模や仕様などによって種々のものが考えられる。例えば、制御信号 Tには、刺定時と非測定時とを問わず常に" H" 状態となる信号 TS1 (図 3 8

( a ) 参照）や、測定時と非測定時とを問わず断続的に" H" 状態となる（所定のデューティ比を有する〉バルス信号丁52 (図3 8 ( b ) 参照）、測定時のみ" H" 状態となる信号 TS3 (図 3 8 ( c ) 参照）、測定時のみ断続的に" H" 状態となる（所定のデューティ比を有する）パルス信号 TS4 (図 3 8 ( d ) 参照）が選択される。なお、ここでの測定時とは圧力振動を検出すべき期間を指す。圧力センサ 1 3 0の検出信号を処理する装置において検出精度が要求されるならば制御信号 Tには信号 TS1が適当である。一方、消費電力を小さくすることが要求されるならば制御信号 Tにはパルス信号 TS4が適当である。また、この処理装匱において、検出精度と低消費電力との中間的な性格の位置付けがなされるならば、パルス信号 TS2あるいは信号 TS3が適当である。これらは以下の理由による。

ストレン . ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4には定電流が流れるために、若千の発熱が伴う。このため、バイアス印加時とそうでない時とで温度差が生じ、該温度差によって抵抗値が微妙に相違するので圧力検出時に誤差の原因となる。制御信号 Tとして信号 TS1を用いると、非検出時にもストレン ' ゲージ 1 3 6 -1〜 1 3 6 -4に定電流が印加されることになり、一定時間経過して発熱が飽和した時点で、圧力を検出するようにすれば、以降は温度差による測定誤差を非常に少なくすることができるからである。

—方、制御信号 T としてパルス信号 TS4を用いると、検出時にのみ定電流が間欠的にストレン · ゲージ 1 3 6 -1~ 1 3 6 -4に印加されるので、電流による発熱が抑えられ、低消費電力に寄与することができるからである。この際に、パルス信号 TS4に同期して圧力センサ 1 3 0の検出信号処理装置の各部（ AZD 〈アナログデジタル〉変換、増幅器など）を動作させれば、さらに消費電力を小さくすることが可能となる。極端なことを言えば、これら各部の通電をパルス信号 T S 4の" H " 状態のときのみ行えば良い。

また、定電流バイアスとして、パルス信号 T S2あるいは T S 4よりも充分に短い間隔を有する定電流パルス（図 3 8 ( e ) 参照）を定電流回路 1 4 0が出力する構成としても良い。この場合に、制御信号 Tとして信号 T S 1〜 T S4を組み合わせて良いのはもちろんである。特{こ、パルス信号 T S4を用いると、ストレン . ゲージ 1 3 6 - 1〜 1 3 6 -4にバイァスは、図 3 8 ( f ) に示すように、印加される期間が非常に短くなるので、極めて消費電力を小さくすることができる。この際も同様に、定電流パルスに同期して圧力センサ 1 3 0の検出信号処理装匱の各部を動作させれば、消費電力をより小さくすることが可能となる。さらに、これら各部の通電をバイァス印加時のみ行うようにすれば、消費電力を極めて小さくすることができる。

なお、このバイアス印加の間隔は、圧力振動の変化に充分対応するように短いこと（サンプリング定理を満たすこと）が要求される一方、出力装置先が対応できる範囲内でなければならない。

また、感圧素子 S , ~ S <は互いに同一の半導体基板 1 3 2に形成されるのが望ましい。半導体の製造技術をもってすれば、一体形成 · E置するのは容易であり、個々に感圧素子を形成 · 配置するよりも精度的 · 工程的に有利であるからである。また、半導体の製造技術を用いることで、脈波検出部を非常に小型 ·高精度に製造することが可能となる。

( 2 ) 脈波検出および座標算出の原理

次に、かかる構成の圧力センサ 1 3 0 による脈波検出および座標検出の原理について説明する。なお、本発明において対象とする動脈としては、ほとんど皮廣表層を通るものを想定している。図 3 9 は、脈波検出および座標算出の原理を説明するための斜視図であり、この図では図 3 5 ( a ) および図 3 5 ( b ) に示した圧力センサ 1 3 0 を説明のため簡略化してある。

図 4 0 に示すように、弾性ゴム 1 3 1 の半球面側が動脈（ここでは説明のため橈骨動脈 1 4 3 とする）の近傍を押圧したとする。この場台、弾性ゴム 1 3 1 の半球面上の点 P , には、橈骨動脈 1 4 3から発生する圧力振動波（すなわち脈波 ) によって振動が発生する。ここで、点 P , は振動の重心（中心）とする。この振動は弾性ゴム 1 3 1 を伝播して、感圧素子 S ,〜S <によつて脈波を示す電気信号、すなわち電圧 V ,〜V₄を有する検出信号としてそれぞれ出力される。

そこで以下、圧力振動地点の座標算出の原理について説明する。

弾性ゴム 1 3 1 の半球面側が、その底面 L内に橈骨動脈 1 4 3が投影されるように動脈近傍を押圧したとすると、時刻 t = nにおいて弾性ゴム 1 3 1 の半球面上の点 P■ には、橈骨動脈 1 4 3から発生する脈波によつて振動が発生する。この振動は弾性ゴム 1 3 1 を伝播し、伝播距離の 2乗に比例して减衰して、感圧素子 S こより電圧 V ,〜V を有して脈波を示す検出信号としてそれぞれ検出される。

ところで、弾性ゴム 1 3 1 の球面を表わす式は、次のようになる。

X ^a+ y ^¾+ z ²= r ² ( b )

(ただし、 z > 0 )

したがって、弾性ゴム 1 3 1 の球面上における任意の点 P , の座標（ X, y, z ) は、その X, y座標の値をそれぞれ X ,， y ,とすると、式（ b ) から次のようになる。

P . [ X y ,, " { r ² - （ X ,^a + y ,，） } ] …… ( c ) そして、点 P , と感圧素子 S ,〜 S <の検出位置 Q ,〜 Q <との各距離は、式（ c ) および前述した各検出位置の座標を示す式（ a ) から、それぞれ次式のようになる。

P ,Q i= v^ ( a ²— 2 a x ,+ r，）

P，Q vT ( a ²- 2 a y .+ r ²)

P ,Q ,= - ( a ²+ 2 a x„+ r ²)

P .Q ,= ^ ( a ²+ 2 a y _a+ r ²) ( d ) 次に、点 P , にて発生した振動は弾性ゴム 1 3 1 の伝播距離の 2乗に比例して減衰するので、各素子によって検出される電圧 V ,~V ₄の値は、互いに、点 P , と対応する素子の検出位置との距離の 2乗に反比例することになる。したがって、次の等式が成立する。

V ₁ {vT ( a ⁱ- 2 a x .+ r ⁱ) } ²

= V, { " ( a 2 a y .+ r ') } ^a WO 96/35368 - " - PCT/JP96/01254

= V , { vT ( a ²+ 2 a _D+ r ²) } ²

= V ₄ { ( a ⁱ+ 2 a y .+ r ^s) } ² ( e ) そして、式（ e ) から点 P , の x， y座標の値 χ ·, y ,は、次のようになる。

x .= { ( V ,- V ,) · ( a ²+ r ') } / { 2 a ( V ,+ V ,) }

y ,= { ( V ₂ - V «〉 · ( a ²+ r ²) } / { 2 a ( V ₂ + V .) } … ··· （ f ) このように、弾性ゴム 1 3 1 の半球面上の点 P , にて脈波から生じた圧迫による圧力振動が発生すると、感圧素子 S ,〜 S <の検出電圧 V ,〜 V «から点 Ρ , の座標値 χ ,, y ,を求めることができる。これは、点 Ρ · を、感圧素子 ε ,^ Β ,の検出位置の平面（ X - y平面），すなわち、弾性ゴム 1 3 1 の底面 Lに垂直投影した点 P ' , の座標（図 3 9参照）を求めていることにほかならない。

式（ ί ) では、座標値 X ,を X軸上に設置される感圧素子 S S，の電圧 V ,, V , から、また、座標値 y ,を y軸上に設置される感圧素子 S S <の電圧 V ,, V * から、それぞれ独立して求めることができるので、座標算出にあたって相互の影響を排除することができる。

これは、式（ e ) を子細に検討すれば判るように、座標値 x ,， y ,を求めるのに必要な電圧は感圧素子 S ,〜 S <のうちの 3つで済むのであるが、この場合、一方の座標値の算出には、他方の座標値が影饗を与えてしまう。例えば、感圧素子 S ,~ S ,のみによって座標値 X y ,を算出するには、まず座標値 X ,を電圧 V , ， V , から算出し、次にこの座標値 X ,を式（ e ) に代入すれば、座標値 y，を電圧 V ₂から算出することができるが、該座標値 y ,は、電圧 V ,〜V ,に依存してしまうことになるので、感圧素子に出力特性に差がある場台に正確な座標算出ができなくなるからである。

これに対し、感圧素子を 4つ設けると、圧力の検出位置が弾性ゴム 1 3 1 の底面中心に対して互いに対称的に配置される。このため、露出面上の圧力振動発生地点が移動する際においても、弾性ゴム 1 3 1 の減衰性を各感圧素子に対して等価にすることができる。また、圧力振動地点の移動方向が弾性ゴム 1 3 1 の頂点を通り、検出位置の設置軸のどちらか一方に一致させれば、弾性波の伝播距離を最小とすることができ、より精度良く圧力を検出できる。

( 3 ) 脈波検出部の動作 ①測定の態様

圧力振動の検出を被験者の橈骨動脈で行う場合の測定の態様について簡単に説明する。

図 4 1 は、圧力センサ 1 3 0を腕時計と組み合わせた場合の外観構成を示す斜視図である。この図に示すように、一対のバンド 1 4 4 , 1 4 4の一方に設けられる締着具 1 4 5 の締め付け側には、圧力センサ 1 3 0 の弾性ゴム 1 3 1 が突出して設けられており、締着具 1 4 5 を備えるバンド 1 4 4 は、圧力センサ 1 3 0 による検出信号を供給するべく F P C (Flexible Printed Circuit) 基板を钦性ブラスチックで被覆した構造（詳細は図示省略）となっている。

②動作

この脈波検出部を組み込んだ腕時計 1 4 6 は、使用時においては、図 4 2 ( a ) および図 4 2 ( b ) に示すように、締着具 1 4 5 に設けられた弾性ゴム 1 3 1 が橈骨動脈 1 4 3の近傍に位置するべく、腕時計 1 4 6が被験者の左腕 1 4 7に巻回され、脈波を恒常的に検出することが可能となる。なお、この巻回については通常の腕時計の使用状態と何等変わることのないものである。

弾性ゴム 1 3 1が、被験者の橈骨動脈 1 4 3近傍に押圧されると、該動脈の血流変動（すなわち脈波）によって該弾性ゴム 1 3 1 の半球面上には地点 P，を発生源とする振動が発生する。この振動は、地点 P , から検出位置 Q ,〜 Q <へと弾性ゴム 1 3 1 内を伝播し、中空室 1 3 4 -1〜 1 3 4 -4内で圧力波となり、感圧素子 S ,〜 S ₄によって電圧 V ,〜 V <として検出される。

脈波検出部が接続された装置側では、検出された電圧をディジタル値へ変換したのちに様々な解析処理を行うが、脈波波形を検出する目的だけのためにこの脈波検出部を用いる場合には、電圧 V ,〜 V <のすベてをディジタル値に変換する必要はなく、これらのうちの値が最も大きいものなど、いずれか 1 つ（以上）について変換すれば良い。

〔構造の変形例〕

①この説明では、地点 P ' , の座標値 χ ,, y ,を求めるのに用いている式（ b ) 〜（ f ) は、弾性ゴム 1 3 1 が理想的な半球形状，すなわち球体をその中心を含む面によって切断したときに得られる形状，を前提としている。しかしながら、この圧力センサ 1 3 0 を取り付けた装置の操作者又は被験者の装着感，使用感などの触感を考慮した場合、弾性ゴム 1 3 1 の形状は、かかる半球形状よりも図 4 3 ( a ) に示すように略凸形状であることが望ましい。また、工業的に考えてみても、圧力センサ 1 3 0が理想的な半球形状を満足して製造することは困難であり、むしろ、図 4 3 ( a ) あるいは図 4 3 ( b ) に示すように、（これらの図においては極端な例を示すが）球体の中心からズレをもって製造されてしまうことが多い。このような場合であっても、該ズレ量が測定精度において許容範囲内であれば、式（ ί ) を近似式として用いて、座標値 X ,, y ,を求めることができるそこで、この近似について説明する。いま、弾性ゴム 1 3 1 の形状が、理想的な球体の中心から Δ zだけズレて切断された疑似半球体とした場合について考える。この場合、感圧素子 S ₁〜 S _<による検出位置 Ο , ς^の座標（X , y, z ) は、弾性ゴム 1 3 1 の半径を r, 中心を原点（ 0, 0, 0 ) とすると、それぞれ

Q ( a, 0 厶 z )

Q ( 0, a Δ z )

Q (一 a, 0 Δ z )

Q ( 0， a Δ z )

である。

したがって、点 P と検出位置 Q ,〜 Q «との各距離の 2乗は、それぞれ式（ d と同様にして求めるとができ、それぞれ次式のようになる。

P . Q ,*= ( X . - a ) ²+ y„²+ ( ζ ,—厶 z )

P .Q X ( y a ) ²+ ( z Δ z )

P . Q ,² = ( X . + a ) '+ y ( z ,— Δ ζ )

P ,Q = + 。+ 3 ) ² + ( 2 ,—厶 Ζ ) ' ( g ) ただし、これらの式において、

z .= vT { r ²— （X .²+ y ） } …… （ h ) とおいている。

この場合でも点 P , にて発生した振動は、弾性ゴム 1 3 1 の伝播距離の 2乗に比例して減衰-するので、各センサによって検出される電圧 V ,〜v <の値は、互いに点 P , と対応するセンサの検出位置との距離の 2乗に反比例することになる。すなわち、式（ g) における各距離の 2乗と、当該検出電圧 V ,〜 V<との積においては互いに等しいので、点 P , の X， y座標の値 χ ,, y ,は次のようになる。

X .= [ ( V , - V ,) · { a ²+ r ² - 2 ζ， · Δ ζ + (Δ ζ ) ²} ]

/ { 2 a (V ,+ V,) }

y .= [ ( V ₂- V 4) · { a ²+ - 2 ζ , · Δ ζ + (厶 ζ ) " ]

/ { 2 a < V ,+ V₄) } ······ ( i ) 式（ i ) において、（Δ ζ ) ² は、（Δ z ) が z軸方向に対して充分に小さければ無視することができる。また、式（ i ) をみてもわかるように、（ ζ , · Δ ζ ) については、原点からのセンサの钜離 aを半径 rの範囲内においてできるだけ大きくすることにより無視することができる。これにより式（ i ) は、実質的に式（ ί ) と等しくなる。

②地点 P' . の座標値 χ ,, y ,を求めるのに、各検出信号の電圧 V ,〜 V<を式（ f ) に代入することにより求めたが、次の方法によって求めても良い。

すなわち、弾性ゴム 1 3 1 の露出面上で一定の振動を実験的に発生させ、振動を加えた座標と電圧 V ,〜V ₄の比との関係を予め測定し、この関係を示すテープルを作成しておく。そして実際に、地点 P' , の座標値 χ ,, y ,を求めるには、電圧 V ,〜 V «の比に対応する座標をこのテーブルから読み出すことで可能であるこのように、弾性ゴム 1 3 1 は、半球面形状にする必要性はなく、被測定面に対し押圧しやすいような）凸形状であれば良い。

(第 2の形態〉

次に、圧力センサの他の構造例について説明する。図 4 4 ( a ) は、この例の構成を説明するための略平面図であり、図 4 4 ( b ) は、図 4 4 ( a ) における X軸の方向の要部断面図である。これらの図において、図 3 5 あるいは図 3 6 と同じ部位には、同一符号を付与してあり、その説明を省略する。

これらの図に示すように圧力センサ 1 3 0 には、検出位置において開口する中空室 1 3 4 -1が設けられ、さらにこの中空室 1 3 4 -1の側壁に開口する中 Φ 管 1 4 8 -1が平面 Lの中心方向に延びて、半導体基板 1 3 2 に接続されている。同様に、検出位置 Q z C において中空室 1 3 4 -2〜 1 3 4 -4がそれぞれ設けられ、さらに中空管 1 4 8 -2〜 1 4 8 -4が平面 Lの中心方向にそれぞれ延びている。半導体基板 1 3 2 には感圧素子 S ,~ S <が各々設けられ、四方向からそれぞれ延びている中空管 1 4 8 -1〜 1 4 8 -4に開端接続される。

この場合、好ましくは、中空室 1 3 4 -1〜 1 3 4 -4および中空管 1 4 8 -1〜 1 4 8 -4は半導体基板 1 3 2 とは別構成とし、例えば硬質ブラスチックや金属等の剛体 1 4 9から形成した方が良い。こうした方が、検出位置 Q ,〜 Q <を考慮せずに感圧素子 S ,〜 S *を半導体基板 1 3 2 に集約的に形成することができるので、同一面積中での感圧素子の取り数を増加させて、その分コストを低下させることができるという利点がある。

また、この構成においても、中空室 1 3 4 - 1~ 1 3 4 -4及び中空管 1 4 8 -1〜 1 4 8 -4に熱膨張率の低い液体あるいは液状物質を充填した構成としても良い。圧力センサ 1 3 0 としては、底面 Lの検出位置 Q ,〜 QJこ既知の歪ゲージを直接張り付け、該位置での振動を歪みとして検出する構成も可能ではあるが、この構成では弾性ゴム 1 3 1 を押圧した際の微小変形による歪みが直接出力に現われる。したがつて、望ましくは、図 3 6に示したように接着層 1 3 3および中空室 1 3 4 -1を介して弾性波（圧力波）として検出する構成の方が良い。このようにすれば、弾性コム 1 3 1 の微小変位が感圧素子 S ,~ S こ直接加わるのを防止でき、検出精度をより高めることができる。

なお、感圧素子の個数は上述した例では「 4」であったが、前述したように「 3」であっても良い。要は、感圧素子の各検出位置と弾性ゴム 1 3 1 の半球面上の点との各距離が特定できるように、感圧素子の各検出位置が半球面の底面であれば良い。

(第 3 の形態》

上述した 2つの例による圧力センサ 1 3 0では、点 P , での振動による弾性波が、検出位置。，〜方向のみならず、弾性ゴム 1 3 1 のあらゆる方向に向かつてほぼ均等に伝搬する。このため、点 P , にて発生する振動の大きさに対して検出位置 Q ,〜 Q *で生じる圧力が小さくなり、電圧 V i V,の各値もこれに応じて小さくなる傾向がある。したがって、これらの例では S / N比が劣化しやすいという欠点を抱えている。そこで本形態および次の形態において、 S Z N比の改善を図った例について説明する。

本発明者は、弾性ゴム 1 3 1 よりも高い弾性率を有する部材 1 5 0 (例えば、硬質プラスチックや金属等）を、図 4 5 に示すように、弾性ゴム 1 3 1 の半球面に被 Sすると、感圧素子 S ,〜 S <による出力電圧 V , ~ V <が、部材 1 5 0 の被覆なしのときと比較して大となることを実験的に確認している。これは、半球面の表面に沿って伝搬する表面弾性波が部材 1 5 0の存在によつて伝搬しにくくなり、弾性ゴム 1 3 1 の中心方向に向かうことになるので、その分、各検出位置 Q ,〜 Q «での圧力増加に寄与して、感圧素子の出力電圧をより大きくしているものと思われる。言い換えれば、半球面から検出位置への弾性波の伝搬を示す伝達関数が改善されるためと思われる。

また、この例においては、部材 1 5 0の被 Sによって、弾性ゴム 1 3 1 が操作者又は被験者に直接接触することがなくなるので、皮脂による弾性ゴム 1 3 1 の劣化が防止されるという利点もある。

(第 4 の形態》

図 4 6に示すように、部材 1 5 0の小片 1 5 1 を弾性ゴム 1 3 1 の半球面上に離散的に多数設ける構成としても良い。小片 1 5 1 が半球面に対して埋め込まれるか貼付されるかは問わない（同図は、貼付した例を示す）。

このとき、前述した弾性波の伝達関数においては、小片 1 5 1 から検出位置へ向かうものの方が、弾性ゴム 1 3 1 の露出表面から検出位置へ向かうものよりも改善されるので、半球面上の振動点 P , が小片 1 5 1 の設置場所にと選択的に限定される（傾向がある）。このため、点 P , の座標値は、小片 1 5 1 の設置場所を底面 Lに投影した離散値になるという問題があるが、感圧素子 S ,〜 S <の出力霉圧 V , ~ V <を大きくすることができるので、脈波の検出時といつた分解能が比較的粗い時には有効である。また、この問題は、小片 1 5 1 を多数かつ効率良く設置することにより解決することができる。

(変形例〉

①次のような方法によつて感圧素子 S ,〜 S <の出力特性差をキヤンセルすることができる。この方法では、「（ 2 ) 脈波検出および座標検出の原理」で述べた 3 つの感圧素子による点 P' , の座標値の算出技術を用いる。

まず、 4つの感圧素子の中から 3 つを選択して、これら感圧素子のみによって座標値 X ,, y ,を算出する。次に、別の感圧素子の組み合わせを選択して同様に座標値 X ,， y ,を算出する。異なる 4つの中から 3つを選択する組み合わせは、 4通り（= - C ,) 存在するので、他の 2つの組み合わせによっても同様に座標値 X y ,を算出する。これら 4つの組み合わせによりそれぞれ独立に算出した座標値 χ ,, y ,は、感圧素子 S ,〜 S «の出力特性がすべて同一であるならば互いに —致するはずである。仮に、一致しなければ、出力特性が相違しているとみなすことができ、算出した座標から逆に検出電圧を補正して該算出座標が一致するようすれば、感圧素子の個体差に伴う出力特性の相違を互いにキャンセルことができ、より正確な座標値を得ることができる。

②上記の説明では腕時計の付加装置として橈骨動脈の脈波を検出する構成としたが、これにとらわれる必要のないことは言うまでもない。すなわち、腕時計の構成をとらず、また、他の動脈の脈波を検出する構成としても良い。このような構成の一例を図 4 7 に示す。

この例では、圧力センサ 1 3 0を被験者の頸動脈近傍を例えばテープ 1 5 2 により押圧し、該圧力センサ 1 3 0の検出信号をケーブル C Bを介して、脈波を解析するための本体 B Dに供給する構成としている。第 2節 1 回拍出量

( 1 ) 1 回拍出量の意味

1 回拍出量とは、心臓から 1 回の拍により流出される血液の量であって、心臓から出る血流波形の面積に相当するものである。

( 2 ) 1 回拍出量の測定手法

1 回拍出量はいわゆる収縮期面積法に基づいて算出される。この収縮期面積法によれば、測定した脈波波形のうち心臓の収縮期に対応する部分の脈波波形の面積 Sを算出する。このことを図 4 8の脈波波形で説明すると、脈波の立ち上がりの部分から窪み（ノッチ）に至る領域の面積（即ち同図でハッチングを付した部分〉を面積 s _{s v}とする。そして、所定の定数を K _{s v}としたときに、 1 回拍出量 S

Vを次式によって算出することができる。

1 回拍出量 S V [ m l ] =面積 S _{s v} [ m m H g · s ] 定数 K _{s v}

なお、 1 回拍出量をどのような態様で測定するかは、脈波の測定態様とともに次に述べる。第 3節脈波と 1 回拍出量の測定態様

本節では、脈波検出と 1 回拍出量測定のための様々な態様について説明する。

( 1 ) 第 1 の態様

図 4 9に示すように、脈波検出部 1 6 0および 1 回拍出量測定部 1 6 1 は患者から橈骨動脈波形および 1 回拍出量を測定するために設けられた手段である。すなわち、同図において、脈波検出部 1 6 0 は被験者の手首に装着されたセンサを介して橈骨動脈波形を検出するとともに、被験者の上腕部に装着されたカフを介して被験者の血圧を検出する。そして、橈骨動脈波形を血圧によって校正し、その結果得られる校正された橈骨動脈波形を電気信号（アナ口グ信号）として出力する。一方、 1 回拍出量測定部 1 6 1 は、被験者から 1 回拍出量を測定してその結果を表す電気信号を出力する。

( 2 ) 第 2 の態様

図 4 9に示すような 2個のカフ帯を使用する構成のほか、図 5 0 に示すように脈波検出部 1 6 0および 1 回拍出量測定部 1 6 1 が 1個のカフ S 1 を共用する構成としてもよい。

ところで、実際のところ脈波および 1 回拍出量の測定箇所は、図 4 9 や図 5 0 に示す場所に限られるものではなく、被験者の体の如何なる部位であっても良い。すなわち、上記では被験者の上腕部にカフを装着させた刺定態様としたが、被験者の利便を考えるとカフを使用しない形態が好ましいと言える。そこで、以下に説明するような第 3 の態様乃至第 4の態様に思い至ることとなる。

( 3 ) 第 3 の態様

その他の態様として、手首において橈骨動脈波形と 1 回拍出量の双方を測定する形態が考えられる。この種の構成例としては、図 5 1 に示すように、血圧刺定用のセンサおよび 1 回拍出量測定用のセンサからなるセンサ 1 6 5を腕時計 1 6 6 のベルト 1 6 7に装着するとともに、センサ 1 6 5以外の装置の構成部分 1 6 8を腕時計 1 6 6の本体部分に内蔵させた構成が考えられる。そして、図に示すように、センサ 1 6 5 としては例えば上述した圧力式の脈波センサを用いるようにする。

( 4 ) 第 4 の態様

別の態様として、指において脈波と 1回拍出量とを測定する形態も考えられるのであって、この形態による装置の構成例を図 5 2 に示す。同図に示すように、血圧測定用のセンサおよび 1 回拍出量測定用のセンサからなるセンサ 1 6 9 を指 ( この図の例では人差し指）の付け根に取り付けるとともに、センサ 1 6 9以外の装置の構成部分 1 7 0を腕時計 1 7 1 に内蔵させてリード線 1 7 2 , 1 7 2を介してセンサ 1 6 9へ接铳してある。

さらに、第 3 の態様と第 4の態様の 2つの測定形態を組み合わせることによつて、手首において 1 回拍出量を測定するとともに指において脈波を測定する形態 , 指において 1 回拍出量を測定するとともに手首において橈骨動脈波を測定する形態を実現することが可能となる。

以上説明したような第 3の態様乃至第 4の態様の如くカフ帯なしの構成とすることで、被験者が腕をまくらずに済み、測定にあたって被験者の負担が軽減され

( 5 ) 第 5の態様

力フ帯だけを用いた形態として図 5 3 に示す構成が考えられる。同図に示すように、血圧測定用のセンサおよび 1 回拍出量測定用のセンサからなるセンサ 1 7 3 とセンサ 1 7 3以外の装置の構成部分 1 7 4 とを、カフ帯によって被験者の上腕部へ固定させており、図 4 9 と比較しても簡易な構成となっている。

( 6 ) 第 6 の態様

本態様は上記の 5つの態様とは少し性質が異なる。すなわち、 1 回拍出量が必要となる場合であっても、橈骨動脈波形から 1 回拍出量を推定することができる (詳細は後述する『第 4章第 1節第 1項』を参照〉。このような場合は、図 4 9 に示したような 1 回拍出量測定部 1 6 1 が不要となり、測定の態様は図 5 4 のようになる。

( 7 ) 変形例

①橈骨動脈波の採取， 1 回拍出量の計測を行うにあたり、測定時刻の所定時間前に「チャイム」により予報を行うことが考えられる。このようにすれば、患者は予報が鳴ったときに力フ帯を装着して測定に臨めばよいので、常時は力フ帯などを外して自由な行動をとることができる。

②患者に携帯用無線呼出受信機を持たせ、測定時刻が近くなった場合にこの携帯用無線呼出受信機を呼び出すようにしても良い。第 3章脈波の特徴情報の抽出

『第 2章』で説明した脈波検出部によつて取り込まれた脈波波形を解析するにあたっては、脈波波形の特徴を表わす情報を取り出す必要性が生じてくる。これらの特徴情報抽出の技法は、後述する各装置に共通するものである。そこで本章では、これら特徴情報の内容について説明すると共に、脈波波形から特徴情報を抽出するための実現手段について説明する。第 1節波形パラメータ第 1項波形パラメータの定義

脈波の 1拍分の波形は図 5 5に示すごとき形状をしており、同図における縦軸は血圧値，横軸は時間である。このような脈波波形の形状を特定する波形パラメ一夕として以下に述べるものを定義する。

① 1拍に対応した脈波が立ち上がつてから（以下、この立ち上がり時刻を脈波開始時刻という）次の柏に対応した脈波が立ち上がりを開始するまでの時間 t ,

②脈波内に順次現れる極大点 P 1 , 極小点 P 2，極大点 P 3，極小点 P 4および極大点 P 5 の血圧値 y ,〜 y »

③脈波開始時刻以後、上記各点 P 1 〜 P 5が現れるまでの経過時間 t ,〜 t , 第 2項波形抽出記億部

波形パラメータを算出するために、上記極大点或いは極小点について、これら各点に関連した「ビーク情報」と呼ばれる情報を抽出する。以下に述べる波形抽出記憶部は、取り込んだ脈波波形からこのビーク情報を抽出するものである。なお、ビーク情報の詳細についてはその内容が波形抽出記憶部の構成，動作に関連するため、回路の構成を説明した時点でビーク情報の詳細に言及する。

( 1 ) 回路の構成

以下、図 5 6を参照して波形抽出記億部 1 8 0の構成を説明するが、ここでは、波形抽出記億部 1 8 0がマイクロコンピュータ 1 8 1 によつて制御されることを想定する。

この図において 1 8 2は AZD変換器であり、『第 2窣』で詳述した各種の脈波検出部から出力される脈波信号を一定周期のサンプリングクロック #に従ってデジタル信号に変換して出力する。

1 8 3はローパスフィルタであり、 A ZD変換器 1 8 2から順次出力されるデジタル信号に対し、所定のカツトオフ周波数以上の成分を除去する処理を施して、その結果を波形値 Wとして順次出力する。

1 8 4は R AMによって構成される波形メモリであり、ローバスフィルタ 1 8 3を介して供給される波形値 Wを順次記憶する。

1 9 1 は波形値アドレスカウンタであり、マイクロコンピュータ 1 8 1 から波形採取指示 S T A R Tが出力されている期間、サンプリングクロック 0をカウントし、そのカウント結果を波形値 Wを害き込むべき波形値ァドレス A D R 1 として出力する。この波形値アドレス A D R 1 はマイクロコンピュータ 1 8 1 により監視される。

1 9 2はセレクタであり、マイクロコンピュータ 1 8 1 からセレクト信号 S 1 が出力されていない場合、波形値ァドレスカウンタ 1 9 1 が出力する波形値ァドレス A D R 1 を選択して波形メモリ 1 8 4のァドレス入力端へ供給する。一方、マイクロコンピュータ 1 8 1 からセレクト信号 S 1 が出力されている場台、マイクロコンピュータ 1 8 1 が出力する読み出しアドレス A D R 4 を選択して波形メモリ 1 8 4のァドレス入力端へ供給する。

2 0 1 は微分回路であり、ローパスフィルタ 1 8 3から順次出力される波形値 Wの時間微分を演算して出力する。 2 0 2は^クロス検出回路であり、波形値 Wが極大値または極小値となることにより波形値 Wの時間微分が 0 となつた場合に^ク口ス検出パルス Zを出力する。さらに詳述すると、 Sクロス検出回路 2 0 2は、図 5 7 に例示する脈波の波形においてビーク点 P l， P 2, ···，を検出するために設けられた回路であり、これらのビーク点に対応した波形値 Wが入力された場合に Sクロス検出パルス Zを出力する。

2 0 3はビークアドレスカウンタであり、マイクロコンピュータ 1 8 1から波形採取指示 S T A R Tが出力されている期間、 5クロス検出パルス Zをカウントし、そのカウント結果をビークァドレス A D R 2 として出力する。

2 0 4は移動平均算出回路であり、現時点までに微分回路 2 0 1 から出力された過去所定個数分の波形値 Wの時間微分値の平均値を算出し、その結果を現時点に至るまでの脈波の傾斜を表す傾斜情報 S L Pとして出力する。

2 0 5は次に述べるビーク情報を記憶するために設けられたビーク情報メモリである。ここで、以下にビーク情報の詳細について説明する。すなわち、図 5 8 に示すビーク情報の内容の詳細は以下に列挙する通りである。

①波形値ァドレス A D R 1

ローパスフィルタ 1 8 3から出力される波形値 Wが極大値または極小値となつた時点で波形値ァドレスカウンタ 1 9 1 から出力されている害き込みァドレスである。換言すれば、極大値または極小値に相当する波形値 Wの波形メモリ 1 8 4 における窨き込みァドレスである。

②ビーク種別 BZT

上記波形値ァドレス A D R 1 に害き込まれた波形値 Wが極大値 T ( T o p ) であるか極小値 B ( B o t t o m) であるかを示す情報である。

③波形値 W

上記極大値または極小値に相当する波形値である。

④ストローク情報 S T R K

直前のビーク値から当該ビーク値に至るまでの波形値の変化分である。

⑤傾斜情報 S L P

当該ビーク値に至るまでの過去所定個数分の波形値の時間微分の平均値である ( 2 ) 回路の動作

以下に、マイクロコンピュータ 1 8 1 の制御下における波形抽出記憶部 1 8 0 の動作を説明する。

< a ) 波形およびそのビーク情報の採取

マイクロコンピュータ 1 8 1 により波形採取指示 S T A R Tが出力されると、波形値アドレスカウンタ 1 9 1 およびビークアドレスカウンタ 2 0 3のリセヅトが解除される。

この結果、波形値ァドレスカウンタ 1 9 1 によりサンプリングクロックの力ゥントが開始され、そのカウント値が波形値ァドレス A D R 1 としてセレクタ 1 9 2を介して波形メモリ 1 8 4に供給される。そして、人体から検出された脈波信号が AZD変換器 1 8 2に入力され、サンプリングクロック #に従ってデジタル信号に順次変換され、ローパスフィルタ 1 8 3 を介し波形値として順次出力される。このようにして出力された波形値 Wは、波形メモリ 1 8 4に順次供铪され、その時点において波形値ァドレス A D R 1 によって指定される記憶領域に睿込まれる。以上の動作により、図 5 7に例示する橈骨動脈波形に対応した一連の波形値 Wが波形メモリ 1 8 4に蓄積される。

一方、上 S3動作と並行して、ビーク情報の検出およびビーク情報メモリ 2 0 5 への睿込みが、以下に説明するようにして行われる。

まず、ローパスフィルタ 1 8 3から出力される波形値 Wの時間微分が微分回路 2 0 1 によって演算され、この時間微分がクロス検出回路 2 0 2および移動平均算出回路 2 0 4に入力される。移動平均算出回路 2 0 4は、このようにして波形値 Wの時間微分値が供給される毎に過去所定個数の時間微分儘の平均値（すなわち、移動平均値）を演算し、演算結果を傾斜情報 S L Pとして出力する。ここで、波形値 Wが上昇中もしくは上昇を終えて極大伏態となつている塌合は傾斜情報 S L Pとして正の値が出力され、下降中もしくは下降を終えて極小状態となつている場合は傾斜情報 S L P として負の値が出力される。

そして、例えば図 5 7に示す極大点 P 1 に対応した波形值 Wがローパスフィルタ 1 8 3から出力されると、時間微分として 0が微分回路 2 0 1 から出力され、零クロス検出回路 2 0 2からクロス検出パルス Zが出力される。

この結果、マイクロコンビユー夕 1 8 1 により、その時点における波形値ァドレスカウンタ 1 9 1 のカウント値である波形アドレス A D R 1 , 波形値 W, ビークアドレスカウンタのカウント値であるビークアドレス A D R 2 (この場合、 A D R 2 - 0 ) および傾斜情報 S L Pが取り込まれる。また、クロス検出パルス Zが出力されることによってビークアドレスカウンタ 2 0 3のカウント値 A D R 2力 ί 1 になる。

—方、マイクロコンピュータ 1 8 1 は、取り込んだ傾斜情報 S L Ρの符号に基づいてビーク種別 ΒΖΤを作成する。この場合のように極大値 Ρ 1 の波形値 Wが出力されている時にはその時点において正の傾斜情報が出力されているので、マイク口コンピュータ 1 8 1 はビーク情報 Β / Τの値を極大値に対応したものとする。そしてマイクロコンビユー夕 1 8 1 は、ビークアドレスカウンタ 2 0 3から取り込んだビークアドレス A D R 2 (この場合、 A D R 2 - 0 ) をそのまま害込アドレス A D R 3 として指定し、波形値 W, この波形値 Wに対応した波形アドレス A D R 1 , ビーク種別 BZT, 傾斜情報 S L Pを第 1 回目のビーク情報としてビーク情報メモリ 2 0 5に害き込む。なお、第 1 回目のビーク情報の害き込みの場合は、直前のピーク情報がないためストローク情報 S T R Kの作成および害き込みは行わない。

その後、図 5 7に示す極小点 P 2 に対応した波形値 Wがローパスフィルタ 1 8 3から出力されると、上述と同様に零クロス検出パルス Zが出力され、害込アドレス A D R 1 , 波形値 W, ビークアドレス A D R 2 (= 1 ) , 傾斜情報 S L P ( < 0 ) がマイクロコンビユー夕 1 8 1 により取り込まれる。

そして、上記と同様、マイクロコンピュータ 1 8 1 により、傾斜情報 S L Pに基づいてビーク種別 B/T (この場合、 " B" ) が決定される。また、マイクロコンビュータ 1 8 1 によりビークァドレス A D R 2 よりも 1 だけ小さいァドレスが読み出しァドレス A D R 3 としてビーク情報メモリ 2 0 5 に供給され、第 1 回目に害き込まれた波形値 Wが読み出される。そして、マイクロコンピュータ 1 8 1 により、ローバスフィルタ 1 8 3から今回取り込んだ波形値 Wとビーク情報メモリ 2 0 5から読み出した第 1 回目の波形値 Wとの差分が演算され、ストローク情報 S T R Kが求められる。このようにして求められたビーク種別 Βノ Τ，ストローク情報 S T R Κが他の情報，すなわち波形値アドレス A D R 1 , 波形値 W，傾斜情報 S L P, と共に第 2回目のビーク情報としてビーク情報メモリ 2 0 5 のビークァドレス A D R 3 - 1 に対応した記憧領域に窨き込まれる。以後、ビーク点 P 3， P 4, ···, が検出された場合も同様の動作が行われる。

そして所定時間が経過すると、マイクロコンピュータ 1 8 1 により波形採取指示 S T A R Tの出力が停止され、波形値 Wおよびビーク情報の採取が終了する。

( b ) 脈波波形の分割処理

ビーク情報メモリ 2 0 5 に記憶された各種情報のうち、波形パラメータの採取を行う 1拍分の波形に対応した情報を特定するための処理がマイクロコンビュー夕 1 8 1 により行われる。

まず、ピーク情報メモリ 2 0 5から各ビーク点 P 1， P 2, ·.·, に対応した傾斜情報 S L Pおよびストローク情報 S T R Kが順次読み出される。次いで、各ストローク情報 S T R Kの中から正の傾斜に対応したストローク情報（すなわち、対応する傾斜情報 S L Pが正の値となっているもの）が選択され、これらのストローク情報の中からさらに値の大きなもの上位所定個数が選択される。そして、選択されたストローク情報 S T R Kの中から中央値に相当するものが選択され、波形パラメータの抽出を行うべき 1拍分の脈波の立ち上がり部（例えば図 5 7 において符号 S T RKMによって示した立ち上がり部）のストローク情報が求められる。そして、当該ストローク情報のビークアドレスよりも 1 だけ前のビークァドレス（すなわち、波形パラメータの抽出を行うべき 1 拍分の脈波の開始点 P 6 のビークアドレス）が求められる。

( c ) 波形パラメータの抽出

マイクロコンビュータ 1 8 1 は、ビーク情報メモリ 2 0 5 に記憶された上記 1 拍分の脈波に対応した各ビーク情報を参照して各波形パラメータを算出する。この処理は例えば次のようにして求められる。

①血圧値 y ,〜 y ,

ピーク点 P 7〜P l 1 に対応する波形値をそれぞれ y ,〜 y Bとする。

②時間 t , ピーク点 P 7 に対応する波形ァドレスからビーク点 P 6 に対応する波形ァドレスを差し引き、その結果に対してサンプリングクロック 4 の周期を乗じて t , を算出する。

③時間 t ,〜 t _β

上記 t ,と同様、対応する各ビーク点間の波形ァドレス差に基づいて演算する。そして、以上のようにして得られた各波形パラメータはマイクロコンビュータ 1 8 1 内部のバッファメモリに蓄積される。

( 3 ) 変形例

①波形メモリ 1 8 4及びビーク情報メモリ 2 0 5 に格納された情報は、波形パラメータの抽出以外の様々な用途に適用可能である。

このような場合、上述した（ a ) 及び（ b ) の回路動作がなされた後、マイク口コンビユー夕 1 8 1 がこれら情報を取り出して各種の解析，診断を行うことになる。

②脈波の波形パラメータとしては上記以外に多様なものが考えられる。したがつて、本回路を人体の診断に利用する場合、その診断にとって最適な波形パラメ一夕を求めるように変形しても良い。第 2節脈波のスペクトル第 1項脈波のスペクトルの意味

脈波波形を周波数解析することによって得られる周波数スぺクトルが、元の脈波波形の特徴を表わす情報となりうることがわかつてきた。より詳しく言うと、周波数スぺクトルの振幅及び位相が脈波の特徴情報として有用である。第 2項周波数解析部

—般的な波形の周波数解析手法としては F F T (高速フーリヱ変換）などがあり、この種の周波数解析技術を用いて脈波の周波数解析を行うことがまず考えられる。もっとも、脈波の波形を構成する個々の 1 波 1波は同じ形状ではなく時々刻々変化するものである上に各波の波長も一定ではない。そこで F F Tを用いる場合には、このようなカオス的な振舞をする脈波を非常に周期の長い波形と見なして F F Tを行う手法が用いられる。

ところで、 F F Tを用いると、脈波のスぺクトルを詳細に求められるが演算量が大きくなる傾向がある。そこで、時々刻々と発生する脈波のスぺクトルを迅速に求めるような用途のために、本発明者は以下に説明する周波数解析部を開発した。この周波数解析部は、脈波波形の周波数解析を行い、得られるスぺクトルの振幅，位相を抽出するためのスぺクトル検出回路であって、上述したマイクロコンビュータ 1 8 1 の制御の下で、前述した波形抽出記憧部 1 8 0 と連動して高速に脈波のスぺクトルを検出する。これにより、脈波を構成する 1波 1波の特徴を表わす波形パラメ一夕を連続的に求めることができる。

( 1 ) 回路の構成

図 5 9は周波数解析部 2 1 0 の詳細を示すブロック図である。この周波数解析部 2 1 0は、マイクロコンピュータ 1 8 1 を介し脈波の波形値 W Dを拍単位で受け取り、この受け取った波形値 W Dを繰り返し高速再生し、各拍毎に周波数解析を行って脈波を構成するスぺクトルを演算する。また周波数解析部 2 1 0は、最初は脈波の基本スぺクトルを，次いで第 2調波スぺクトルを， . . . 、という具合に脈波を構成する各スぺクトルを時分割で演算する。

マイクロコンピュータ 1 8 1 は、周波数解析部 2 1 0 に 1拍分の脈波の最初の波形値 W Dを出力する際、同期信号 S Y N Cおよびその拍に含まれる波形値 W D の個数 Nを出力すると共にセレクト信号 S 2を切り換える。またマイクロコンビユータ 1 8 1 は、 1拍分の波形値 W Dを出力している間、各波形値 W Dの引き渡しに同期して 0〜N— 1 まで変化する害込みァドレス A D R 5 を順次出力する。

バッファメモリ 2 1 1 および 2 1 2 は、このようにしてマイクロコンピュータ 1 8 1 から出力される波形値 W Dを蓄積するために設けられたメモリである。分配器 2 1 3 は、マイクロコンピュータ 1 8 1 を介して供袷される脈波の波形値 W Dをバッファメモリ 2 1 1 または 2 1 2 のうちセレクト信号 S 2 により指定された方へ出力する。

セレクタ 2 1 4 は、バッファメモリ 2 1 1 またはノ、'ッファメモリ 2 1 2 のうちセレクト信号 S 2 により指定されたバッファメモリを選択し、そのバッファメモリから読み出される波形値 WHを後述する高速再生部 2 2 0へ出力する。

セレクタ 2 1 5およびセレクタ 2 1 6 は、害込みアドレス A D R 5 または高速再生部 2 2 0が発生する読み出しアドレス A D R 6 (後述）をセレクト信号 S 2 に従つて選択し、バッファメモリ 2 1 1 およびバッファメモリ 2 1 2へ各々供給する。

以上説明した分配器 2 1 3, セレクタ 2 1 4〜 2 1 6がセレクト信号 S 2 に基づいて切り換え制御されることにより、バッファメモリ 2 1 1 にデータ睿込みが行われている間はバッファメモリ 2 1 2からデータが読み出されて髙速再生部 2 2 0へ供給され、バッファメモリ 2 1 2 にデータ睿込みが行われている間はバッファメモリ 2 1 1 からデータが読み出されて高速再生部 2 2 0へ供給される。高速再生部 2 2 0 は、バッファメモリ 2 1 1 およびバッファメモリ 2 1 2から各柏に対応した波形値を読み出す手段であり、読み出しアドレス A D R 6を 0〜 N - 1 (ただし、 Nは読み出すべき波形値の個数）の範囲で変化させて出力するさらに詳述すると、この高速再生部 2 2 0 は、ある拍に対応した各波形値 WD が一方のバッファメモリに書き込まれている期間、上記読み出しアドレス A D R 6 を発生し、その拍の前の拍に対応した全波形値 WDを他方のバッファメモリから複数回に互って繰り返し読み出す。その際、 1拍に対応した全波形値 WDは、常に一定の期間内に全てが読み出されるように読出しァドレス A D R 6の発生が制御される。 1拍相当の全波形値を読み出す期間は、検出しょうとするスぺクトルの次数に対応して切り換えられ、基本波スぺクトルを検出する際には T, 第 2 調波スペクトルの場台は 2 T, 第 3調波スペクトルの場合は 3 T というように切り換えられる。また、高速再生部 2 2 0 は補間器を内蔵しており、バッファメモリ 2 1 1 またはバッファメモリ 2 1 2から読み出した波形値 WHを補間し、所定のサンプリング周波数 mZT (mは所定の整数）の波形値として出力する _c

正弦波発生器 2 2 1 は、周波数可変の波形発生器であり、マイクロコンビユータ 1 8 1 による制御の下、検出すべきスぺクトルの次数に対応し、周期が T, 2 T, 3 T, 4 T, 5 T, 6 Tの各正弦波を順次出力する。

バンドパスフィルタ 2 2 2 は、通過帯域の中心周波数が所定値 1 / Tであるバンドパスフィノレ夕で-ある。

スぺクトル検出部 2 2 3 は、バンドバスフィルタ 2 2 2 の出力信号レベルに基づいて脈波の各スぺクトルの振幅！！，〜！！ ,を検出すると共にバンドパスフィルタ

2 2 2 の出力信号の位相と正弦波発生器 2 2 1 が出力する正弦波の位相の差に基づいて各スぺクトルの位相 0 ,〜 0 ,を検出する。

( 2 ) 回路の動作

上述したように、周波数解析部 2 1 0は波形抽出記憶部 1 8 0 と連動して髙速に脈波のスぺクトルを検出するものである。そこで、以下では、マイクロコンビユータ 1 8 1及び波形抽出記億部 1 8 0の動作を交えて説明することとする。

( a ) 波形分割

波形抽出記憶部 1 8 0の動作の項に詳述したように、マイクロコンピュータ 1 8 1 により波形採取指示 S T A R Tが出力されると、波形およびそのビーク情報の採取が行われ、波形抽出記憶部 1 8 0内部の波形メモリ 1 8 4 とビーク情報メモリ 2 0 5 にそれぞれ記憶される。

そして、極小点 P 2 に対応してストローク情報が作成された時点において、ビーク情報内のストローク情報 S T R Kが所定値以上の場合，具体的には脈波の立ち上がり部（例えば図 5 7 における S T R K M ) に相当するとみなしてよい程度の大きなストロークである場合、さらにマイクロコンピュータ 1 8 1 はそのストロークの始点である極小値の波形ァドレス（例えば図 5 7 においては S T R K M の始点 P 6 ) をビーク情報メモリ 2 0 5から読み出して、当該マイクロコンビュ —タ 1 8 1 に内蔵されたシフトレジスタへ害き込む。以後、ビ一ク点 P 3 , P 4 , ···、が検出された場合も同様の動作が行われる。

( b ) 波形引き渡し

以上の動作と並行し、マイクロコンピュータ 1 8 1 は波形抽出記憶部 1 8 0内の波形メモリ 1 8 4から波形値を順次読み出し、波形データ W Dとして周波数解析部 2 1 0 へ引き渡す。一方、図 6 1 に示すように、セレクト信号 S 1 はクロック <6に同期して切り換えられ、また、これに同期して波形メモリ 1 8 4 は害き込みモード /読み出しモードのモード切り換えが行われる。

ところで、図 6 0 において、ある柏に対応した 1 拍分の脈波 W nの波形値が波形メモリ 1 8 4 に入力される場合、まず、その拍に対応した脈波の最初の極小値が入力された時点でク口ス検出パルス Zが発生され、その波形値了ドレス A D R 1 = A。がビーク情報メモリ 2 0 5に害き込まれる（図 6 1 参照〉。その後、極大値（アドレス A 1 ) が波形抽出記憶部 1 8 0内に入力されると、再び^ク口ス検出パルス Zが発生され（図 6 1参照）、この極大値と直前の極小値（ァドレス A。）との間のストロ一クが所定値以上である場合は、極小値のァドレス A。がマイクロコンピュータ 1 8 1内のシフトレジスタに害き込まれる。このようにして書き込まれた波形アドレスは、その後、 2拍相当遅れてシフトレジスタから出力され、周波数解析部 2 1 0に引き渡すべき 1拍分の波形値 WDの開始ァドレスとしてマイクロコンビユー夕 1 8 1 に取り込まれる。すなわち、図 6 0において、ある拍に対応した脈波 Wnの極大値のアドレス Wnがシフトレジスタに害き込まれると、それ以前に同シフトレジス夕に害き込まれた 2拍前の脈波 Wn— 2 の開始アドレス（最初の極小値のアドレス）がシフトレジス夕から出力され、マイク口コンビユー夕 1 8 1 により検知される。

この時点で、マイクロコンビユー夕 1 8 1 は上記シフトレジスタの内容を参照し、脈波 W n - 2の最初の極小値の波形ァドレスからその次の脈波 W n— 1 の最初の極小値の波形アドレスに致るまでの差分、すなわち、 1拍分の脈波 Wn — 1 に含まれる波形値の個数 Nを求め、同期信号 S Y N Cと共に周波数解析部 2 1 0 へ出力する。また、同期信号 S Y N Cに同期してセレクト信号 S 2が切り換えられ、分配器 2 1 3, セレクタ 2 1 4〜 2 1 6の内部接続状態が例えば図 5 9 において実線によって示した状態とされる。

そして、マイクロコンピュータ 1 8 1 は、読み出しアドレス A D R 4 を脈波 W n — 2の最初の極小値の波形ァドレスから順次増加させ、セレクタ 1 9 2を介して波形メモリ 1 8 4 へ供給する。ここで、読み出しアドレス A D R 4 は害き込みアドレス A D R 1 よりも速い速度（例えば 2倍の速度）で変化させる。これは、脈波 W nの次の拍の脈波 W n + 1 の極大値が波形抽出記憶部 1 8 0 に入力される前に脈波 W n — l の前の脈波 W n— 2に対応した全波形値が読み出されるようにするためである。このようにして脈波 W nの波形メモリ 1 8 4への蓄積と並行し、マイクロコンピュータ 1 8 1 によりその 2拍前の脈波 W n - 2 の波形値 W Dが波形メモリ 1 8 4から読み出されて周波数解析部 2 1 0へ引き渡され、分器 2 1 3を介してバッファメモリ 2 1 1 へ順次供給される。このようにして波形値 W Dがバッファメモリ 2 1 1 へ順次供給されるのに同期し、害込みァドレス A D R 5が 0〜N— 1 まで順次増加され、この害込みアドレス A D R 5 はセレクタ 2 1 5を介しバッファメモリ 2 1 1 へ供給される。この結果、ノ、'ッファメモリ 2 1 1 のアドレス 0〜N— 1 の各記億領域に脈波 W n - 2 に対応した各波形値 WDが蓄積される。

( c ) 高速再生

上記動作と並行して、高速再生部 2 2 0 によつて読み出しァドレス A D R 6が出力され、セレクタ 2 1 6を介しバッファメモリ 2 1 2へ供給される。この結果、脈波 Wn— 2の 1 拍前の脈波 Wn - 3 に対応した各波形値 W Dがバッファメモリ 2 1 2から読み出され、セレクタ 2 1 4 を介して高速再生部 2 2 0へ取り込まれる。

ここで、バッファメモリ 2 1 2内の脈波 W n - 3 に対応した各波形値 WDは、バッファメモリ 2 1 1 内に脈波 Wn — 2 に対応した各波形値が蓄積されるよりも高速度で複数回に亙って繰り返し読み出される。その際、脈波 Wn— 3に対応した波形値 W Dは、一定の期間 T内に全てが読み出されるように読出しァドレス A D R 6の增加速度が制御される。すなわち、高速再生部 2 2 0 は、バッファメモリ 2 1 2から読み出すべき波形値 WDの個数が図 6 2に例示するように大きな値 N 1である場合には高速度で読み出しアドレス A D R 6を増加させ、逆に図 6 3 に例示するように小さな値 N 2である場合には低速度で読み出しアドレス A D R 6を増加させ、一定期間 T内に読み出しアドレス A D R 6が 0〜N 1 — 1 または 0〜N 2 — 1 の区間を変化するようにする。そして、このようにして順次読み出される波形値 WDは、高速再生部 2 2 0内において補間演算が施され、一定のサンブリング周波数 in/Tの波形値となってバンドパスフィルタ 2 2 2へ供給される。

( d ) スぺクトル検出

バンドパスフィルタ 2 2 2 は、受け取つた波形値による時系列データのうち周波数が 1 /Tである信号を選択して通過させ、スぺクトル検出部 2 2 3 に供給する。一方、正弦波発生器 2 2 1 は、図 6 4 に示すように周期が Tである正弦波を発生してスペクトル検出部 2 2 3 へ供給する。スペクトル検出部 2 2 3 は、バンドパスフィルタ 2 2 2 の出力信号レベルを数波に亙って検出し、その代表値を脈波 W n — 3 の基本波スぺクトルの振幅 H , として出力するとともに、バンドパスフィルタ 2 2 2の出力信号の位相と正弦波発生器 2 2 1 から出力される正弦波の位相との位相差を数波に亙って検出し、その代表値を脈波 W n — 3の基本波スぺクトルの位相 0 1 として出力する。各代表値は、例えば基本波スぺクトルを出力する直前での各波に対応した出力信号レベルおよび位相差の移動平均値を算出する。

次に高速再生部 2 2 0は、一定期間 2 T内に脈波 W n — 3の全ての波形値が読み出されるように読み出しァドレス A D R 6 の増加速度を上記基本波スぺクトルの検出の場合の 1 / 2 にし、脈波 W n — 3 に対応した波形値 W Hを繰り返し読み出し、バンドパスフィルタ 2 2 2へ供給する（図 6 4参照）。そして、波形値 W Hからなる時系列データのうち周波数が 1 / Tの信号、すなわち、脈波 W n — 3 の第 2調波に対応した信号がバンドパスフィルタ 2 2 2 を通過してスぺクトル検出部 2 2 3 に供給される。この結果、スペクトル検出部 2 2 3 により脈波 W n — 3 の第 2調波スぺクトルの振幅 H , が検出されて出力される。一方、正弦波発生器 2 2 1 は、周期が 2 Tである正弦波を発生してスぺクトル検出部 2 2 3へ供給する（図 6 4参照）。この結果、スペクトル検出部 2 2 3 にり脈波 W n — 3 の基本波スぺクトルの位相 0 ,が出力される。

以後、読み出しァドレス A D R 6の增加速度が基本波スぺクトルの場合の 1 / 3 , 1 / 4 , 1 / 5 , 1 / 6 と順次切り換えられると共に、これに合せて正弦波発生器 2 2 1 により発生する正弦波の周期が 3 T, 4 T, 5 T, 6 Tと順次切り換えられて、上記と同様の動作により 3次〜 6次までの高調波スぺクトルの振幅 H ,~ H ,および位相 e ,〜 0 ,がスぺクトル検出部 2 2 3から出力される。このようにして求められた脈波 W n — 3 の各スぺクトルはマイクロコンビユー夕 1 8 1 に取り込まれる。そして、マイクロコンピュータ 1 8 1 により脈波 W n — 3 に対応した波形値 W Dの個数 Nとクロック <6の周期 τ を用いて基本波の周波数 f = 1 / ( N τ ) が演算され、上記スぺクトルと共に出力される。その後、脈波 W nよりも 1 拍後の脈波 W n + 1 が立ち上がり、最初の極大値が波形抽出記億部 1 8 0内に入力されると、マイクロコンピュータ 1 8 1 により同期信号 S Y N Cが発生されると共に脈波 W n — 2 に含まれる波形値 W Dの個数 N が出力される。また、セレクト信号 S 2が反転され、分 E器 2 1 3，セレクタ 2 1 4〜 2 1 6の内部接続状態が図 5 9において破線によって示した状態とされるそして、脈波 W n + 1 の波形メモリ 1 8 4 への蓄積と並行し、マイクロコンビユータ 1 8 1 によりその 2拍前の脈波 W n - 1 の波形 tl W Dが波形メモリ 1 8 4 から読み出されて周波数解析部 2 1 0へ引き渡され、分配器 2 1 3を介してバッファメモリ 2 1 2 へ順次供給される。

この動作と並行し、高速再生部 2 2 0 により脈波 W n — 1 の 1拍前の脈波 W n 一 2 に対応した各波形値 W Dがバッファメモリ 2 1 1 から読み出され、高速再生部 2 2 0により補間されて波形値 W Hとして出力される。そして、この脈波 W n 一 2 に対応した波形値 W H に対し脈波 W n - 3 と同様な処理が施され、そのスぺクトルが求められる。

以後、順次到来する各脈波について上記と同様な処理が行われ、各脈波のスぺクトルが連続して求められ、個々の柏に対応したパラメータとして出力される。

( 3 ) 変形例

①振幅 H 1〜 H 6および位相 0 1〜 0 6を全て検出するのでなく、例えば、特に体調変化がよく表れる位相 0 4だけを検出するようにしてもよい。

②上記の回路では、各柏に対応した波形パラメータを各々が得られた時点でリアルタイムに出力している。しかし、波形パラメータの出力の仕方はこれに限定されるものではなく、例えばマイクロコンピュータ 1 8 1 が所定拍数分の波形パラメータの加算平均値（すなわち、波形パラメータの移動平均値）を演算して出力するようにしてもよい。第 4章脈波波形の解析第 1 節循頊動態パラメータの算出

前述したように、人体の循環系の挙動を決定する要因として循璟動態パラメ一夕が挙げられる。そこで以下では、脈波波形を解析して循環動態パラメータを導出するための様々な手法について説明する。第 1 項電気的モデル（四要素集中定数モデル）に基づいた算出手法本発明者は、人体の循環系を電気的モデルに置き換え、この電気的モデルを構成する各素子の値を求めることで循環動態パラメータを算出する手法を見いだした。このような電気的モデルを用いると、簡単な演算処理によって循環動態パラメータを算定することができる。

( 1 ) 概要

まず本発明者は、動脈系の電気的モデルとして四要素集中定数モデルを採用することとした。四要素集中定数モデルとは、人体の循環系の挙動を決定する要因のうち、動脈系中枢部での血液による慣性，動脈系中枢部での血液粘性による血管抵抗（粘性抵抗），動脈系中枢部での血管のコンプライアンス（粘弾性）及び動脈系末梢部での血管抵抗（粘性抵抗）の 4つの循環動態パラメータに着目し、これらを電気回路としてモデリングしたものである。なお、コンプライアンスと _ は血管の钦度を表わす量であり、粘弾性のことである。

図 6 5に四要素集中定数モデルの回路図を示すとともに、以下に四要素集中定数モデルを構成する各素子と上記各パラメータとの対応関係を示す。

インダクタンス L ：動脈系中枢部での血液の慣性〔dyn · S，/CIB *〕静電容量 C ：動脈系中枢部での血管のコンプライアンス

[ cm Vdyn

電気抵抗 R。：動脈系中枢部での血液粘性による血管抵抗

〔 dyn · s/cm " j 電気抵抗 R _P ：動脈系末梢部での血液粘性による血管抵抗

[ d yn · s/cm " j この電気回路内の各部を流れる電流 i , i f , i _cは、各々対応する各部を流れる血流〔c / s〕に相当し、この電気回路に印加される入力電圧 e は大動脈起始部の圧力〔dyn/cn '〕に相当する。また、静電容量 Cの端子電圧 v，は橈骨動脈部等の動脈系末梢部における圧力〔dyn/cm ²〕に相当する。 ( 2 ) パラメ一タ算出の手順

( a ) 四要素集中定数モデルの応答特性の近似式

次に、図 6 5 に示す四要素集中定数モデルの挙動についての理論的説明を行う。まず、同図に示す四要素集中定数モデルにおいては、下記微分方程式が成立する。

e = R . i + L ( d i /d t ) -l- V p "' ( 1 ) ここで、電流 i は、

i = i c + i p

= C ( d v ,/d t ) + ( v p/R,) .·· ( 2 ) と表わすことができるから、上記式（ 1 ) は下記式（ 3 ) のように表わすことができる。

e = L C ( d ^! V / d t ²) + ( R _c C + ( L/R _P) } ( d v _p/ d t )

+ ( 1 + ( R _C/R _p) ) v p ··· ( 3 ) 周知の通り、上記式（3 ) によって示されるような 2次の定係数常微分方程式の一般解は、上記式（ 3 ) を満足する特殊解（定常解）と、下記微分方程式を満足する過渡解との和によって与えられる。

0 = L C ( d ² V / d t ²) + { R « C + ( L / R p) } ( d v / d t )

ここで、微分方程式（ 4 ) の解は次のようにして得られる。まず、微分方程式 ( 4 ) の解として下記式（ 5 ) によって表わされる減衰振動波形を仮定する。 v = A e x p ( s t ) ― ( 5 ) この式（ 5 ) を式（ 4 ) に代入すると、式（4 ) は次のように表わされることとなる。

{ L C s ² + ( R c C + ( L / R _p) ) s + ( 1 + ( R _c/R _p) ) } v _p= 0

… ( 6 ) そして、上記式（ 6 ) を s について解くと、

s = { - ( R c C + ( L / R _P) )

土 T ( ( R _c C + ( L / R _P) ) ²- 4 L C ( 1 + ( R _c/R _p) ) ) } / 2 L C

… ( 7 ) となる。式（ 7 ) において

( R c C + ( L / R ) ) '< 4 L C ( 1 + ( R c/ R p) ) - ( 8 ) である場合には第 2項の根号 vTの中が負となり、この場合、 S は以下のように表される。

土 j " ( 4 L C ( 1 + (R./R p) ) - ( R eC + ( L /R ) ) ') } / 2 L C =一 α土 j ω ― ( 9 ) ( R _e C + ( L /R p) ) / 2 L C

= ( L + R,RcC) /2 L C R, - ( 1 0 ) ω = { "(4 L C (1 + (Rc/Rp)) - ( R cC + (L /R _p)) ') } / 2 h C

•" ( 1 1 ) ここで、

A ,= L C "' ( 1 2 )

A，= ( R c+ R,) /R, - ( 1 4 ) とおくと、上記式（ 1 0 ) および（ 1 1 ) は以下のように表わすことができる。

a = A,/ 2 A , - ( 1 5 ) ω = { ( Α ,/Α ,) - a '} - ( 1 6 ) このようにして s の値が確定し、上記微分方程式（ 4 ) を満足する解が得られ以上の知見に基づき、本発明者は、四要素集中定数モデルの応答波形に含まれる滅衰振動成分を近似する式として上記式（ 5 ) を用いることとした。

次に、大動脈起始部の圧力波形のモデリングを行う。一般に大動脈起始部の圧力波形は図 6 6のような波形である。そこで、ここでは大動脈起始部の圧力波形を図 6 7 に示す三角波で近似することにする。図 6 7 において近似波形の振幅と時間を E ,， Ε », t，， t とすると、任意の時刻 t における大動脈圧 e は次式で表わされる。

0 ≤ t < t ，,の区間：

e = E。+ E, ( l — ( t Z ,) ) - ( 1 7 ) t ，≤ t < t ,の区間：

e = E。 "- ( 1 8 ) このように、大動脈起始部の圧力波を簡単な三角波によってモデリングすると、簡単な演算処理により循環動態パラメータを算定することができる。なお、 E 。は最低血圧（拡張期血圧）、 E。+ E，は最高血圧（収縮期血圧）であり、 t，は 1拍の時間、 t _riは大動脈圧の立ち上がりからその圧力が最低血圧値になるまでの時間である。

そして、上記（ 1 7 ) 式および（ 1 8 ) 式によつて表わされる電気信号 eを図 6 5の等価回路に入力した時の応答波形 V , (橈骨動脈波に対応）をここでは以下のように近似する。

0 ≤ t < t _P ,の区間：

v，= E « + B ( 1 — t / t _b)

+ D„, e x p ( - a t ) s i n ( ω t + Θ ,) — ( 1 9 ) t t < t ，の区間：

v， = E靂,，

+ D · e x p { - a ( t - t ,_x) } - s i n { ω ( t - t _F,) + Θ ₃}

··· ( 2 0 ) ここで、 E _β,，は橈骨動脈波形における最低血圧値（後掲する図 7 2を参照〉である。

上記式（ 1 9 ) における右辺第 3項および上記式（ 2 0 ) における右辺第 2項が既に説明した减袞振動成分（上記式（ 5 ) に対応するもの）であり、これらの項における aおよび ωは上記式（ 1 5 ) および（ 1 6 ) により与えられる。

なお、 Β, t „ , D.,, D ·,は後述する手順にしたがって算出される定数値である。

( b ) 四要素集中モデルの各パラメータと橈骨動脈波形との関係

以下、上記式（ 1 9 ) および（ 2 0 ) における各定数のうち既に確定した aおよび ω以外のものについて検討する。

まず、上記式（ 1 7 ) および（ 1 9 ) を上記微分方程式（ 3 ) に代入すると、下記の式（ 2 1 ) が得られる。

E。+ E„ ( 1 — ( t / t _l) )

= ( 1 + ( R R ρ) ) ( E .,.+ B )

- ( BZ ") ( R _e C + ( L /R p) ) t

+ { L C ( a ²- ω ²) D.,- a D., ( R _C C + ( L / R _p) ) + D_eI ( 1 + ( R _c R p) ) } e x p ( - a t ) s i n (<u t + 0 ,)

+ {ω O_ml ( ReC + ( L/R„) ) - 2 L C a ω D.,} e x p ( - a t ) c o s ( ω t + ） - ( 2 1 ) この式（ 2 1 ) が成立するためには以下の条件が必要である。

E ₀+ E .= ( 1 + ( Re/R p) ) ( E .,.+ B )

= Ε。+ Α, Β— ( Β/ ) Α ₂ - ( 2 2 )

E./ t _ΡΙ= ( B/ t _b) ( 1 + ( R_e/R_P) )

= A , · B / t „ - ( 2 3 )

L C ( α ' - ω ') - a ( R _c C + ( L / R _p) ) + ( 1 + R _e/R„) = 0

··· ( 2 4 )

、 ReC + ( L/Rp) = 2 L C a - ( 2 5 ) なお、上記式のうち式（ 2 4 ) および（ 2 5 ) は aおよび ωを拘束するものであるが、既に式（ 1 5 ) および（ 1 6 ) により得られた aおよび ωは当然のことながらこれらの式を満足する。

—方、上記式（ 1 8 ) および（ 2 0 ) を上記微分方程式（ 3 ) に代入すると、下記の式（ 2 6 ) が得られる。

Ε

= ( 1 + ( R _c/ R ) E rain

+ { L C ( a ²- ω ¹) Ό_Β2- a ( R _c C + ( L / R„) ) D .₂+ ( 1 + ( R _e/ R , ) ) D _mi) e x p ( - a ( t - t _{P I}) s i n ( ω ( t - t _p ,) + Θ ,)

+ { ω ( R C + ( L / R D _B2 - 2 L C a ω D .,2} e p (一 or ( t - t _{p l} ) ) c o s ( ω ( t - t _{P I} + ）

··· ( 2 6 ) この式（ 2 6 ) が成立するためには上記式（ 2 4 ) , ( 2 5 ) が成立することに加え、下記式（ 2 7 ) が成立することが必要である。

E o = ( 1 + ( Rノ R _p) ) E ...

= A , E„,„ - ( 2 7 ) 以上のようにして得られた微分方程式（ 3 ) が成立するための条件式（ 2 2 ) 〜（ 2 5 ) , ( 2 7 ) に基づき、式（ 1 9 ) および（ 2 0 ) における各定数を算定する。

まず、 E は上記式（ 2 7 ) より、

次に式（ 2 3 ) より Bは、

B = ( t ₆ E .) / ( t ,-, Α ,) - ( 2 9 ) となる。

次に上記式（ 2 2 ) に上記式（ 2 9 ) を代入し t _tについて解くと、

"= ( t A ,+ A ₂) / K， - ( 3 0 ) となる。

そして、残った定数 D o,， D _{B i}, および e ,は、橈骨動脈波形 V _pが t = 0 , t P., t ,において連続性を維持し得るような値、すなわち、下記条件（ a ) 〜（ d ) を満足する値が選ばれる。

① 式（ 1 9 ) の v , ( t _{p l}) と式（ 2 0 ) の v , ( t _P i) とが一致すること

② 式（ 2 0 ) の v _p ( t ,) と式（ 1 9 ) の v , ( 0 ) とが一致すること

③ 式（ 1 9 ) および式（ 2 0 ) の t = t における微分係数が一致すること

④ 式（ 1 9 ) の t = 0での微分係数および式（ 2 0 ) の t = t ,における微分係数が一致すること

すなわち、 D _β ,および 0 ,は、

D _{m l} = T { ( D , ,²+ D } / ω - ( 3 1 ) θ , = t a n ( D , ,/ D , ₂) - ( 3 2 ) なる値が選ばれる。ただし、上記各式において、

D , , = ( V o i - B - E .,,,) ω - ( 3 3 )

D , 2 = ( v o . - B - E «,.) a + ( B / t 。） + ( i o ./ C ) ··· ( 3 4 ) であり、 v _{0 l}と i ₀₂は t = 0 における v _Pと i _cの初期値である。また、 D および 0 ₂は、

D_ml = T ( D _{2 l} ²+ D _ί2 ²) / ω … （ 3 5 )

Θ t a n ( D _{a i}/D _{a 2}) - ( 3 6 ) なる値が選ばれる。ただし、上記各式において

D = ( V - E .) ω ·'· ( 3 7 )

D ,,= ( V o*- E .,.) a + ( i ot/ C ) - ( 3 8 ) であり、 v。，と i ₀,は t = t "での v，と ί ,の初期値である。このようにして式 ( 1 9 ) および（2 0 ) の各定数が得られた。

さて、式（ 1 6 ) の角周波数 ωから逆算することにより中枢部での血管抵抗 R _cは、

R c= { L - 2 R ( L C ( 1 - _W ^a L C) ) } / ( C R ,) - ( 3 9 ) となる。ここで、 R _cが実数でかつ正となる条件は、

4 R CZ { 1 + ( 2 ω R ,C ) ²} ≤ L ≤ 1 / (ω'Ο "' ( 4 0 ) である。一般に R，のオーダは 1 0，（dyn · s/cm¹) 程度， Cは 1 0 (cn'/dyn ) 程度であり、また、 ωは脈波に重畳している振動成分の角周波数であるから 1 0 (rad/s) 以上であるとみてよい。このため、式（ 4 0 ) の下限はほぼ 1 ( ω ² C ) とみなせる。そこで、 Lを簡略化のため近似的に、

L = 1 / (ω ^aC ) - ( 4 1 ) とおくと、 R _cは、

R _c= L / ( C R ,) - ( 4 2 ) となる。

また、式（ 4 1 ) および（ 4 2 ) の関係より式（ 1 5 ) の減衰定数 αは、

a = 1 / ( C R ,) - ( 4 3 ) となる。（ 4 1 ) 式〜（ 4 3 ) 式の関係を用いて、 a と ω及び四定数のいずれか 1 つ、例えば血液の慣性 Lを用いて残りのパラメータを表わすと、

R c = a L ― ( 4 )

R ,= ω ² L / α ― ( 4 5 )

C = \ / (ω ² L ) - ( 4 6 ) となる。上式（ 4 4 ) 〜（ 4 6 ) より、モデルのパラメータは α, ωおよび Lが得られることにより確定することが明らかである。ここで、なと ωは橈骨動脈波の実測波形から得ることができる。一方、 Lは 1 回拍出量 S Vに基づいて算出することができる。

以下、 1 回拍出量 S Vに基づく Lの算出手順について説明する。まず、大動脈起始部の圧力波の平均値 Ε。，は以下の式（ 4 7〉により与えられる。

Ε。， = { Ε。 t , + ( , Ε / 2 ) } t , - ( 7 ) —方、 R ,, R a, ωおよび L間には下記式（ 4 8 ) が成立する。

R + R p= a L + ( ω ¹ L / α ) = ( α，+ω，） L / ― ( 4 8 ) そして、四要素集中定数モデルを流れる平均電流，すなわち上記 E _ei を R_e + R,によって除算したものは、拍動により動脈を流れる血流の平均値（ S V t , ) に相当するから下記式（ 4 9 ) が成立する。

S V/ t p

= 1333.22 ( 1 / t ,) { E。 t _p+ ( t ,, Ε _β, 2 ) } α Z { ( α ² + ω · L }

··· ( 4 9 ) なお、上記式（4 9 ) における 1333.22 は圧力値の単位を「nniHg」から「dyn /cn²J に換算するための比例定数である。

このようにして得られた式（4 9 ) を Lについて解くことにより、 1 回拍出量 S Vから Lを求めるための式（ 5 0 ) が以下の通り得られる。

L = 1333.22 { E。 t ,+ ( t _P, E ./ 2 ) } a / { ( ω *) · S V }

… ( 5 0 )

( c ) 四要素集中定数モデルにおけるパラメータの算出手法

図 6 8〜図 7 1 はパラメ一タ算出処理の動作を示すフローチャートである。また図 7 2 は橈骨動脈波形を示す波形図である。以下、これらの図を参照しつつ、パラメ一タ算出処理を図示を省略したマイクロコンピュータが処理するものとして説明を行う。

ここで、パラメータを算出するにあたっての前提条件として、橈骨動脈脈波などの脈波波形の測定及び 1 回拍出量 S Vの釗定がなされているものとする。これらを測定するための詳細は『第 2章第 2節及び第 3節』に記載されている。

これら脈波波形及び 1 回拍出量の測定が完了すると、図 6 8および図 6 9 のフ口一チャートに示すパラメータ算出処理ルーチンが実行される。また、このルーチンの実行に伴い、図 7 0 にフローを示す α, ω算出ルーチンが実行され（ステッブ S 1 0 9 , S 1 1 7 ) , このな， ω算出ルーチンの実行に伴い、図 7 1 にフローを示す ω算出ルーチンが実行される（ステップ S 2 0 3 ) 。以下、これらのルーチンの処理内容について説明する。

まず、マイクロコンピュータは、内蔵されたメモリに取り込んだ 1拍分の橈骨動脈波形について、血圧が最大となる第 1 ポイント P 1 に対応した時間 t , および血圧値 y , と、第 1 ポイントの後、血圧が一旦落込む第 2 ポイントに対応した時間 t，および血圧値 y，と、 2番目のビーク点である第 3 ポイント P 3 に対応した時間 t ,および血圧値 y ,を求める。なお、これらの処理の詳細は Γ第 3聿第 1 節』に記載されている。

また、メモリに取り込んだ橈骨動脈波形について 1柏の時間 t , , 最低血圧値 E ain ( ( 3 ) 式と（4 ) 式の第 1項目に相当）を求める（ステップ S 1 0 1 ) 。なお、第 2ボイント P 2 と第 3 ポィント P 3を区別することが困難ななだらかな脈波の場合には、第 2 ポイント P 2 と第 3 ポイント P 3 の時間を t i- Z t ,, t ，= 3 t ,としてその点の血圧値を決定する。

そして、計算の簡略化のため、図 7 3 に示す Α点の血圧値 y。を用いて y ,〜 y 3の正規化処理を行い（ステップ S 1 0 2 , S 1 0 3 ) 、 B の値を（ y 。Z2 ) — 0. 1 に初期設定する（ステップ S 1 0 4 ) 。

そして、次の手順で B, t _b, α, ωの最適値を求める。

① まず、 Βを y。ノ 2〜 y。の範囲で変化させると同時に t _bを t ,ノ 2〜 t ,の範囲で変化させ（+ 0. 1間隔）、各 Bおよび t _tについて I v , ( t ,) - y , I , I v p ( t ₂) - y I , I v , ( t ,) - y , I が最小となる α, ωを求める。

② ①において求めた B, t _b, α, ωの中で I v p i t ,) — y , | , | v ( t ₂ ) 一 y : I , I v , ( t ,) - y , I が最小となる B， t „, a , ωを求める。

③ ②において求めた Β, t _bを基準にして、 B ± 0. 0 5 , t _b± 0. 0 5 の範囲で上記①， ②を再び実行する。

④ 上記①〜③の処理の際、 αは 3〜1 0 の範囲を 0. 1 間隔で変化させ、各 α について最適な ωを算出する。また ωは、各 aにおいて、 <1 ν ρ ( ί ₂) / (1 ί = 0 となる点を二分法を用いて求める（図 7 1 参照）。なお、上記各処理において V ,の値を演算するに際し式（ 3 3 ) の初期値 V。，は^とする。

⑤ t M , E E。を式（ 2 8 ) 〜（ 3 0 ) 及び（ 4 4 ) 〜（ 4 6 ) に基づいて算出する（ステップ S 1 2 3 , ステップ S 1 2 4 ) 。

⑥ 式（ 5 0 ) を用い、 1 回拍出量から Lの値を算出し（ステップ S 1 2 5 ) 、残りのパラメータ値を式（ 4 4 ) 〜（4 6 ) により求める（ステップ S 1 2 6 ) 次いで、直流的な（平均的な）総末梢血管抵抗 T P Rを以下のようにして算出する。

T P R = R c+ R r

( 3 ) データ例

パラメータ演算処理に必要な各データの一例として、図 7 2 に示す橈骨勦脈波形から求めたものを以下に示す。

第 1 ポイント t ,= 0. 1 0 4 (s) y 1 = 1 2 3. 4 (araH g)

第 2 ポイント t，= 0. 2 6 4 (s) y，= 9 3. 8 (BBIH g)

第 3 ポイント t ，= 0. 3 8. (s) y i= 1 0 3. 1 (nnH g)

1拍の時間 t ,= 0. 7 8 4 (s)

最低血圧 E .,.= 8 7. 7 (nnH g)

1回拍出量データ： S V = 1 0 3. 1 9 (cc/beat)

また、パラメータ算出処理により以下例示するように各データが決定される, a = 4. 2 ( s"¹) 、 ω = 2 4. 3 2 5 ( rad/s)

B = 2 7. 2 (nnH g) 、 t _b= 0. 6 0 2 ( s)

t = 0. 5 8 8 (s)

E _m = 2 7 . 4 (BBH g)

E。 = 9 0. 3 (BmH g)

この結果、以下に例示するパラメータが得られる。

L = 7. 0 2 1 (dyn - sVcn')

C = 2. 4 0 7 X 1 0 ( cm'/dyn)

R c = 2 9. 5 (dyn · s/cm⁶) R = 9 5 8 . 2 ( dyn * s/cm" )

T P R = 1 0 1 8 . 7 ( dyn · s/cm ^s )

そして、確認のため、算出したパラメータで式（ 4 0 ) を計算すると、

6 . 9 6 9 ≤ L≤ 7 . 0 2 1

となり、式（ 4 1 ) の近似は妥当であるといえる。また、図 7 4 に示す通り、算出したバラメータを用いて計算した橈骨動脈波形 W 2が実測波形による波形 W 1 ( 1分間の平均波形）と非常によく一致していることがわかる。

( 4 ) 変形例

①インダク夕ンス Lの算出

血流量を測定することにより上記式（ 4 9 ) 中の平均電流（ 1 t , ) { E。 t ( t _{P I} E _m/ 2 ) } に相当する値を求め、この結果に基づきインダクタンス L を算出してもよい。ここで、血流量を測定する装置としては、インビーダンス法によるもの，ドッブラー法によるもの等が知られている。また、ドップラー法による血流量剌定装置には、超音波を利用したもの，レーザを利用したもの等がある ₀

② 1回拍出量の測定を行わないパラメータ算出手法

1回拍出量 S Vの測定を行うことなく循現動態パラメータを求める形態が考えられる。すなわち、循環動態パラメータのうちのインダクタンス Lは固定値とすることとして、測定した橈骨動脈脈波の波形のみに基づいてその他の循環動態パラメータの値を算出するようにする。このようにすれば、 1 回拍出量を測定するための 1 回拍出量測定部（例えば図 5 0以下を参照）を省略することができる。ところで、このようにインダクタンス Lの値を固定してしまうと、実測した 1 回拍出量を用いた方法に比して、得られる循琛動態パラメータの精度が低下する。そこでこの点を補うため、図 7 4 に示すように、測定により得られた橈骨動脈波形（測定波形） W 1 と計算により得られた橈骨動脈波形（計算波形） W 2 とを重ね表示するモニタを設けるようにする。そして、まず、インダクタンス Lの値を上記の固定値に設定して計算波形 W 2 を求め、この波形をモニタ上へ表示させて測定波形 W 1 との波形の一致の程度を見る。次に、診断者が、上記の固定値とは異なる適当な値をインダクタンス L として決めて、再度、計算波形 W 2を求めて測定波形 W 1 との一致の程度をモニタ上で見る。そして、以後は、診断者が上記と同様にィンダクタンス Lの値を幾つか適当に決めて、それぞれのィンダクタンス Lの値について計算波形 W 2を求め、モ二タ上で計算波形 W 2の各々と測定波形 W 1 とを比較する。そして、これらの計算波形 W 2 の中で測定波形 W 1 と最も良く一致する波形を一つ選んで、その時のィンダクタンス Lの値を最適値として決定する。

ちなみに、『第 2聿第 3節』で述べたように、このような算出手法をとることで、図 5 4の如く 1 回拍出量測定部を省略することができ、したがって、カフが不要となるという利点がある。

③大動脈起始部の圧力波形のモデル

大動脈起始部の圧力波形のモデルとして、三角波ではなく、図 7 5 に示すような台形波を使用しても良い。この場合、三角波に比べて実際の圧力波形に近いので、より正確に循環動態パラメータを求めることができる。

④循環動態パラメータの他の算出手法

循環動態パラメータを数式を用いた演算により求めたが、各循環動態パラメ一タを所定範囲内で変化させたときのモデルの各応答波形を回路シミュレータ等に

、

よってシミュレーションし、実測の橈骨動脈波形と最もよく一致する循環動態パラメータを選択して出力するようにしてもよい。この場合、動脈系の電気的モデルおよび大動脈起始部の圧力波形のモデルとしてより実際に近い複雑なものを使用することができ、測定精度がさらに向上する。第 2項脈波の歪率に基づいた算出手法

( 1 ) 概要

上述した電気的モデルに基づいた解析手法では、原則として橈骨動脈波形と i 回拍出量の両方の制定結果に基づいて循環動態パラメータの各値を演算した。この手法によると、精度良く刺定するためには 1 回拍出量の検出にカフを使用する必要があり、外出時等においてはわずらわしい一面もある。そこで、橈骨動脈波形のみを釗定し、その測定結果から循環動態パラメータの各値を求める別の方法がある。 ( 2 ) 算出手法

橈骨動脈波形から得られる歪率と循環動態パラメータの各値との間にはかなり強い相関があることがわかってきた。そこで、脈波のスぺクトル分析を行い、その結果を使用して脈波の歪率 dを次式により求める。なお、脈波のスぺクトル情報の算出に関しては、『第 3章第 2節』で詳述した通りである。

歪率 d T C l + I ^+ . ' . + I .^ Z l ,

但し、 I ,は基本波の振幅、 I ,, I ... , はそれぞれ脈波の 2次， 3次， . .. n次の高調波の振幅である。

次いで、歪率 dと循環動態パラメ一夕の各値の相関式から各素子の値を求める o ここで、図 7 6 ( a〉〜図 7 6 ( d ) は被験者 1 2 0例について上記の相関を調べた結果である。図 7 6 ( a ) には中枢部血管抵抗 R _e と歪率 dの関係を示してあり、両者の関係式を求めると R , = 5 8. 6 8 d -"· ^1,4 で表わされ、相関 r は r =— 0. 8 0 7である。また、図 7 6 ( b ) は末梢部血管抵抗 R , と歪率 dの関係を示しており、両者の関係式を求めると R ,= 2 3 2 1. 3 e ~'- ^{, l tt} で表わされ、相関 r は r =— 0. 4 1 8である。また、図 7 6 ( c ) は慣性 L と歪率 dの関係を示しており、両者の関係式を求めると L = 1 6 2. 8 e "²· で表わされ、相関 r は r =— 1. 7 7 4である。さらに、図 7 6 ( d ) はコンブライアンス C と歪率 dの関係を示しており、両者の関係式を求めると、 C = (一 1. 6 0 7 + 3. 3 4 2 d ) x i 0— -で表わされ、相関 r は r = 0. 7 6 4である。

( 3 ) 代表的な脈波波形と歪率

図 7 7 に、歪率 d と代表的な脈波波形である平脈，滑脈，弦脈（前掲した図 1 ( a ) 〜図 1 ( c ) を参照）との関係を示す。同図は平脈 3 5例，滑脈 2 1 例，弦脈 2 2例について解析した結果である。この図において、平脈は歪が 0. 9 0 7 を中心として上下に 0. 0 5 3程度の偏差がある。滑脈は歪が平脈の歪より大きく、 1. 0 1 3を中心として上下に 0. 1 4 8の偏差がある。弦脈の歪は三者のうち最も小さく、平均が 0. 7 3 4で上下に 0. 0 6 4程度の偏差がある。なお、平脈、滑脈および弦脈の歪の大小関係を t検定で検定した結果、危険率が 0 . 0 5以下で有為差が認められている。他方、図 7 8〜図 8 1 には、循環動態パラメータの各パラメータと滑脈，平脈 , 弦脈との関係を示してある。図 7 8は中枢部血管抵抗 R _e と 3脈の関係を示す o この図に示すように、滑脈の血管抵抗が最も小さく（ 4 7. 0 4 8 ± 1 8. 1 7 0 d y n ' s Zc m，、以下同じ）、次に平脈の血管抵抗が小さく（ 9 2. 0 3 7 ± 3 6. 4 9 4 ) 、弦脈の血管抵抗が最も大きい（ 2 2 6. 0 9 3 ± 6 1. 1 3 5 ) 。また、図 7 9には末梢部血管抵抗 R, と 3脈の関係を示してある。この図に示すように、滑脈の血管抵抗が最も小さく（ 1 1 8 2. 1 ± 1 7 6. 7 ) 、次に平脈の血管抵抗が小さく（ 1 3 8 6. 5 ± 2 2 8. 3 ) 、弦脈の血管抵抗が最も大きい（ 1 5 8 3. 0 ± 2 5 1. 0 ) 。さらに、図 8 0 には血液の慣性 L と 3脈の関係を示してある。この図に示すように、滑脈の慣性が最も小さく（ 1

0. 3 3 7 ± 2. 6 0 9 ) 、次に平脈の慣性が小さく（ 1 6. 4 1 4 ± 4. 6 0 4 ) 、弦脈の慣性が最も大きい（ 2 7. 5 5 0 ± 5. 3 9 3 ) 。加えて、図 8 1 はコンプライアンス Cと 3脈の関係を示している。この図に示すように、滑脈のコンプライアンスが最も大きく（ 2. 0 3 0 ± 0. 5 5 4 X 1 0 ^_< c m，Zd y n

、以下同じ）、次に平脈のコンブライアンスが大きく（ 1. 3 8 7 ± 0. 3 1 1 ) 、弦脈のコンプライアンスが最も小さい（ 0. 8 1 9 ± 0. 2 0 7 ) 。

以上のように、コンプライアンスについてのみ大小関係の順序が逆になつているが、コンブラィァンスの逆数をとれば大小関係は全ての循環動態パラメータについて同一順序となる。また、これら循環動態パラメータと 3脈の大小関係については、 t検定で危険率が 0. 0 5以下で有為差が認められている。

( ) 変形例

①歪率の定義として，（ I ₂ + I , + · · · + I ,) / I , 等を用いてもよい。

②相関式による演算に代えて、メモリ内に相関関係をテーブルとして記憶させておいてもよい。

③図 8 2に示す回路を用いた手法によっても歪率 dを求めることができる。

すなわち、脈波をローバスフィルタ 2 4 0 , ハイパスフィルタ 2 4 1 に入力して、低周波信号成分 V I と高周波成分 V 2 を出力させる。次いで、各出力信号 V

1 , V 2を整流回路 2 4 2, 2 4 3でそれぞれ整流し、さらに平滑回路 2 4 4, 2 4 5で平滑して直流信号 d c 1 , d c 2 を得る。これら直流信号 d e l , d c 2 を割算回路 2 4 6で割算して、歪率 d = d c 2 d c 1 を得る。

④循環動態パラメータは上述したものに限られず、他の同様なモデルを想定しても同様な結果が得られる。特に、動態パラメータを求める相関式は上記のものに限らず、他の実験式を採用してもよい。第 3項脈波の歪率とスペクトルの高調波の振幅，位相に基づいた算出手法循環動態パラメータは、脈波から得られる歪率と、脈波の周波数スぺクトルにおける高調波の振幅，位相とからも求めることもできる。

まず、読み出した脈波の波形をフーリヱ解析することにより、脈波の基本波および高調波の各振幅 1 ぃ I a, 1 ,, ... ，および高調波の基本波に対する位相

P 2, P ,, P を求める（そのためのハードウェアとして、例えば『第

3章第 2節』で説明したものが挙げられる）。次に、求めた振幅値 I I ,, I から次式により脈波の歪率 dを求める。

d = ^ ( I ，'+ I ,，+ · · · + I .²)/ I 1

次いで、歪率 d、位相 P _a， P ... ，と循環動態パラメータの各値との回帰式から循環動態パラメータの各パラメータの値を求める。そこで以下にこの回帰式を示す。

R « (dyn · s/c ^%) = -179.00 x d +2.275 x P _B + 2.295 x P : + 726.74

(R ²=0.86. P <0.00001, n =106)

R p (dyn · s/cm*) = 6.90X P _e - 391.5X d +192.3

(R ' = 0.49. Pく 0.00001. n =106)

または、

R p (dyn · s/cn^e) = 0.68 x P ₂-788.10 x d +1957.3

( R * = 0.30. P =0.008. n =106)

L (dyn · sVcm") = -31.40 x d +0.16x P , + 11.50

( R '=0.74. Pく 0.00001. n =106)

C (cmソ dyn) = 2.34 x d -0.007 x P » + 0.69

( R ²=0.74. Pく 0.00001. n =106)

なお、これらの式において、 R ²は決定係数， Pは危険率， nはサンブル数である o

これらの回帰式は、多数の被験者について橈骨動脈波を測定し、測定した脈波をフーリヱ解析することによつて基本波，高調波の振幅および位相を求める一方

、各被験者について 1 回拍出量および橈骨動脈波形から循環動態パラメータを求め、各被験者について求めた振幅，位相，パラメータの相関を算出することによつて得られる。第 2節脈波のゆらぎに基づく生体の状態の解析

(L F, H F, 「L F/H F」， R R 5 0の算出）

第 1項脈波のゆらぎを表わす指標

L F, H F, 「 L FZH F」， R R 5 0の 4つはいわば脈波の「ゆらぎ」に関する情報（生体の状態に関する指標）である。以下、これらの指標の意味について説明する。

心電図において、ある心拍の R波と次の心拍の R波との時間間隔は R R間隔と呼ばれている。この R R間隔は人体における自律神経機能の指標となる数値である。図 8 3 は、心電図における心拍と、これら心拍の波形から得られる R R間隔を図示したものである。同図からもわかるように、心電図の測定結果の解析によれば、 R R間隔が時間の推移とともに変動することが知られている。

一方、橈骨動脈部などで測定される血圧の変動は収縮期血圧および拡張期血圧のー拍毎の変動として定義され、心電図における R R間隔の変動と対応している o 図 8 4は心電図と血圧との関係を示したものである。この図からわかるように、一拍毎の収縮期および拡張期の血圧は、各 R R間隔における動脈圧の最大値，および該最大値の直前に見られる極小値として測定される。

これら心拍変動ないしは血圧変動のスぺクトル分析を行うことにより、これらの変動が複数の周波数の波から構成されていることがわかる。これらは以下に示す 3種類の変動成分に区分される。

① 呼吸に一致した変動である H F (High Frequency) 成分

② 1 0秒前後の周期で変動する L F (Low Frequency) 成分

③ 測定限界よりも低い周波数で変動するトレンド（Trend) 測定した脈波の各々について、隣接する脈波と脈波の間の R R間隔を求めて、得られた R R間隔の離散値を適当な方法（たとえば 3次のスプライン補間）により補間する（図 8 3 を参照）。そして、補間後の曲線に F F T処理を施してスぺクトル分析を行うことで、上記の変動成分を周波数軸上のビークとして取り出すことが可能となる。図 8 5 ( a ) は、測定した脈波の R R間隔の変動波形、および該変動波形を上記 3つの周波数成分に分解した場合の各変動成分の波形を示している。また図 8 5 ( b ) は、図 8 5 ( a ) に示した R R間隔の変動波形に対するスペクトル分析の結果である。

この図からわかるように、たとえば安静時の場合は、 0. 0 7 H z付近， 0. 2 5 H z付近の 2つの周波数においてビークが見られ、前者が L F成分であり後者が H F成分である。なお、トレンドの成分は刺定限界以下であるため図からは読み取れない。

L F成分は交感神経の緊張度の度合いを表しており、本成分の振幅が大きいほど緊張度が増している（或いは興奮状態にある）こととなる。一方、 H F成分は副交感神経の緊張度の度合いを表しており、本成分の振幅が大きいほどリラックスしている（或いは鎮静状態にある）ことを意味する。

L F成分および H F成分の振幅値には個人差があるので、このことを考虔した場合、 L F成分と H F成分の振幅比である「 L FZH F」が被験者の緊張度の推定に有用である。上述した L F成分と H F成分の特質から、「 L FZH F」の値が大きいほど緊張の度合いが高く、「 L F,H F」の値が小さいほど緊張の度合いは低くリラックスしていることとなる。

—方、 R R 5 0 とは、所定時間の脈波の測定において、連铳する 2心拍の R R 間隔に対応する脈波の間隔の絶対値が 5 0 ミリ秒以上変動した個数で定義される。 R R 5 0の値が大きいほど被験者は鎮静状態にあり、 R R 5 0 の値が小さいほど興 S状態にあることが解明されている。

ちなみに、 R R 5 0 を算出する場合は R R間隔（脈波の間隔）だけが必要であつて必ずしも脈波の周波数解析は必要ない。第 2項各指標の算出手法これらの指標は以下に説明するような手順で脈波波形から算出される。

( 1 ) 脈波の間隔の算出

まず、所定時間分（例えば 3 0秒間或いは 1分間）の脈波の波形を取り込み、『第 3章第 1 節』で説明したピーク情報の採取処理などによつて、当該測定期間内に取り込まれた全ての脈波の波形に対してビーク検出処理を行う。そして、隣接する 2つの脈波のビークの時刻をもとに、両者の時間間隔（ R R間隔に相当するので、以下、 R R間隔と呼ぶ）を計算する。

( 2 ) L F， H Fおよび「 L F / H F」の算出

上記で得られた R R間隔の値は時間軸上で離散的であるため、隣接する R R間隔の間を適当な補間方法により補間して図 8 5 ( a ) に示すごとき曲線を得る。次に、補間後の曲線に対して F F T処理を施すと図 8 5 ( b ) に示すようなスぺクトルが得られる。そこで、脈波の波形に対して実施した場合と同様にビーク情報を採取する処理を適用して、このスぺクトルにおける極大値と該極大値に対応する周波数を求め、低い周波数領域で得られた極大値を L F成分，高い周波数領域で得られた極大値を H F成分とする。さらに、これら成分の振幅を求めて両者の振幅比「 L F Z H F」を計算する。

( 3 ) R R 5 0の計算

上記で得られた R R間隔をもとにして隣接する R R間隔の時間差を順次求め、その各々にっき該時間差が 5 0 ミリ秒を越えるかどうかを調べ、これに該当する個数を数えて R R 5 0 とする。第 3節体動制定に基づく生体の状態の補正

上述した各節では、脈波から得られる各種の生体の状態とそれを得るための脈波解析の手法について論じてきた。

ところで、生体の状態は被験者の動きの激しさによって変化することが知られている。例えば「 L F Z H F」の値は被験者が動いていると、被験者が動いていない安静時に比べてその釗定値が大きくなつてしまう。そこで、被験者の体動に応じて脈波から得られる生体の状態を補正することが考えられる。これは、具体的には以下のようにする。まず第 1 の手法として、被験者に加速度センサを装着させるか或いは装置に加速度センサを設けておき、脈波の測定と同時に加速度センサの値を測定する。そして、加速度センサの測定結果から被験者が動いていると認められる場合には、生体の状態の測定値を加速度センサの測定値により適宜補正して、通常時（安静時）の値に換算してやる。

また第 2の手法として、脈波から得られる生体の状態と加速度センサの値とを. 常時測定し、これらの測定値を対にしてメモリに記憧させておく。そして、現時点での生体の状態を測定する際は、現時点で加速度センサが測定した値に最も近い測定値を上記のメモリから探し出し、探し出された加速度センサの値と対で記憧された生体の状態を現時点における生体の状態とする。

以上のようにすれば、被験者が運動をしているなどの理由から生体の状態に影響を及ぼすような場合であっても、過去の類似の活動状態をもとにして、被験者動きに合致した生体の状態が得られる。

なお、ここでいう安静状態とは、加速度センサによって測定される脈波センサ近傍の動きが所定の限界値（例えば 0 . 1 G ) 以下だということである。具体的に言うと、例えば腕を振っているような場合には、脈波の測定はできない。したがって、運動中は測定できないのは勿論のこと、散歩や部屋の中を歩く程度であつても測定には適さないと言える。

そこで、例えば使用者が屋内に居るのであれば、机と椅子のある部屋へ移動して、図 8 6 ( a ) に示すように椅子に腰掛けて、腕時計 3 2 0を装着した方の手を机の上に置き、手を動かさないように留意する。もっとも、本来はこのようにするのが理想ではあるが、例えば使用者が屋外にいる場合などは、運動の最中であればまず運動を中断させて呼吸を整え、散歩中であれば一旦歩行を止めて立ち止まる。次いで、例えば図 8 6 ( b ) に示すような姿勢をとつて、腕時計 3 2 0 を装着した腕を動かさないようにしながら、反対側の手で腕時計 3 2 0のボタンの押下などの必要な操作を行う。

ちなみに、ネックレスや眼鏡に脈波センサ 3 0 5 を取り付ける態様では、椅子に座っても良いし、立ち止まつたままでも良いから、とにかく身体をできる限り動かさないようにじっとしているようにする。要するに、脈波センサ 3 0 5 に振動を与えない程度であれば問題ないわけである。

(変形例〉

本章に適用可能な周波数解析の手法としては、 F F Tにより脈波のスペクトルを求める以外にも、 D F T (離散フーリヱ変換）， M E M (最大ヱントロビー法 ) , ゥ -ーブレツト変換などの各種の周波数解析手法が考えられる。第 5章インターフユイス手段

次章で詳述する各種の装置では、人間から装置に対して指示を与えたりデータを入力する一方、装置から人間に対しても様々な形態による告知がなされることになる。このような情報入力や告知のための手段は、装置の用途などによっては特定のものが必要となる場合もあるが、多くは目的が達せられれば手段は問わないもと考えられる。例えば、人間に対して警告を行う場合には、ブザーを鳴らしても良いし、またディスプレイにメッセージを表示させても良いし、さらには音声で知らせても良い。要は、警告するという目的が銪足されれば足りる。

そこで、本章ではこれらの手段の具体例を列挙する。原則的に、次章で説明する装置は、入力手段や告知手段として以下挙げるものの何れを用いても実現できるため、様々なバリエーションを持たせられる。第 1節入力手段

人間から装置に対して指示を為す場合や情報入力にあたっては、以下に示すような機器が使用できる。

①牛一ボード

②ポインティング ' デバイス

マウス、タッチスクリーン、タブレット、トラック · ボールなど。

③各種の記憶媒体

情報の保存に供される各種装置の多くは入力手段として使用できる。これらの —例として、フロッピーディスク，磁気ディスク，光磁気ディスクが挙げられるが、その他にも磁気ドラム，磁気テープ，カセットテープ， C D— R O M ( コンパクトディスク）などの様々な媒体が考えられる。

④その他、音声入力や画像による入力まで考えれば、マイクロフォンやスキャナなども考えられる。第 2節出力手段（人間に対する告知手段）

装置から人間に対して告知をするための手段としては以下説明するようなものが挙げられる。これら手段は五感を基準に分類するのが適当かと考えられる。なお、これらの手段は、単独で使用するのみならず複数の手段を組み合わせても良いことは勿論である。

そして、以下説明するように、例えば視覚以外に訴える手段を用いれば、視覚障害者であっても告知内容を理解することができ、同様に、聴覚以外に訴える手段を用いれば聴覚障害者に対して告知を行うことができ、障害を持つ使用者にも優しい装置を構成できる。また、聴覚や触覚に訴える手段を用いることで、使用者が運動中であっても腕時計の液晶表示部をわざわざ見る必要がないといった利点が得られることになつて、装置の使い勝手が向上する。第 1項聴覚に訴える手段

聴覚に訴える告知手段としては、脈波の分析結果，診断結果などを知らせるためのものや、人間に対して g告を与える目的でなされるものなどがあり、以下の如きものが考えられる。なお、これらの手段は腕時計などの携帯機器に埋め込まれたものも多く、そうした場合、時計の一部として組み込まれている素子を流用することもできる。

①ブザー

②圧電素子

③スビーカ

④特殊な例として、告知の対象となる人間に携帯用無線呼出受信機を持たせ、告知を行う場合にはこの携帯用無線呼出受信機を装置側から呼び出すようにすることが考えられる。

また、これらの機器を用いて告知を行うにあたっては、単に告知するだけではなく、何らかの情報を一緒に伝達したい場合も多々ある。そうした場合、伝えたい情報の内容に応じて、以下に示す音量等の情報のレベルを変えれば良い。

①音高

②音量

③音色

④音声

⑤音楽の種類（曲目など）第 2項視覚に訴える手段

視覚に訴える手段が用いられるのは、装置から各種メッセージ，測定結果を知らせる目的であったり、警告をするためであったりする。そのための手段として以下のような機器が考えられる。

①ディスプレイ装置

C R T (陰極線管表示装置）， L C D (液晶表示ディスプレー）などがある。なお. 特殊な表示装置として『第 2聿第 1節第 6項』で説明した眼鏡型のプロジ -クタ一（図 2 9を参照〉がある。

②プリンタ

③ X— Yプロッタ

④ランプ

また、告知にあたっては以下に示すようなバリエーションが考えられる。

①数値の告知におけるデジタル表示，アナ口グ表示の別

②グラフによる表示

③表示色に濃淡を付ける

④数値そのまま或いは数値をグレード付けして告知する場合の棒グラフ表示

⑤円グラフ

⑥フユイスチャート

数値をグレード付けして告知する場合は、グレードに応じて図 8 7 に示すようなフユイスチャートを表示させる。同図では 6個のグレード付けを想定している第 3項触覚に訴える手段

触覚に訴える手段は聱告の目的で使用されることがある考えられる。そのための手段として以下のようなものがある。

①電気的刺激

腕時計等の携帯機器の裏面から突出する形状記憶合金を設け、この形状記憶合金に通電するようにする。

②機械的刺激

腕時計等の携帯機器の襄から突起物（例えばあまり尖っていない針など）を出し入れ可能な構造としてこの突起物によつて刺激を与える。

—方、告知内容が簡単なものであれば、機械的振動を利用して以下のような形態をとつて、使用者へ告知することができる。まず、偏心荷重を回転させて振動を伝える振動アラームが知られているが、これを携帯機器本体と一体或いは別体に設けるようにしても良い。また、図 8 8に示すように、携帯機器本体の下面内側の一部に 7 0 # m程度の厚さの凹部を形成し、ここにビエゾ素子 P Z Tを取り付けても良い。このビヱゾ素子 P Z Tに適切な周波数の交流電圧を印加すると、ビエゾ素子 P z Tが振動して携帯機器を装着している使用者に伝達される。なお、ビエゾ素子 P Z Tの厚みは 1 0 0 // m , その直径は凹部の直径の 8 0 %程度にすると良い。このように、ビエゾ素子 P Z Tの直径を凹部のそれの 8 0 %程度とすると、告知音の音圧を大きくすることができる。

そして、以上の機構を用い、告知内容に応じて振動の強弱，振動時間，振動の周波数などを変化させれば、バリエーションに富んだ告知が可能となる。第 4項嗅覚に訴える手段

嗅覚に訴える手段として、装置に香料等の吐出機構を設けるようにして、告知する内容と香りとを対応させておき、告知内容に応じた香料を吐出するように構成しても良い。ちなみに、香料等の吐出機構には、『第 6章第 2節第 1 項』で詳述されるマイク口ポンプなどが最適である。第 3節通信手段

以下の『第 6章』で詳述する各種の装置では、パーソナルコンビュータなどの外部の機器と通信を行うための Iノ0 (入出力）インターフ - イス手段を設けることができ、これにより、生体から測定した各種の情報を外部機器へ転送したり、外部機器から送られた指示内容や設定内容を当該装置内へ取り込むことができる

そこで以下、外部機器との通信を行うための通信手段について図 8 9を参照して説明を行う。この図に示すように、パーソナルコンピュータは機器本体 3 3 0 , ディスプレイ 3 3 1 , キーボード 3 3 2 , プリンタ 3 3 3などから構成されており、以下の点を除いて通常のパーソナルコンビュータから構成されているため、その内部構成の説明の詳細は省略する。

すなわち、機器本体 3 3 0は、光信号によるデータを送受信するための図示しない送信制御部及び受信制御部を内蔵しており、これら送信制御部と受信制御部は、それぞれ光信号を送信するための L E D 3 3 4 と光信号を受信するためのフオトトランジスタ 3 3 5 を有する。これら L E D 3 3 4 , フォトトランジスタ 3 3 5は何れも近赤外線用のもの（例えば中心波長が 9 4 0 n mのもの）が用いられ、可視光を遮断するための可視光力ット用のフィルタ 3 3 6を介し、機器本体 3 3 0の前面に設けられた光通信用の通信窓 3 3 7から光通信を行う。

一方、パーソナルコンピュータと接続される装置側では、以下のような構成となっている。ここでは、図 3 2等に示す腕時計を例に挙げて説明するが、ネックレスや眼鏡等の各種の携帯機器であっても何ら問題ない。前述したように、腕時計の装置本体 1 0 0では、コネクタ部 1 0 5が着脱可能に構成されている。したがって、コネクタ部 1 0 5が取り外されたコネクタ部分に対して、コネクタカノ、' 一の代わりに、図 8 9 に示すように通信コネクタ 3 3 8を取り付けるようにすれば良い。この通信コネクタ 3 3 8 には、パーソナルコンピュータ側と同様に L E D とフォトトランジスタ及び光通信用のィンターフユィスとが組み込まれている。また、腕時計の装置本体 1 0 0 の内部には光通信のための光ィンターフユイス部（図示略）が設けられている。

パーソナルコンビュー夕側の R A Mやハードディスク等に格納された各種の情報を、当該パーソナルコンピュータ側から腕時計側へ転送するには、例えば、キ一ボード 3 3 2から転送コマンドを投入する。これにより、パーソナルコンビュータ側の情報が、 L E D 3 3 4及び通信窓 3 3 7 を介して近赤外光で出力される。一方、腕時計側ではこの近赤外光が通信コネクタ 3 3 8を介して腕時計の光ィンターフ - ィス部へ送られる。

他方、腕時計側からパーソナルコンビュータ側へ生体状態の計測値などの各種の情報を転送する場合は、通信方向が上記と逆になる。すなわち、携帯機器の使用者は、腕時計に設けられたボタンスィッチを操作するなどして、携帯機器をデ一夕転送のためのモードに設定する。これにより、装置に内蔵されたプロセッサ等が転送すべき情報を R A M等から読み出して、これらを光インターフ - イス部へ送出する。これにより、計測値が光信号へ変換されて通信コネクタ 3 3 8から送出され、通信窓 3 3 7及びフォトトランジスタ 3 3 5 を介してパーソナルコンビュータ側へ転送される。

ところで、上記のような光通信を行う場合には、何れの機器が情報を発信したかどうかを識別できないと、本来は他の機器が受け取るべき情報を誤って受信してしまうことが起こりうる。そこで、本発明に係る 1ノ0 インタ一フユイス手段には、情報を送信或いは受信するにあたって、何れの装置が情報を発信したかを示す識別情報を用いている。

以下、光信号を送出する機器が複数存在する場合の競合を防止するための構成について図 9 0 を参照して説明する。この図に示す送信部 3 4 0 は、 I Z Oインターフ -イス手段の中に内蔵されている。またこの図において、バスには携帯機器或いはパーソナルコンピュータに内蔵されたプロセッサなどからの情報が載せれる

A / D変換器 3 4 1 はバスから送出される各種情報信号を所定時間間隔でサンプリングしてデジタル信号へ変換する。

識別番号記憶部 3 4 2 は、光信号が何れの装置から送出されたものかを識別するための識別番号を記憶しており、この識別番号は情報が送出装置 3 4 0の外部へ送出される場合に当該情報とともに光信号に載せられる。それぞれの送信装置 3 4 0内の識別番号記憶部 3 4 2 に記憶される識别番号は、出荷時の設定等によつて互いに異なった番号が付与される。したがって、携帯機器，パーソナルコンビュータ，その他の機器をも含めて全ての機器にはユニークな番号が付与されるような設定がなされている。

制御部 3 4 3 は送信装置 3 4 0内の各部を制御するための回路である。また、送信部 3 4 4は、光信号を送出するための L E D 3 4 5を駆動するための駆動回路を内蔵しており、 L E D 3 4 5を駆動することで、制御部 3 4 3が作成した送信データを光信号へ変換して外部へ送出する。

以上のように外部機器と通信可能とすることで、携帯機器側の情報を外部機器側へ転送することができると共に、外部機器から携帯機器側に対して各種の設定や指示を行うことが可能になる。

最後に、携帯機器と外部機器の間の情報転送について一具体例を挙げて説明しておく。いま、携帯機器側で測定された脈波の波形を外部機器側に設けたデイスブレイ 3 3 1 (図 8 9参照）上に表示させるものとする。また、ディスプレイ 3 3 1 に表示される脈波波形の種類は、上述した平脈，滑脈，弦脈の何れかであるとする。そして、測定された脈波波形の種類が、携帯機器側で圧縮された後に、携帯機器側から外部機器へと転送される。

以上のことを実現するために、まず携帯機器側では、生体から測定した脈波波形を解析して、平脈，滑脈，弦脈の何れであるかを判別する。この判別を行うための手法としては、脈波の歪率（又は循環動態パラメータ）と平脈，滑脈，弦脈との相関関係を予め調べておき、測定した脈波から脈波の歪率（又は循環動態パラメータ）を算出して、脈波の種類を決定する方法などが考えられる。

次いで、判別された脈波の種類に対応させて、これを例えばキャラクタ符号へと符号化する。そして、符号化された情報を携帯機器及び外部機器にそれぞれ設けられた I / O インターフ - イス手段を介し、光通信により外部機器側へ転送する。そうすると外部機器側では、送られてきた符号化情報に基づいて、脈波の種類が平脈，滑脈，弦脈の何れかであるかを識別し、この識別された脈波の種類に対応した脈波波形を外部機器内部に格納された R O M等から読み出して、ディスブレイ 3 3 1 上に描画させる。

なお、ディスプレイ 3 3 1上には、上記のように脈波波形を描画させる以外にも、平脈，滑脈，弦脈などの分類された波形に対応した名称を文字で表示させても良いし、これら波形を表わしたシンボル，アイコンなどを表示させるようにしても良い。

以上のように、携帯機器と外部機器との間を圧縮情報を用いた通信で実現するように構成すれば、転送すべき情報量を削減することができる。なお、このような圧縮情報を用いた通信は、外部機器側から携帯機器側へ情報を転送する場合であっても全く同様である。

(変形例》

①なお、実際の所、通信コネクタ 3 3 8は外部機器と有線で接続しても良いし、無線や上述した光通信などでワイヤレスに通信するように構成しても良い。第 6章生体の状態の診断，制御

本章で説明する装置が用いている各種手段はあくまで一例に過ぎず、様々な変形が可能である。例えば、脈波検出部として腕時計型のものを使用している装匱であっても、ネックレス型や眼鏡型の脈波検出部で代替できる。また、生体の状態として例えば循環動態パラメータを使用する装置を考えると、循環動態パラメ一タを電気的モデルに基づいて求めても良いし、歪率に基づいて求めても一向に構わないわけである。第 1節生体の状態の診断

本節の装置は、脈波解析から得られる生体の状態をもとに様々な診断を行って、その結果を診断者や被験者などへ告知するものである。第 1項生体の状態の周期的変動を利用した診断装置

この装置は、生体本来の周期的な状態変化（曰内変動，年内変動等）を考慮しつつ、生体の状態の変化を正確に検知して患者の状態を診断するものである。

(第 1 実施例》前述したように、人間の循環動態は日内変動をするものであり、その変動の態様には個人差がある。本実施例に係る装置は、このような循環動態の曰内変動を充分に考慮に入れた上で患者の健康状態の変化を捉らえ、診断者に知らしめるものである。すなわち、本実施例では、毎日、複数の時刻において患者から循環動態パラメータを採取し、この採取を行う都度、現時点において採取した循環動態パラメータが過去一定期間内の同時刻における循環動態パラメ一夕の変動範囲内に収つているか否かを判定し、外れている場合にはその告知を行うものである。

[装置の構成〕

図 9 1 は本実施例に係る装置の構成を示すプロック図である。この図において、脈波検出部 3 8 1 は患者から橈骨動脈波形を測定するために設けられた手段であり、 1 回拍出量測定部 3 8 2 は 1 回拍出量を測定し、その結果を表わす霪気信号を出力する。なお、これら脈波検出部 3 8 1 , 1 回拍出量測定部 3 8 2の構成 , 動作，測定態様に詳細は『第 2聿』に記載した通りである。

次に、制御部 3 8 0を構成する各部についての説明を行う。メモリ 3 8 3 は、バッテリノ、'ックアップされた R A M等によって構成された不揮発性メモリであり、マイクロコンピュータ 3 8 7が制御部 3 8 0の各部を制御する際の制御データの一時記億として使用される。また、このメモリ 3 8 3 の所定の記憶エリアには、複数の異なる時刻において測定された循環動態パラメ一夕が各患者毎に記憶される o

入力部 3 8 4 は、マイクロコンピュータ 3 8 7 に対するコマンド入力のために設けられた入力手段であり、例えばキーボード等によって構成されている。

出力部 3 8 5 は、プリンタ，表示装置等によって構成された出力手段であって、これらの装置はマイクロコンピュータ 3 8 7 による制御の下、患者から得た循環動態パラメータ等の情報の記録，表示を行う。

波形抽出記憶部 3 8 6 は、マイクロコンピュータ 3 8 7 による制御の下、脈波検出部 3 8 1 から出力される脈波信号を取り込み、取り込んだ信号から 1拍分の脈波を抽出して記憶する。なお、波形抽出記憶部 3 8 6 の詳細は『第 3章第 1 節第 2項』に記載されている。

マイクロコンピュータ 3 8 7 は、入力部 3 8 4 を介して入力されるコマンドに従って制御部 3 8 0内の各部の制御を行う。このマイクロコンピュータ 3 8 7 は、時計回路を内蔵しており、予め設定された複数の時刻のうちいずれかの時刻になると、その度に以下の処理を行う。

①橈骨動脈波および 1 回拍出量の測定

②循環動態パラメータの算出

③過去一定期間内の同時刻における循琛動態パラメ一夕の変動範囲内に現在の循環動態パラメ一タが収つているか否かの判定

④上圮判定について否定的な結果が得られた場合のアラーム出力

体勦検出部 3 9 1 は、本装置の使用者の体動を捉える体動検出手段の一例であつて、体動の測定値をデジ夕ル信号へ変換してマイクロコンピュータ 3 8 7へ送出 ""9 る o

〔装置の動作〕

以下、図 9 2 に示すフローチャートを参照して本実施例の動作を説明することとする。

上述の通り、本実施例のマイクロコンビュータ 3 8 7 は時計回路を備えており、この時計回路により指定された現在時刻が予め設定された複数の時刻（例えば 6時， 8時， 1 0時， 1 2時， . . . ：）のいずれかに一致すると、図 9 2 に示す処理が行われる。

まず、ステップ S 5 0 1 へ進み、マイクロコンピュータ 3 8 7 は、脈波検出部 3 8 1 と波形抽出記憶部 3 8 6を用いて、『第 3章第 1節』で説明したように、橈骨動脈波形の採取のための処理を実行し、脈波のビーク情報を採取する。ここで、脈波の測定にあたつて、マイクロコンピュータ 3 8 7 は、体動検出部 3 9 1 の出力を読み取ってメモリ 3 8 3 に格納する。そして、体動検出部 3 9 1 の出力値が、使用者が安静伏態にあることを示しているか否かを判定する。もし、安静状態になければ脈波の計測が不正確になる恐れがあるので、マイクロコンビュー夕 3 8 7 は出力部 3 8 5を用いてこの旨を使用者へ告知する。そして、その後に使用者が脈波の測定に適した安静状態になつたことを認識してから、脈波を測定するようにする。

次に、ステップ S 5 0 2 に進むと、マイクロコンピュータ 3 8 7 は 1 回拍出量測定部 3 8 2 を制御して患者の 1 回拍出量を測定する。

次に、ステップ S 5 0 3 に進み、マイクロコンピュータ 3 8 7 は循環動態バラメータの算出処理を実行する。すなわち、マイクロコンピュータ 3 8 7 により、波形パラメータの抽出を行うべき 1拍分の脈波の 1開始点が求められ、この開始点のビークァドレスから始まる 1拍分の脈波の波形 IIが波形抽出記憶部 3 8 6から読み出される。そして、このようにして読み出された 1拍分の脈波とステップ S 5 0 2において測定された 1回拍出量に基づいて四要素集中定数モデルの各素子の植が算出され、その時刻における循環動態パラメータとしてメモリ 3 8 3へ害込まれる。

なお、循環動態バラメータの算出にあたり、ここでは Γ第 4章第 1節第 1節』で説明した手法を採用しているために 1 回拍出量を測定しているが、『第 4聿第 1節第 2項或いは第 3項』で説明した手法を用いても良い。

次にステップ S 5 0 4 に進み、マイクロコンビユー夕 3 8 7 はステップ S 5 0 3 において求めた現時刻での循環動態パラメータが、メモリ 3 8 3に記憶された過去一定期間内の同時刻における循環動態パラメータの変動範囲内に収つているか否かを判定する。この処理をさらに詳述すると次のようになる。

すなわち、現時刻が午前 8時であるとすると、マイクロコンビユー夕 3 8 7 は、例えば 1 曰前， 2 Β前および 3 曰前の午前 8時における循環動態パラメータを参照し、これらの循環動態バラメータの平均値（つまり移動平均値） Ε と標準偏差 σを算出する。そして、現時刻における循環動態パラメータが Ε ± 3 びの範囲内に収つているか否かを判定する。

上記判定において、循環動態パラメータのうち 1 種類でも過去一定期間内のパラメータの Ε ± 3 びの範囲から外れる場合にはステップ S 5 0 5 に進み、出力部 3 8 5 を介してアラームの出力を行って処理を終了する。これに対し、すべての種類の循環動態パラメ一夕が過去一定期間内のパラメータの Ε ± 3 ひの範囲に収つている場合にはアラーム出力を行うことなく処理を終了する。

本実施例によれば、患者の容体が変化して曰内変動として許容できない急激な循環動態パラメータの変化が生じた場合に、これを迅速に検知することができる。換言すれば、当日の体調と最近数日間の体調との間に変化がある場合に、患者はその旨を知ることができる。

なお、上記の説明では、現在の循環動態パラメータが過去一定期間内のパラメ一夕の平均値から所定の範囲に存在しない場合にアラームを出力することとして説明した。しかしながら、異常があった場合に告知を行うのではなく、体調が良い場合にその旨を告知するようにするようにしても良い。上記の実施例で言えば、現在の時刻における循環動態パラメータが、例えば、 E土 σの範囲内であるとすれば、いま現在の体調が最近と変わりなく順調であると言うことであるから、この状態を体調が良い状態として告知することが可能である。

そして、このように体調の良い状態を告知すれば、告知される使用者にも精神的なゆとりができることから、 Q O Lの向上に寄与する効果もある。

(第 2実施例》

上述した第 1実施例では、循環動態パラメ一夕の変化に基づいて体調の異常を検出するようにしたが、体調の異常は脈波のスぺクトルの曰内変動に基づいて検出することも可能である。このことから本実施例では、現在の脈波のスぺクトルを検出し、同時刻における過去のスぺクトルと比較することによって体調異常を

1Λ出^ る ο

〔装置の構成〕

図 9 3は、本実施例による装置の構成を示すブロック図である。この図に示す装置が図 9 1 に示すものと異なる点は、図 9 1 における 1 回拍出量測定部 3 8 2 が設けられていない点、および、新たに周波数解析部 3 8 8が設けられている点である。

この周波数解析部 3 8 8は、マイクロコンピュータ 3 8 7を介し脈波の波形値を拍単位で受け取り、受け取った波形値を緣り返し高速再生し、各拍毎に周波数解析を行って脈波を構成するスペクトルを演算する。なお、この周波数解析部 3 8 8の詳細な構成，動作は『第 3章第 2節第 2項』に記載されている。

〔装置の動作〕

以下では、第 1実施例と異なる部分についてだけ、装置の動作を説明する。マイクロコンピュータ 3 8 7 は、波形抽出記憶部 3 8 6 と周波数解析部 3 8 8 を制御することによって、周波数解析部 3 8 8から脈波の各スぺクトルの振幅 H ,〜H , と位相 e ,〜 e , が検出されるようにする。次いで、検出されたこれらの値はメモリ 3 8 3に記憶され、記億されたこれらデータに基づいて、第 1実施例と同様に、体調異常検出の基礎データが作成される。そして、現在の検出データをこの基礎データと比較することによって体調異常が検出される。

なお、前述したように、振幅 H 1〜 H 6および位相 0 1〜 0 6を全て検出するのでなく、例えば、特に体翳変化がよく.表れる位相 0 4 だけを検出するようにしてもよい。また、第 1実施例と同様に、体調の良い場合に告知をするようにしても良い o

(第 3実施例〉

上記の各実施例では、生体の状態の測定が予め決められた時刻になされていた。これに対し、本実施例では、定刻から外れた時刻における測定を可能とするものである。すなわち、正確な診断を行うためには、毎日決められた時刻を守って橈骨勦脈波等の測定を行うことが好ましい。しかしながら、それが困難な場合もあり得るので、定刻から外れた時刻においても測定を行い得るようにする。例えば次の通りである。

①測定を行うべき時刻になると診断装置はチャィム等によりその旨を患者に告知する。

②患者は、なるべく早急にこれに応答し、カフ帯等を装着して、入力部 3 8 4 により装置に対して橈骨動脈波等の測定を指示するコマンドを入力する。

③装匱は上記各実施例と同様に図 9 2 にフローを示す処理を実行する。ただし、この場合は、ステップ S 5 0 3 において、実際に測定を行った時刻を循環動態パラメ一夕とともにメモリ 3 8 3 に書込む。こうすることで、メモリ 3 8 3内の循琛動態パラメータの採取時刻は日によってばらばらになるので、ステップ S 5 0 4 においては次のようにして判定処理を行う。

例えば今、午前 8時 2 0分に測定を行ったとする。この場合、メモリ 3 8 3内に記憶された前日の循琛動態パラメータのうち午前 8時 2 0分の前後の時刻に採取された前後各数個のパラメータを読み出す。そして、横軸を時刻，縦軸を循環動態パラメータの値とする 2次元座標にこれらの循環動態パラメータをブロットした場合の各プロット間の補間曲線（例えば 2次曲線）を求める。そして、この補間曲線の午前 8時 2 0分での値を求める。また、同様の処理を 2 曰前， 3 曰前 , . . . , の循環動態パラメータについて行い、過去一定期間内における午前 8時 2 0分における各循現動態パラメータを補間演算により求める。そして、このようにして補間演算によつて得られた各循環動態パラメータの平均値 Eおよび標準偏差 σを求め、上記各実施例と同様な判定を行う。

以上のように、本実施例では、過去一定期間内のパラメータであって現在時刻に対応したパラメータが記億手段に記憶されていない場合であっても、この現在時刻に対応したパラメータが補間演算によって求められる。したがって、生体の状態の測定を定刻通りに行うことが困難な状況にも対処することができる。

なお、第 1 実施例と同様に、体調の良い場合に告知をするようにしても良い。

(第 4実施例〉

本実施例では、循現動態パラメータの変化の態様に基づく診断を行うものである。すなわち、循環動態パラメータそのものではなく、循環動態パラメータの変化の態様が過去一定期間における同時刻での変化の態様に従ったものであるか否かを判断する。

本実施例においても、前掲した図 9 2 のフローチヤ一トに従って処理を進める。ただし、本実施例においては、橈骨動脈波等の測定を行わない深夜の時間帯において、マイクロコンピュータ 3 8 7がその日に記録した各時刻での循環動態パラメータをメモリ 3 8 3から読み出す。そして、各循環動態バラメータが以下のどの状態に該当するかを判定し、その判定結果を循環動態パラメータに付加してメモリ 3 8 3 に書き戻す。

B ：極小値である

U ：上昇中である

T ：極大値である

D ：下降中であるそして、図 9 2のステップ S 5 0 4の判定においては、前回求めた循環動態パラメータから今回求めた循環動態パラメータに至る変化が上昇であるのか下降であるのかをまず判定し、この判定結果が過去一定期間内における同時刻における循環動態パラメータの変化の傾向に従っているか否かを判定する。

すなわち、例えば午前 8時について変化の傾向を着目した場合、過去 1 0 B間の殆どの曰において循環動態パラメータが上昇傾向（U ) であったとする。この塌合、当日の午前 8時に求めた循環動態パラメータがその直前の午前 6時に求めた循環動態パラメータに比して上昇しているときには、その循環動態パラメータの変動の仕方は過去 1 0 日間における変動の仕方に従った正常なものであるといえる。逆に、当日の午前 8時に求めた循環動態パラメータがその直前の午前 6時に求めた循環動態パラメータに比して下降しているときには、その循環動態バラメータの変動の仕方は過去 1 0 曰間における変動の仕方に逆らった異常なものであるといえる。従って、この場合は図 9 2 においてステップ S 5 0 5へ進み、ァラームを出力することになる。

以上のように、本実施例によれば、生体の状態の不自然な変化を捉らえることができる。

なお、上記の説明では、現時点での循環動態パラメータの変動の態様が、過去における循環動態パラメータの変動に逆らつたものである場合に告知を行うようにした。しかるに、第 1実施例の場合に準じて、現時点での変動の態様が過去における変動の態様と同様である場合には、体調が良いことを意味しているから、この旨を使用者へ告知するようにしても良い。

<第 5実施例》

本実施例では、パラメータの極大値発生時刻および極小値発生時刻に基づく診断を行う。すなわち、過去のパラメータの極大値発生時刻および極小値発生時刻に基づき現在のパラメータの不自然な動きを捉らえるものである。

上記の第 4実施例では、当日求めた各パラメータについて上昇中，下降中等の変化の態様を求めたが、本実施例では、当日求めた各バラメータについて、値が極大となる時刻および極小となる時刻を求めてメモリ 3 8 3 に書込むようにする。そして、例えば過去 5 日間における極小値および極小値の発生時刻の各範囲を求め、それらの間の区間を求める。

このようにして求めた各範囲について次のことが言える。

①極小値発生時刻の範囲とすぐ隣の極大値発生時刻の範囲との間の区間はパラメ一夕が上昇すべき区間である。この区間においてパラメータが上昇していれば正常であり、下降していれば異常である。

②極大値発生時刻の範囲とすぐ隣の極小値発生時刻の範囲との間の区間はバラメ一夕が下降すべき区間である。この区間においてパラメ一夕が下降していれば正常であり、上昇していれば異常である。

本実施例では、現在時刻が上記区間に該当する場合にその時刻におけるパラメ一夕に関し上記①， ②の判定を行う。

なお、極大値，極小値の発生時刻は実際のパラメータの極大値，極小値の採取時刻を採用するほか、リズム解析によってパラメ一夕の日内変動曲線を求め、この曰内変動曲線における極大値，極小値の発生時刻を採用してもよい。

なお、上記の説明では、現在時刻が極小値発生区間ないしは極大値発生区間に該当する場合に、現時点での循環動態パラメータの変動の態様が、過去における循環動態パラメータの変動に逆らつたものであれば告知を行うようにした。しかるに、第 1 実施例の場合に準じて、現時点での変動の態様が過去における変動の態様と同様である場合に、体調が良いということを使用者へ告知するようにしても良い。

<第 6実施例〉

本実施例は、装置を内的脱同調の診断へ応用したものである。

時間の手がかりが全くない時間隔離実験室で生活すると、人間の整理機能は約 2 5時間の周期でフリーランするが、長時間の時間隔離では睡眠覚醒リズムと直腸温リズムが解離し、前者が約 3 0時間，後者が約 2 5時間の周期でリズム変動する現象がしばしば見られる。この現象は内的脱同調と呼ばれる。最近は、日常生活においても時間隔離状態におかれるよ 0な状況が多くなつており、時間隔離実験をしなくても日常生活においてもしばしば内的脱同調が発生する。例えば夜勤等のシフト勤務，航空機を利用して世界時刻の異なる遠隔地に移動した場合（いわゆる時差ボケ），その他不規則な生活をした場合等である。内的脱同調に陷つた場合には、自律神経失調症等の疾患に至っていることがある。従って、内的脱同調が生じた場合にはこれを早期に発見する必要がある。

ところで、直腸温リズムは、一般的に循環動態バラメータと同期している。上記第 1実施例によれば、直腸温リズムを反映した循環動態パラメータの日内変動リズムを検出することができるので、この日内変動リズムの乱れを検出することにより、内的脱同調の兆候を診ることができる。

この場合、深部体温計を用いることなく診断を行うことができるという利点がある。

そして、以上説明した各実施例によれば、生体本来の周期的な状態変化を考虔した診断を行うことができ、生体の状態の不自然な変化を正確に検知することができる。また、運動の前後や入浴の前後などにおける循環動態の変化を知ることができると共に、精神的な安定をトレーニングするときの効果をも知ることができる。

(変形例〉

①装置にメトロノーム音の音源を設け、測定を行うに先立ち、 0 . 2 5 Η ζのメトロノーム音を発生させ、患者に定常呼吸を行わせるようにしてもよい。

②メモリ 3 8 3 には現在に至るまで毎日求められたパラメータが記録されている ο そこで、出力装置として X— Υプロッタを使用することとし、制御部 3 8 0 ( 又は制御部 3 8 9 ) は、 X— Υプロッタを制御してパラメータの曰内変動曲線をブロットする。また、使用者の指定に応じて複数の曰におけるパラメータの日内変動曲線を重ねてプロットする。これにより、患者の状態の変化を視覚的に捉らえることができる。

③使用者の指定に応じ、複数の曰における曰内変動曲線間の相関を求めて出力するようにする。このようにすることで、生体のリズムの変化を捉らえることができる。

④毎日、 1 曰分のパラメータの採取が終了しその曰のパラメータの曰内変動曲線が確定する毎に、前日の曰内変動曲線との間の相関を求めるようにしてもよい。このようにすれば、相関が崩れたのを検知することを以て生体のリズムの崩れを検知することができる。

⑤上記第 1 実施例において、測定により得られた循環動態パラメータに対し、年内変動を考虔した補正を行うようにしてもよい。例えばコンプライアンス Cであれば、夏は測定結果を一定の比率で縮小させる補正をし、冬は増大させる補正をする。このようにすることで診断の精度を向上させることができる。

⑥上記第 1，第 2実施例においては、現在の循環動態パラメータ等の測定値が過去の測定値の平均から一定以上離間した時ァラ一ムを発するようになつているが、これに代えて、パラメータ値をアナログ（またはディジタル）表示するようにしてもよい。

図 9 4は、図 9 3 の制御部 3 8 9を液晶表示時計 3 9 0 に組み込み、バンドの襄側に脈波検出部 3 8 1 (図示略）を取り付け、文字板に表示部 3 9 1 を設けたものである。ここで、表示部 3 9 1 には、循環動態パラメータ R _e , R _p , L . Cの現在測定値と過去の測定値の平均値との差が棒グラフによつ表示される。また、破線は要注意レベルを示している。なお、表示は図に示す土表示でもよく、また、絶対値表示でもよい。

このような構成によれば、一定時間（例えば 1 5分）毎に循環動態パラメ一夕を測定し、その測定結果を表示することが可能となり、ユーザーは自分の体調を常時確認することが可能となる。従来、自分の体調を簡易に知るには、体温測定の方法しかなかったが、この装置を腕に取り付けることにより、いつでも体温以上に正確に自分の体調を知ることができ、忙しいビジネスマン等には極めて有用である。

また、図 9 5 に示すように、棒グラフ表示に代えて指針による表示でもよい。すなわち、同図に示す時針 3 9 2 , 分針 3 9 3 , 秒針 3 9 4を用いることとし、例えば、時針 3 9 2 に循環動態パラメータの現在測定値を割当て、分針 3 9 3 に過去の測定値の平均値を割り当てる。そして、これら現在測定値及び過去の平均値の値に応じて時針 3 9 2 , 分針 3 9 3を移動させて表示させれば良い。図示した場合では、例えば、針が 1 2時の所にある場合に値が 0 とし、循環動態パラメ一夕の値が大きくなるにつれて、針を時計方向に駆動する。図示した場合で言うと、時針 3 9 2が分針 3 9 3 よりも 6時側にあるので、循環動態パラメータの現在値が過去の平均嫿よりも若千大きくなつていることを表わしている。なお、図中の符号 3 9 5 は、通常の腕時計を使用するモードと、上述した循環動態パラメ一夕の現在測定値及び過去の平均佳を表示するモードとを切り換えるためのモード設定ボタンである。

なお、時針 3 9 1 , 分針 3 9 2，秒針 3 9 3以外に別の指針を設けるように構成しても良い。

また、針を 1本だけ用いた図 9 6のような形態でも良い。この図において、図 9 5 と同一の部品には同じ符号を付してあり、その説明を省略する。この形態では、循環動態パラメータの過去の平均値を基準とした現在値の差分を表示するようになつている。そのために、表示部 3 9 1上には、当該表示部 3 9 1 よりも小型の表示面 3 9 6を設けると共に、表示面 3 9 6には小針 3 9 7が取り付けられている。この表示面 3 9 6の 1 2時の位置は、過去一定期間における循環動態パラメータの平均値に相当すると共に、小針 3 9 7が循環動態パラメータの現在値を示している。そして、この小針 3 9 7 の位置によって、過去における平均値を基準とした循環動態パラメ一夕の現在値が示されるようになっている。すなわち、現在値が過去における平均値を上回っていれば、小針 3 9 7 は時計方向に回転することになり、現在値が過去における平均値を下回っていれば、小針 3 9 7 は反時計方向に回転することになる。

なお、小針 3 9 7 の回転方向がこれとは逆でも問題ないことは言うまでもない。また、循環動態パラメータのように複数の指標からなるものについては、表示させたい指標の数だけの複数本の小針を設けるようにしても良いし、これら指標の数だけ表示面を設けることとして、各表示面に小針を一本ずつ設けるようにしても良い。さらに、通常の腕時計として用いる場合、表示面 3 9 6 を市販の腕時計のように日付又は曜日を表わすために使用することとしても良い。そうした場合は、モード設定ボタン 3 9 5を用いて、通常の腕時計のモードと循環動態パラ WO 96/35368 _ ^ _ PCT/JP96/01254 メータを表示させるモードとを切り換えるようにすれば良い。

⑦上述した循環動態パラメータの表示に代えて、脈波の位相あるいは振幅について過去の平均値との差を表示してよい。また、パラメータ R ,， R Lの合計値の過去の平均値との差を表示してもよい。この場合、パラメータ R _c , R _p, L は値が小さいほうが体調はよいが、パラメータ Cは値が大きいほうが体調がよいので、パラメ一夕 Cを除いて他のものの合計値を表示するのが好ましい。

このようにすれば、当日の体の状態を的確に知ることができる。

⑧上述した各実施例において、体調判断の基準データとしては、通去 3 曰の平均データでもよく、過去 1週間の平均データでもよい。また、体調の良い曰のデー夕を基準データとしてもよい。

この場合、前述した年内変動を考慮し季節によつてデータを補正することが必要となる。また、年内変動の大きな原因は温度であると考えられることから、気混によって基準データを補正するようにしてもよい。

⑨上述した実施例では、四要素集中定数モデルで説明したが、その他の電気的モデルであっても良い。さらには、循環動態パラメータ以外の生体の状態であっても良く、例えば、『第 4章第 2節』に詳述した脈波のゆらぎの指標なども考えられる o

⑩脈波の測定は、使用者が自ら安静状態になったことを確認した後に、入力部 3 8 4を用いてこの旨を装置へ知らせるようにしても良い。この場合、体動検出部 3 9 1 の出力値から判定した脈波刺定の適否を告知すれば、使用者が安静状態か否かを判別するのに都合が良い。

また、マイクロコンピュータ 3 8 7 が、体動検出部 3 9 1 を使用した安静状態の検出を常時行うようにして、所定期間だけ安静状態である場合に脈波の検出を行うようにしても良い。

さらに、安静状態となるのを待つことなく所定期間にわたって脈波の制定と体動の釗定とを実施して、これらの刺定値を一緒にメモリ 3 8 3 へ格納する。そして、格納された体動の刺定結果に基づいて、使用者が一定期間だけ安静状態にあつた時点での脈波の測定結果だけを選び出して、脈波情報を得るようにしても良い。第 2項脈波のゆらぎを利用した診断装置

(第 1実施例〉

本実施例に係る装置は、生体の状態の表わす指標を一定の時間ごとに毎日採取し、過ま数日間における測定量の移動平均，現時点の測定値などを腕時計等の携帯機器上に表示する。これにより、使用者が表示結果から自分の健康状態を把握することができると共に、これら測定童の時間推移を表示することによって、使用者が最近の健康状態の変化に関しても知ることができる。また、本実施例では生体の状態を表わす指標として、 Γ第 4韋第 2節 J で説明した L F, H F, 「 L F/H FJ , R R 5 0 と脈拍数を用いる。

〔装置の構成〕

図 9 7は、本実施例に係る装置の構成を示すブロック図である。なお、本実施例では装置の使用者が図 9 8 に示す腕時計 4 5 0を装着しており、装置がこの腕時計 4 5 0 に組み込まれているものとして説明を行う。なお、圧力式の脈波検出部を組み込んだこの形態は、『第 2章第 1節第 4項』で説明した。

次に、図 9 7 において、 C P U 4 4 0 は装置内の各回路を制御する中枢部であつて、その機能に関しては、後述する動作の項にて説明する。 R OM 4 4 1 には C P U 4 4 0のための制御プログラムや制御データ等が格納されている。一時記憶メモリ 4 4 2は R AMの一種であって、 C P U 4 4 0が演算を行う際の作業領域として使われる。脈波検出部 4 4 3は、使用者の橈骨動脈部における脈波を常時測定しており、測定結果をアナログ信号で出力する。八 0変換器4 4 4 は、このアナ口グ信号を量子化してデジタル信号へ変換して出力する。データメモリ 4 4 5 はバッテリバックアツブされた R A M等で榇成される不揮発性メモリであつて、 C P U 4 4 0が A/ D変換器 4 4 4から取り込んだ脈波のデータや、過去所定日数分の L F, H F, 「 L F/H F」， R R 5 0, 脈拍数が格納される。時計回路 4 4 6 は腕時計 4 5 0へ表示するための時刻を生成するほか、 C P U 4 4 0 に対して割り込みを行うための機構を有する。すなわち、 C P U 4 4 0の指定に応じて、特定の時刻を検出するかあるいは所定時間を経過した時点で C P U 4 4 0へ割り込み信号を送出する。操作部 4 4 7 は腕時計 4 5 0 に設けられた各種ボ夕ンで構成されており、これらのボタンが押下されたことを検出して当該ポ夕ンの種類を出力する。ディスプレイ 44 8は腕時計に設けられた各種表示部に相当する表示装匱である。表示制御回路 44 9は C P U 4 4 0が作成した表示情報を受け取って、該表示情報からディスブレイ 44 8へ送出するための表示データを組み立てる。

1 0インターフイス 5 00は、装匱の外部に設けられた機器との間で通信を行うための手段であって Γ第 5章第 3節』で説明したものである。この 1 0 インターフ -イス 5 0 0を用いることで、例えば、データメモリ 44 5に格納された過去所定日数分の L F, HF, rL FZHFJ , R R 5 0, 脈拍数等の生体状態の情報を外部機器へ転送することができる。

加速度センサ 50 1 は、本装匱の使用者の体動を捉える体動検出手段の一例である。また、 A/D変換器 5 0 2は AZD変換器 4 44と同様の構成であって、加速度センサ 5 0 1の出力をデジタル信号へ変換してバスへ送出する。

本実施例の装置は、普通の時計として使用する「通常使用モード」と脈波の解析結果の表示を行う「解析モード」の 2つのモードを有している。

ここで、図 9 8において、符号 4 5 1は腕時計の本体であつて、上面部には時刻表示部 4 5 2および図形表示部 4 53が設けられている。また、右側面部には時刻合わせボタン 24, モード切替ボタン 2 5, 表示切替ボタン 26が取り付けられている。時刻表示部 4 5 2には C P U 440から送出された現在時刻が常時表示される。図形表示部 4 5 3には、通常使用モードでは日付，曜日などが表示され、解析モードでは脈波の解析結果がグラフ表示される。時刻合わせボタン 4 54は、いわゆる竜頭であって時刻 SI整やアラーム設定等に使用する。モード切替ポタン 4 5 5は通常使用モードと解析モードとの間の切り替えを行うためのボタンであって、このボタンを押す度に通常使用モードと解析モードとが交互に切り替わるようになつている。なお、霜源投入時は通常使用モードに初期化される。表示切替ボタン 4 5 6は、解析モードにおいて図形表示部 4 5 3上の表示内容を切り替えるために使用する。

そして図形表示部 4 53には、以下に示す脈波の解析結果の何れか一つをグラフ化して表示することができる。 ① 「L FZH F」の移動平均および現在値

② L Fおよび H Fの移動平均ならびに現在値

③ R R 5 0の移動平均および現在値

④脈拍数の移動平均および現在值

⑤過去所定期間における「 L F,H FJ の推移

⑥過去所定期間における L Fおよび H F

⑦過去所定期間における R R 5 0の推移

®過去所定期間における脈拍数の推移

表示切替ボタン 4 5 6を押す度に、上記①〜 ®の解析結果が順番に図形表示部 4 5 3へ表示される。また、 ®のグラフを表示している場合に表示切替ボタン 4 5 6を一回だけ押下すると、再び①のグラフが表示されるようになつている。なお、本実施例では、移動平均の値は過去一週間分の測定量をもとに算出しており、 ④〜 ®の「所定期間」についても一週間としている。

〔装置の動作〕

( 1 ) 前処理

脈波の剌定を所定時間（一例として 2時間）間隔で実施するために、電源投入等を契機に、 C P U 4 4 0 はたとえば「午前 0時から 2時間置き」に割り込み信号を発生するよう時計回路 4 4 6へ指示する。

( 2 ) 脈波の測定と解析

たとえば、午後 2時に時計回路 4 4 6が C P U 4 4 0へ割り込み信号を発生すると、まず C P U 4 4 0は、 A/D変換器 5 0 2を介して加速度センサ 5 0 1 の出力を読み取って一時記憶メモリ 4 4 2に格納する。そして、加速度センサ 5 0 1 の出力値が、使用者が安静状態にあることを示しているか否かを判定する。もし、安静状態になければ脈波の計測が不正確になる恐れがあるので、 C P U 4 4 0 はディスプレイ 4 4 8にこの旨を表示して使用者へ告知する。その後に、使用者が脈波の測定に適した安静状態になつたことを認識すると、 C P U 4 4 0 は脈波の取り込み処理を所定時間（一例としては 3 0秒間〉だけ実施する。そのために、まず C P U 4 4 0 は時計回路 4 4 6 に対して 3 0秒間の時間監視を指示するところで、脈波検出部 4 4 3は使用者の橈骨勦脈部の脈波を常時測定しており、この測定結果が A/D変換器 4 4 4でデジタル信号に変換され出力されている o そこで C P U 4 4 0 はこのデジ夕ル信号を読み取って、時計回路 4 4 6から読みだした現在時刻（午後 2時）とともにデータメモリ 4 4 5へ格納する。 C P U 4 4 0はこの取り込み処理を繰り返して、その後に、 3 0秒が経過して時計回路 4 4 6から割り込み信号が送出されると、この処理を停止する。そして、以上の処理により、 3 0秒間にわたる脈波の波形がデータメモリ 4 4 5へ蓄積される。次に、 C P U 4 4 0はデータメモリ 4 4 5 に蓄積された脈波の波形を解析して、 L F, H F, 「L F/H F」， R R 5 0を算出する。なお、これら指標の算出方法の詳細は Γ第 4章第 2節 J で説明した。また、 C P U 4 4 0は、一回の測定期間中に観測された脈波のビーク数を 1分間に換算して脈拍数とする。そして最後に、これらの値を脈波の測定時刻（午後 2時）と一緒にデータメモリ 4 4 5へ格納する。

( 3 ) 測定結果の表示

使用者がモード切替ボタン 4 5 5を押下すると、通常使用モードから解析モードに切り替わる。

モード切替ボタン 4 5 5が押下されたことの通知を操作部 4 4 7から受信して、 C P U 4 4 0 は表示制御回路 4 4 9へ図形表示部 4 5 3の消去を指示する。これにより、図形表示部 4 5 3上の日付，曜日の表示がクリアされる。

①生体の状態の現在値の採取

次いで、 C P U 4 4 0は上述した Γ ( 2 ) 脈波の測定と解析」の処理と同様の手順に基づいて、脈波の測定ならびに生体の状態の解析を行う。すなわち、 3 0 秒間だけ脈波の波形をデータメモリ 4 4 5へ取り込み、取り込んだ脈波の波形を解析して、「現時点」における L F, H F, 「L F/H F」， R R 5 0, 脈拍数の値を算出する。そして、これらの値を一時 5己位メモリ 4 4 2へ格納する。

②補間処理

次に、 C P U 4 4 0 は時計回路 4 4 6から現在時刻を取得して、該時刻の前後の脈波測定時刻を求める。上述したように、脈波の測定時刻は毎日午前 0時から 2時間置きとしたので、たとえば現在時刻が午後 1 時 3 0分であると、前後の脈波測定時刻は正午および午後 2時丁度となる。

次に、たとえば過去一週間の各曰につき、正午および午後 2時に制定した L F , H F, rL FZH FJ , RR 5 0, 脈拍数の値をデータメモリ 4 4 5から読み出す。そして、 L F, H F, 「L FZH FJ， R R 5 0, 脈拍数の各々について、正午および午後 2時の値を補間することにより現時点における値を推定する。そして、 C P U 44 0は L F, H F, 「L F/H F」， R R 5 0, 脈拍数の各々にっき一週間分の平均値を求める。

なお、補間の方法によっては直前および直後の時刻よりも広範囲にわたる情報が必要となるが、そのような場合は必要とする情報を適宜データメモリ 44 5から読み出して補間を行う。

③グラフ表示

まず、「L FZH F J の移動平均の値と現時点（午後 1時 3 0分）における「 L FZH FJ の現在値から、図 9 9に示すような棒グラフを作成する。このグラフの表示情報を表示制御回路 44 9へ送出すると、過去一週間における「L F/ H F」の平均値および現在値がデイスプレイ 44 8の図形表示部 4 5 3へ表示される（ 1画面目）。

この後、使用者が表示切替ボタン 45 6を押下する度に、 C P U 44 0は以下に述べるグラフに対する表示情報を作成して、順に図形表示部 4 5 3へ表示させる o

( a ) 1回目の押下（ 2画面目）

図 1 0 0に示すように、 L Fの過去一週間の平均値と現在値、および H Fの過去一週間の平均値と現在値が棒グラフで表示される。

( b ) 2回目の押下（ 3画面目）

図 1 0 1 に示すように、 R R 5 0の過去一週間の平均値と現在値が棒グラフで表示される。

( c ) 3回目の押下（ 4画面目）

図 1 0 2に示すように、脈拍数の過去一週間の平均値と現在値が棒グラフで表示される。

( d ) 4回目の押下（ 5画面目）過去一週間分の「 L FZH F」の値をもとにして、図 1 0 3 に示す折れ線グラフを表示する。

( e〉 5回目の押下（ 6画面目）

通去一週間分の L Fおよび H Fの値をもとにして、図 1 0 4 に示す 2つの折れ線グラフを表示する。

( f ) 6回目の押下（ 7画面目〉

過去一週間分の R R 5 0の値をもとにして、図 1 0 3 と同様の形式の折れ線グラフを表示する。なお、同図における「 L F H FJ の代わりに「R R S 0」が表される

( g) 7回目の押下（ 8画面目）

過去一週間分の脈拍数の値をもとにして、図 1 0 3 と同様の形式の折れ線グラフを表示する。なお、「L F/H F J の代わりに「脈拍数」が表示される。

( h ) 8回目の押下（ 9画面目〉

図 9 9に示す最初の棒グラフが再び表示される。以後、表示切替ボタン 4 5 6 を押下すると 8画面毎に同じグラフが表示される。

その後、使用者が再度モード切替ボタン 4 5 5を押下すると通常使用モードへ切り替わる。すると、じ？ 114 4 0 は表示制御回路4 4 9へ図形表示部 4 5 3 の消去を指示し、次いで曰付と曜日を求め直して、これらを図形表示部 4 5 3へ表示させる。なお、解析モードにおいてモード切替ボタン 4 5 5が押下された場合には、上記のグラフ表示は中断され、通常使用モードへ移行して日付，曜日の表示がなされる。

以上のように、本実施例によれば、曰常身に付ける腕時計へ装置を組み込む構成としたため、被験者はいつでも手軽に健康状態を確認することができる。すなわち、現時点における指標と、過去所定期間における現時点と同時刻の指標の平均値とを対比して表示することで、生体の状態の周期的変動を考虔した上で、現時点の状態が過去所定期間の状態から著しく逸脱していないかどうか '一見してわかる。さらに、過去所定期間における指標の推移を表示することで、最近の健康状態の変化についても一目で確認することができる。

したがって、被験者が定期あるいは不定期にチックを行って、状態に変化が O 96/35368 _ 109 - 見られる埸合には医者等の $門搂関へ相談するという習慣を身につけられ、効率的な健康管理を行うことができる。

(第 2実施例〉

本実施例では、橈骨動脈部の脈波の代わりに指尖容積脈波を用いた実現例について説明する。

[装置の構成〕

本実施例による装置の機能部分は、第 1実施例のものと全く同じである。しかし、本実施例における脈波の検出手法及び腕時計の構造は第 1実施例のものとは異なる。つまり、第 1実施例と本実施例では図 9 7 における脈波検出部 4 4 3の構成，構造が相違する。

本実施例では、 Γ第 2章第 1節第 5項 J で説明した押圧式の脈波検出部を用いており、図 1 0 5は本実施例に係る腕時計の機械的構成を示している。この図において、符号 4 6 0 は腕時計の本体であり、 L C D表示部 4 6 1，指当て部 5 1 , 時刻合わせボタン 4 6 2 , 解析モードボタン 4 6 3 , 表示切替ボタン 4 6 4 が設けられている。

L C D表示部 4 6 1 は図 9 7のディスプレイ 4 4 8 に相当し、時刻表示部 4 6 1 a と図形表示部 4 6 1 b とから成る。時刻表示部 4 6 1 a には、通常使用モード時および解析モード時の両方において現在時刻が表示される。つまり、解析モ一ドにおいても時刻表示は継铳され、使用者は解析中も現在の時刻を知ることができる。一方、図形表示部 4 6 1 bには通常使用モード時において日付および曜曰の情報が表示され、解析モード時に測定および解析用のメツセージや情報が表示される。

時刻合わせボタン 4 6 2 は、腕時計の時刻，その他の設定動作に、解析モードボタン 4 6 3 は、脈波解析機能の開始/終了の設定動作に使用されるボタンである。また、表示切替ボタン 4 6 4 は、第 1 実施例における表示切替ボタン 4 5 6 と同様の役割を果たし、解析モードにおいて図形表示部 4 6 1 b上の表示内容を切り替える。

本実施例においては、指当て部 5 1 へ与えるべき押圧力は、予めく 6 7， 8 3 , 1 0 0, 1 1 7, 1 3 3 > / c m* のいずれかに設定されており、以下の説明においては、押圧力が脈波の検出に最適な圧力に設定されており、以下では、 8 3 g/ c m ¹ に設定されているものとする。さらに、押圧力の調整は、使用者の指の押圧加減に頼るものであるため、各押圧力に対しては相応の許容範囲を設けなければ測定が困難となる。そこで、上記各押圧力に対して、「± 2 gZcm ' 」という許容範囲が設定されている。

なお、前述した C P U 4 4 0は、使用者に対して解析手順を案内するためのメセージデータや、使用者が適正な押圧力をもって指当て部 5 1 を押圧できるようにするためのガイド用グラフィックデータ等を図 9 7 の表示制御回路 4 4 9へ送出し、表示制御回路 44 9は、これらの表示情報から表示データを作成して図形表示部 4 6 1 に出力する。

一方、図 1 0 6に示すように、歪ゲージ 5 7の出力である圧力信号 Pは、 AZ D変換器 4 6 5でデジタル信号に変換されて C P U 4 4 0へ送出される。

〔装置の動作〕

( 1 ) 前処理

脈波の測定を毎日所定の時間に実施するために、電源投入等を契機として、 C P U 4 4 0はたとえば「午前 8時から午後 1 0時まで 2時間置き」に割り込み信号を発生するよう時計回路 4 4 6へ指示する。ここで、本実施例では使用者が指を押圧することで脈波の測定を実施するために、測定時間として夜間の時間帯を設定しないようにしている。

( 2 ) 脈波の測定

脈波の測定を所定時間（一例として 2時間〉間隔で実施するために、電源投入等を契機として、 C P U 4 4 0は、たとえば「午前 0時から 2時間置き」に割り込み信号を発生するよう時計回路 4 4 6へ指示する。

①脈波の波形の取り込み

たとえば、午後 2時に時計回路 4 4 6が C P U 4 4 0へ割り込み信号を発生すると、 C P U 4 4 0 は第 1実施例と同様にして、脈波の取り込み処理を所定時間だけ実施する。

まず、 C P U 4 4 0 は脈波の測定の時間となったことを使用者へ知らせる。そこで C P U 4 4 0は図形表示部 4 6 1 bに「脈を測ります」などというメッセ一ジを表示させる。これを見た使用者が解析モードボタン 4 6 3を押下することにより、装置が動作可能となる。なお、再度、解析モードボタン 4 6 3が押下されると腕時計は通常の動作に復帰する上、解析途中に再度解析モードボタン 4 6 3 が押下された場合には、解析動作が中断されてやはり通常の動作に復帰する。次に、操作部 4 4 7から解析モードボ夕ン 4 6 3の押下の通知がなされると、 C P U 4 4 0 は、図形表示部 4 6 1 わへ「 2まで押圧」というメッセ一ジを表示させる。これを見た使用者が指当て部 5 1 に指を匱くと、腕時計に内蔵された歪ゲージ 5 7の抵抗値が変化する。 C P U 4 4 0はこの圧力変化を A/D変換器 4 6 5の出力から検知して、図形表示部 4 6 1 bを図 1 0 7 ( a ) に示すようなグラフ表示に切り換える。ここで、同図における逆三角形状のマーク m 1〜m 5 は、左から順に押圧力く 6 7, 8 3, 1 0 0, 1 1 7, 1 3 3 > g / c m ^a (上述 ) に対応した測定ポイントを意味している。

そして、使用者が指を押し当てる力を強めて徐々に加圧してゆくと、 C P U 4 4 0は読み取った圧力をもとに、実際の押圧力の大きさに対応する個数だけ符号 P M (図 1 0 7 ( a ) を参照）で示すような棒状のマークを順次左から表示させる。使用者は、この棒状マークを参照しながら第 2の測定ポイントを示すマーク m 2の位置までマーク P Mが表示されるように（図 1 0 7 ( b ) の状態）、第二指を指当て部 5 1 に押圧する。

マーク m 2の位置までマーク P Mが表示されている状態においては、現在の押圧力が第 2の測定ボイントの測定許容範囲（ 8 3 ± 2 g/ c m* ) にあることを示している。これに対し、押圧力が測定許容範囲をわずかに外れると、当該マーク PMの前後のマーク P Mがちらちら点威するような伏態となる。

そして、ある短い時間、押圧力が上記の測定許容範囲内にあることが検出されると、 C P U 4 4 0 は図形表示部 4 6 1 bのグラフ表示を終了させ、その代わりに「そのまま静止」というメッセージを表示させる。

なお、この短い期間中に使用者が指を動かしてしまい、押圧力が上記測定許容範囲内から外れた場合には、図形表示部 4 6 1 bに「やり直して下さい」というメッセージが表示される。この後、図形表示部 4 6 1 bの表示は、再び上記のグラフ表示に切り替わるので、使用者は再びマーク P Mがマーク m 2の位置で表示されるように押圧力を 31整する。

このようにして押圧力がほぼ一定になると、引き統いて脈波の測定が行われる。この脈波測定の動作は第 1実施例と同じであって、 C P U 4 4 0は時計回路 4 4 6に所定時間を設定して、この期間中だけ A D変換器 4 4 4から脈波の信号をデータメモリ 4 4 5へ取り込む。

( 3 ) 脈波波形の解析

次に、 C P U 4 4 0は、第 1実施例と同様に、 L F, H F, 「 L FZH FJ , R R 5 0, 脈拍数を頫次計算して、 fi!l定時刻と共にデータメモリ 4 4 5へ格納する

以上のようにして生体の状態の定期的な測定がなされる。

( ) 測定結果の表示

その後、使用者が現在の状態を知るために解析モードボタン 4 6 3を押すと、 C P U 4 4 0 は図形表示部 4 6 1 bをクリアする。ここで、このボタン押下の時点は脈波の定期測定の時刻に当たらないため、 C P U 4 4 0はこのボタンの押下が使用者の意志によるものであることを認することができる。

①生体の状態の現在値の採取

C P U 4 4 0 は上还した Γ ( 2 ) 脈波の刺定 J 及び Γ ( 3 ) 脈波波形の解析」処理を実行する。すなわち、所定時間分の指尖容積脈波をデータメモリ 4 4 5へ取り込み、脈波の波形解析から現時点の L F, H F, 「 L FZH F」， R R 5 0 , 脈拍数の値を算出する。

②補間処理

次いで、第 1実施例と同様に、 C P U 4 4 0は過去の生体の状態の値を補間して現時点と同時刻における生体の状態を算出し、各々の生体の状態について移動平均を求める。

③グラフ表示

第 1実施例と同様の手順により、使用者が表示切替ボタン 4 6 4を押下するのに伴い、図 9 9〜図 1 0 4 に示す生体の状態のグラフを図形表示部 4 6 1 b上に表示させる。以上説明したように、上記各実施例によれば、使用者の意志で、随時、自分の健康状態の解析結果を表示させてチックすることができる。また、現在の状態と通去所定期間の状態の移動平均とを並べて表示するようにしているため、現時点の健康状態が普段と比べた場合にどのようになつているかを定置的に把握することができる。さらに、生体の状態の推移を表示できることから、使用者は最近の自分の健康状態がどのように変動しているのかについても知ることができる。

(変形例〉

①第 1実施例にあってば、装置をアクセサリーや眼鏡と組み合わせても良い。

②脈波の定期測定時点においても、図 9 9〜図 1 0 4に示すグラフ表示を実施するようにしても良い。

③上記の各実施例では、直接視覚に泝えるという観点から解析結果をグラフで表示することとしたが、たとえば数字表示としても良い。

④過去一週間の生体の状態の最大値，最小値を各々検出しておき、現在値がそれらの ί!より大または小の場合にブザー等による警報を発したり、異常の表示を行うようにしてもよい。このようにすれば、使用者の健康状態が最近の健康状態から著しく逸脱した場合に注意を喚起させることができる。

また、 Γ第 1 項』の診断装置の埸合に準じて、生体の状態の現在値が、過去一週間における最大値よりも小さいか等しい場合あるいは最小値よりも大きいか等しい場合であって、体調が良い状態を示している場合には、その旨を告知するようにしても良い。このように体調の良い状態を告知すれば、上記と同様に、告知される使用者にも精神的にゆとりができることから、 Q 0 Lの向上に寄与する効果ある ο

⑤昼と夜とでは生体の状態に差が生じる。そこで、昼の時間帯における最大値，最小値、夜の時間帯における最大値 '最小値を各々別々に求めておき、現在が昼の時間帯か夜の時間帯かに応じて、各時間帯における値と現在値とを比較するようにしても良い。このようにすれば、いっそう正確に健康状態を把握できる。

⑥上記実施例では、モード切替ボタン ⁴ 5 5が押されたのちに、脈波を測定して WO 96/35368 _ 1 U _ PCT/JP96/01254

「現在」の生体の状態を計算するようにしていた。これに代わる方法として、脈波の波形を常にデータメモリ 4 4 5へ取り込んで、所定時間（例えば 3 0秒間）分の波形を常時データメモリ 4 4 5へ蓄積しておく方法が考えられる。そして、モード切替ボタン 4 5 5が押された場合には、改めて脈波を測定することなく、蓄稷された脈波の波形から生体の状態を計算することとする。このようにすれば、使用者がボタンを押してから結果が表示されるまでの時間を大幅に短縮することができる。

⑦使用者が異常を認めた場合に、医師等が様々な観点から診断を下すことができるように、 R R間隔変動のスぺクトル分析の結果などをグラフ表示するようにしても良い。

®上記各実施例では、使用者が表示切替ボタン 4 5 6を押下することにより図形表示部 4 5 3へ表示させる情報を切り替えるようにした。しかし、これを自動化して所定時間（たとえば 5秒）匱きに順番に表示するようにしても良い。このようにすれば、別の情報を見る度にボタンを操作する煩わしさが解消できる。

⑨脈波の測定は、使用者が自ら安静状態になったことを確認した後に、操作部 4 4 7を用いてこの旨を装置へ知らせるようにしても良い。この場合、加速度センサ 5 0 1 の出力儘から判定した脈波測定の適否をディスブレイ 4 4 8に表示させれば、使用者が安静状態か否かを判別するのに都合が良い。

また、 C P U 4 4 0が、加速度センサ 5 0 1 を使用した安静状態の検出を常時行うようにして、所定期間だけ安静状態である場合に脈波の検出を行うようにしても良い。

さらに、安静状態となるのを待つことなく所定期間にわたって脈波の測定と体動の測定とを実施して、これらの測定値を一緒にデータメモリ 4 4 5 へ格納する。そして、格納された体動の则定結果に基づいて、使用者が一定期間だけ安静状態にあった時点での脈波の制定結果だけを選び出して、脈波情報を得るようにしても良い。

⑩前述した装置で説明したように、図 9 9〜図 1 0 2 (即ち、 L F Z H F , L F , H F , R R 5 0 , 脈拍数の各指標）についても、棒グラフ表示の代わりに、図 9 5の如く時計の針を用いた告知とすることができる。第 2節生体の状態の制御

この節では、薬物投与，香料吐出等によって生体の状態を制御する各種装置について説明する。これらの装置は、脈波の解析結果から生体の状態を診断するとともに、これを一歩進め、得られた診断結果に基づいて生体の状態をコントロールするものである。

ところで、以下に説明する投薬制御装置及び薬物吐出装匱においては、薬物投与或いは香料の吐出にあたってマイク口ポンプを共通の駆動手段として用いている。そこで、これら装置の説明に先立って、まずマイクロポンプ及びこれを駆動する駆動部についての説明を行う。第 1項マイクロボンブ

( 1 ) マイクロボンブの構造

図 1 0 8 は、マイクロポンプ 5 0 1 の断面図である。このマイクロボンブ 5 0 1 は、基板 5 0 2 , 薄膜板 5 0 3および表面板 5 0 4のサンドイツチ構造によるものである。

基板 5 0 2 は、例えば厚さ 1 m m程度のガラス基板からなり、入力ポート 5 0 5および出力ボート 5 0 6が設けられている。これらのポートにはチューブ 5 0 5 Tおよび 5 0 6 Tが液漏れすることがないよう接着剤により接合されている。薄膜板 5 0 3 は、例えば厚さ 0 . 3 m m程度の S 1基板からなり、エッチング法により入口バルブ 5 0 7 , 出口バルブ 5 0 8が形成されると共にこれらのバルブの間にダイヤフラム 5 0 9が形成されている。そしてさらに、ダイヤフラム 5 0 9の下方のポンプ室 5 2 2 およびこれに通じるボンブ流路系が形成されている。ダイヤフラム 5 0 9 の上部には、駆動手段としてビエゾディスクの圧電素子 5 2 6が接着されている。

入口バルブ 5 0 7 は基板 5 0 2 を覆うように形成されており、その上平面部ほぼ中央には通孔 5 1 8が形成されると共にこの通孔 5 1 8 を囲むように下方に突出する弁体 5 1 6が形成されている。この弁体 5 1 6は先端部が基板 5 0 2 まで至っており、入口パルプ 5 0 7の側面とこの弁体 5 1 6 により室 5 1 7が形成されている。この室 5 1 7は図示しない流路を介し入力ボート 5 0 5に通じている。一方、出口バルブ 5 0 8は出力ポート 5 0 6の入口を覆うキャッブ状の弁体 5 2 5によって構成されている。

薄膜板 5 0 3の上には基板 5 0 2 と同様のガラス基板からなる表面板 5 0 が隔極接合法により接着されており、この表面板 5 0 4により上記のポンプ流路系の一部の流路の上部壁が構成されている。この表面板 5 0 4の上記ダイヤフラム 5 0 9 に対応した箇所には窓 5 2 8が形成されている。上記圧電素子 5 2 6は、この窓 5 2 8を介して露出した上記ダイヤフラム 5 0 9の表面に接着される。表面板 5 0 4の厚さは約 1 mmである。

次に作動検出スィツチ 5 5 0について説明する。この作動検出スィツチ 5 5 0 は、出口バルブ 5 0 8の隔壁の挙動を検出すべく設けられたものであり、該隔壁の上部に突出した突起部 5 5 1 と、この突起部 5 5 1 の表面に接着された電柽板 5 5 2 と、この電極板 5 5 2 と対向するように表面板 5 0 4の下部に接着された襄面電極板 5 5 3によつて構成されている。

なお、後述するように、電極板 5 5 2および 5 5 3 には、図 1 0 9 に示すコンデンサ Cおよび抵抗 Rを介して発振回路 5 6 4の出力パルスが印加される。電柽板 5 5 2および 5 5 3 としては、例えば P t — I r， W, T a , N i , P t, Ρ d, M o, T i，多結晶 S i, W S i , , C P 1 , C P 2等の接点材料を使用する o

( 2 ) 駆動部の構造

図 1 0 9 は、上述したマイクロポンプ 5 0 1 を駆動するための駆動部の構成を示したものである。同図において、符号 5 0 0 ( 6 0 0 ) で表わす回路全体が、後述する装置内の投薬部あるいは香料吐出部を構成する。

この図において、 5 0 1 は上述したマイクロボンブであり、その入力ポート 5 0 5はチューブ 5 0 5 Tを介しタンク 5 6 1 に挿入されており、出力ボート 5 0 6 はチューブ 5 0 6 Tに接続されている。

チューブ 5 0 6 Tは、装置が投薬に用いられる場台は図示するように投薬用の注射針 5 6 2 に連結される。また、装置が香料吐出に用いられる場合は、注射針 5 6 2が取り付けられることなく、チューブ 5 0 6 Tの先端が香料吐出用の噴射 WO 96/35368 _ _u7 _ PCT/JP96/01254 孔（後述〉に近接して配置される。

駆動回路 5 6 3は、マイクロコンビュータなどの外部装置から駆勦指令が与えられることによって所定レベル（約 1 0 0 V) の駆動パルスを発生し、マイクロポンプ 5 0 1 の駆動手段である圧電素子 5 2 6に供給する。

発振回路 5 6 4は上 S己駆動パルスのパルス幅よりも周期の短い多数のパルスを発生し、コンデンサ Cおよび抵抗 Rを介しマイク αポンプ 5 0 1 の作動検出スィツチ 5 5 0へ印加する。ここで、作動検出スイッチ 5 5 0 は、マイクロポンプ 5 0 1 の出力ポート 5 0 6から液が排出される毎に所定の時間幅だけォン状態となるように構成されている。したがって、マイクロポンプ 5 0 1 が正常に作動している場合は、マイクロポンプ 5 0 1 に駆動パルスが印加され、これによる液の排出が行われる毎に作動検出スィツチ 5 5 0 の両端の電圧が低下することとなる。異常検出回路 5 6 5 は作動検出スィッチ 5 5 0の両端の電圧を整流し、この整流により得られた電圧のレベルが駆動パルスに対応した時間的変化をしていない場合に異常検出信号を出力する。この異常検出信号は、このマイクロポンプを制御するマイクロコンピュータなどへ送出される。

( 3 ) マイクロボンブ及び駆動部の動作

まず、駆動回路 5 6 3は、マイクロボンブの外部に設けられたマイクロコンビユータ等から駆動指令が与えられることにより所定レベル（約 1 0 0 V) の駆動パルスを発生し、マイクロボンブ 5 0 1 の圧霪素子 5 2 6 に供給する。この駆動パルスが印加されると、図 1 1 0 に示すように圧電素子 5 2 6が変形し、ダイヤフラム 5 0 9がへこんだ形にたわむ。この桔果、ポンプ室 5 2 2内の圧力が上昇し、出力バルブ 5 0 8の隔壁が持ち上げられ、弁体 5 2 5が基板 5 0 2から離れる。そして、ボンブ室 5 2 2内の液体（投薬の場合であれば薬液，薬物吐出の場合であれば香料等）が、この弁体 5 2 5 と基板 5 0 2 との隙間を介し出力ポート 5 0 6へ流出し、チューブ 5 0 6 Τ (投薬の場合であれば、さらに注射針 5 6 2 ) を介して吐出する。

そして、駆動パルスが立ち下がると、図 1 1 1 に示すようにダイヤフラム 5 0 9が内側にへこんだ状態から元に戻ろうとするため、ポンプ室 5 2 2 に負圧が生じる。このため、出口バルブ 5 0 8の弁体 5 2 5が基板 5 0 2 に押し付けられることによって出力ボート 5 0 6が塞がれ、逆に入力バルブ 5 0 7 は隔壁が上方に持ち上がり、これに伴って弁体 5 1 6が基板 5 0 2から離れる。この結果、入力ポート 5 0 5から液体が流入し、弁体 5 1 6 と基板 5 0 2 との隙間および通孔 5 1 8を介しポンプ室 5 2 2へと吸取られる。以後、駆動パルスが印加される毎に上記と同様な液体の排出および吸入が操り返される。

ところで、マイクロポンプ 5 0 1 が作動している間、作動検出スィツチ 5 5 0 の両端の電圧が異常検出回路 5 6 5 により監視される。チューブの詰まりや針詰り等によって液体が円滑に排出されないと、駆動パルスの発生タイミングと、作動検出スィツチ 5 5 0がォン状態となるタィミングとの関係が正常時のものからずれてくる。異常検出回路 5 6 5 は、このずれを検知した場合にマイクロコンビユータ等に対して異常検出信号を出力する。第 2項投薬制御装置

高血圧症，心不全等，循環器系に疾患を有する患者は、循環動態の挙動が不安定である場合が多いため、常時、その容体を監視して危険な状態に陷らないようにする必要がある。循環器系の挙動を左右する要素としては α受容体， ^受容体 , コ.リン受容体， A C Ε受容体などが知られており、 aブロッ力， ySブロッ力，カルシウムブロッ力， A C E阻害剤といつた循 ¾作動薬を患者に投与することで循環系の状態を制御し、患者の循環動態の挙動を安定化するといつた処置が採られている。

ところで、上述のような循環作動薬の投与は、患者の容体が正常状態から逸脱した場合にタイムリーに行わなければならないため、医師等は患者の容体を常時監視していなくてはならず、そのために多大なる労力を要する。また、症状の重い病人は、常時といって榇わない位の頻度で循作動薬を投与を受けねばならないので、この投与を受けるだけのために病院のべッドに寝たきりになっていなければならない。

本装置は、以上のようなことを背景として開発されたものであり、患者の循 J5 動態を監視し、その結果に基づいて必要な投薬を行って患者の血圧等の循環動態を安定化させようとするものである。そのために、患者が投薬を必要とする状態にあるか否かを判断し、この判断結果に従って αブロッ力，ブロッカ等のうち必要な循琛作動薬を患者に投与するものである。なお、ここにいう循環作動薬は、循環系に直接または間接に影蕃を与える薬剤またはホルモン剤も含んでいる。

(第 1実施例〉

[装匱の概要〕

本実施例に係る投薬制御装置は、脈波の変化を見るための生体の状態として前述した L F, H F, 「L F/HFJ , R R 5 0を用いることとし、これら諸量から得られる生体の興奮，鎮静状態を投薬制御に利用するものである。

すなわち、患者の脈波を定期的に測定して L F, H F, 「L FZH F」， R R 5 0を算出し、これら生体の状態から患者が鎮静状態にある場合には αブロッ力を患者に投与して α受容体の興奮状態を鎮め、反対に、興 g状態にある場合には ;5ブロッ力を投与して受容体の興套状態を鎮めて患者の血圧等の循環動態を安定化するものである。

〔装置の構成〕

図 1 1 2は、本実施例による投薬制御装置 70 0の構成を示すブ πック図である。メモリ 7 0 1 は、バッテリノ、 'ックアップされた RAM等によって構成された不揮発性メモリであり、マイクロコンピュータ 7 0 5が投薬制御装匱 7 0 0内の各部を制御する際の制御データの一時記億に使用される。このメモリ 7 0 1 の所定の記憶エリアには、 L F, H F, 「L F/H F」， R R 5 0のうち少なくとも 1 つの情報について、投薬を受ける患者にとって望ましい値（患者の健康時の値、あるいは多数の健康な被験者の平均値など）が予め格納されている。

また、投薬制御装匱 7 0 0は、このような内容の固定された生体の状態を利用して投薬制御を行うほか、患者から得た脈波から生体の状態を抽出し、このようにして作成された生体の状態を使用して投薬制御を行うこともできるように構成されている。メモリ 7 0 1の特定の S己憶エリ了には、このようにして作成される生体の状態が格納される。

入力部 7 0 2は、マイクロコンピュータ 7 0 5に対するコマンド入力のために設けられた入力手段であり、例えばキーボード等によって構成されている。出力部 7 0 は、ブリン夕，表示装置等によって構成された出力手段であって、マイクロコンピュータ 7 0 5による制御の下、患者から得た生体の状態の S己録 , 投薬の記録，脈波の表示等を行う。

波形抽出記憧部 7 0 4は、マイクロコンピュータ 7 0 5 による制御の下、脈波検出部 7 1 0から出力される脈波信号を取り込み、この取り込んだ信号から 1拍分の脈波を抽出して記愴する。なお、波形抽出記憶部 7 0 4の詳細は Γ第 3章第 1節第 2項』に記載されている。

マイクロコンビュータ 7 0 5は、入力部 7 0 2を介して入力されるコマンドに従って本装置 7 0 0内の各部の制御を行う。このマイク口コンビユー夕 7 0 5 は時計回路を内蔵しており、投薬制御を行う動作モードにおいては一定時間が経過する毎に以下の各処理を行う。

①波形抽出記憶部 7 0 による脈波信号の取り込み処理および 1拍分の脈波の抽出処理の制御

波形抽出記憶部 7 0 4により脈波のビーク点が検出される毎にビーク情報が内蔵のメモリ一へ記億される。

②脈波の周波数解析および患者の状態の判定

上 Kビーク情報に基づいて、連铳する柏の脈波の波形値を波形抽出記憶部 7 0 4から読み出して生体の状態を算出し、得られた生体の状態と、予めメモリ 7 0 1 に格納された望ましい生体の状態とを比較して、患者が鎮静状態にあるか否かを判定する。

③投薬制御

上記判定結果に基づき、患者が興 S状態にあり、かつ、患者の血圧値が投薬を必要とする値である場合は第 2投薬部 6 0 0 に駆動指令を供給して； 9ブロッ力の投与を行う。一方、患者が鎮静状態にあり、かつ、患者の血圧値が投薬を必要とする値である場合は第 1投薬部 5 0 0 に駆動指令を供給して αブロッ力の患者への投与を行う。

—方、第 1投薬部 5 0 0及び第 2投薬部 6 0 0 は、 Γ第 1項 J で説明したマイクロボンブ及びその駆動部から構成されており、第 1投薬部 5 0 0 はなブロツ力を投与するためのもの，第 2投薬部 6 0 0 はブロッ力を投与するためのものである。なお、図 1 0 9 に示す夕ンク 5 6 1 は orブロッ力またはブロッカの薬液によつて満たされている。

I Z Oィン夕ーフ -イス 7 0 6 は、装置の外部に設けられた機器との間で通信を行うための手段であって Γ第 5章第 3節 J で説明したものである。この 1ノ0 インターフ -イス 7 0 6 を用いることで、例えば、メモリ 7 0 1 に格納された生体状態等の情報を外部機器へ転送することができる。

体動検出部 7 0 7 は、本装置の使用者の体動を捉える体動検出手段の一例であつて、体動の測定值をデジタル信号へ変換してマイクロコンビュータ 7 0 5へ送出する。

[装置の動作〕

( 1 ) 固定された生体の状態を利用した投薬制御

本装置の使用者がモード指定を特に行わない場合、投薬制御装置 7 0 0は、メモリ 7 0 1 内に予め記憧された固定の生体の状態に基づいて以下説明するように患者への投薬の制御を行う。投薬に際してタンク 5 6 1 を交換した場台、使用者はその旨を示すコマンドを入力部 7 0 2から入力し、マイクロコンピュータ 7 0 5 はこのコマンドを受け取ることにより aブロッ力または； 9ブロッ力の残量の初期値（タンク一杯分の容量に相当）をメモリ 7 0 1 に害き込む。

上述した通り、マイクロコンピュータ 7 0 5は時計回路を内蔵しており、この時計回路により一定時間の計時が行われる毎にタィマ割込み信号が発生される。このタイマ割込み信号の発生によりマイクロコンピュータ 7 0 5 は図 1 1 3 に示すタイマ割込みルーチンを実行する。

まず、ステップ S 7 2 1 へ進み、マイクロコンピュータ 7 0 5は、波形およびそのビーク情報の採取のための処理を実行する。なお、その詳細は Γ第 3章第 1 節 J で説明した。ここで、脈波の測定にあたって、マイクロコンピュータ 7 0 5 は、体動検出部 7 0 7の出力を読み取ってメモリ 7 0 1 に格納する。そして、体勳検出部 7 0 7の出力値が、使用者が安静状態にあることを示しているか否かを判定する。もし、安静状態になければ脈波の計測が不正確になる恐れがあるので、マイクロコンピュータ 7 0 5 は出力部 7 0 3 を用いてこの旨を使用者へ告知する。そして、その後に使用者が脈波の測定に適した安静状態になったことをしてから、脈波を測定するようにする。

次にステップ S 7 2 2に進み、マイクロコンピュータ 7 0 5 は波形読出処理および脈波の波形の解析処理を実行する。すなわち、マイクロコンピュータ 7 0 5 はメモリ 7 0 1 に蓄積された脈波の波形を解析して、 L F， H F, 「 L FZH F 」， R R 5 0を算出する。なお、その詳細は Γ第 3章第 1節 J 及び Γ第 4窣第 2 節』で説明した。

次にステップ S 7 2 3に進み、マイクロコンピュータ 7 0 5 はステップ S 7 2 2 において求めた生体の状態を現在の曰時分を表す情報と共にメモリ 7 0 1 に蓄る o

次にステップ S 7 2 4に進み、メモリ 7 0 1内に記憶された前回投与を行った時刻（後述）と時計回路の出力を参照し、前回投薬を行った時刻から所定時間以上経過しているか否かを判断する。この判断結果が「 Y e s」の場合はステップ S 7 2 5へ進み、 ΓΝ o J の場合は夕イマ割込みルーチンを終了する。このような判断を行うのは、投薬による効果が現れる前に同種のプロツ力を連铳して投与してしまう不具合を防止するためである。

次にステップ S 7 2 5に進むと、いま測定した生体の状態をメモリ 7 0 1 に予め記憶されている生体の状態と比較する。比較の拮果、所定の範囲を越えて鎮静状態にあればステップ S 7 2 6へ進む。そして、脈波検出部 7 1 0によって患者の血圧脈波を測定して血圧値を求め、この血圧値が投薬を必要とする値である場合にはなブロッ力の投薬を行うべく所定回数に亙って駆動指令を第 1投薬部 5 0 0へ送る。一方、所定の範囲を越えて興 g状態にあればステップ S 7 2 7へ進み、ステップ S 7 2 6 と同様、患者の血圧値が投薬を必要とする値である場合に） 9 ブロッ力の投薬を行うべく所定回数に亙って駆動指令を第 2投薬部 6 0 0へ送る。他方、生体の状態が上記のいずれにも合致することなく、平常な状態である埸合にはタイマ割込みルーチンを終了する。

駆動指令がマイクロコンビュータ 7 0 5 により発生されると、これを受け取つた第 1投薬部 5 0 0 または第 2投薬部 6 0 0 は、図 1 0 9 に示すチューブ 5 0 6 Tおよび注射針 5 6 2を介してそれぞれに該当するプロッ力を患者に投与する。その際、マイクロコンピュータ 7 0 5は、これらの投薬部から異常検出信号を受信することによって出力部 7 0 3 にァラーム表示を行わせ、使用者に対し注射針 5 6 2の交換を促す。

そして、ステップ S 7 2 6 または S 7 2 7 が終了するとステップ S 7 2 8へ進み、駆動指令の発生回数に基づいて今回の投与量を演算し、この投与童と今回投与したブロッ力の種類（orブロッ力又はブロッ力）と投与を行った時刻とを投薬記録情報としてメモリ 7 0 1 に害き込む。このように、メモリ 7 0 1 に窨き込まれた投薬記録情報は入力部 7 0 2からのコマンド入力により出力部 7 0 3から出力させることができる。医師はこの投薬妃録情報を参照し、患者の容体の変化等を診ることができる。また、ステップ S 7 0 8においては、今回投与を行ったブロッ力に対応した残量をメモリ 7 0 1 から読み出し、この残量から今回の投与量を差し引いてその結果を残量としてメモリ 7 0 1 に害き込む。ここで、残量が所定値以下となった場合、マイクロコンピュータ 7 0 5 は出力部 7 0 3 へ警告出力指令を送る。出力部 7 0 3 は、アラーム表示などにより使用者にタンク 5 6 1 の交換を促す。このようにすることで、薬がなくなってしまう前にタンク 5 6 1 を交換することができる。

以上によりタイマ割込みルーチンが終了し、その後、一定時間が経過すると、再び夕イマ割込みルーチンが実行される。

( 2 ) パターン S己億 Z自動運転モード

使用者は入力部 7 0 2からのコマンド入力により動作モードとしてパターン記憧 Z自動運転モードを設定することができる。この動作モードでは、患者から得た脈波の基づいて生体の状態を作成し、以後、このようにして作成された生体の状態を使用して投薬制御を行うことができる。以下、この動作モードでの動作を説明する。

この動作モードでの投薬制御を開始するに際し、生体の伏態を得る必要がある。医師は、患者が αブロッ力またはブ口ッカを必要とする状態になった時点で、生体の状態を作成すべき旨のコマンドを入力部 7 0 2へ入力する。この結果、図 1 1 4にフローチャートを示すパターン記憶ルーチンがマイクロコンピュータ 7 0 5 により実行される。

まず、ステップ S 7 3 1 へ進んで波形採取およびビーク検出の各処理を実行する。次にステップ S 7 3 2へ進んで所定時間の脈波の抽出処理および脈波の波形の解析を実行して生体の状態を算出する。次いでステップ S 7 3 3に進み、ステッブ S 7 3 2 において得た生体の状態をメモリ 7 0 1 へ睿き込む。これらの各ステッブの処理内容は上記タィマ割込みルーチン（図 1 1 3〉におけるステップ S 7 2 1 , ステップ S 7 2 2およびステップ S 7 2 3 と同様であるので詳細な説明は省略する。

このようにして生体の状態をメモリ 7 0 1 内に作成した後、投薬制御の開始のコマンドを入力部 7 0 2から入力する。これにより、上述と同様、一定時間間隔で夕ィマ割込みルーチンが実行される。ただし、この場合はメモリ 7 0 1 に予め記憶されていた固定値の生体の状態ではなく、上述のようにして患者から得られた生体の状態に基づく投薬制御が行われる。

(第 2実施例〉

本実施例に係る装置は、投薬制御装置を携帯可能部分と固定部分とに分割できる構成としたもので、携帯機器への組み込みを意図したものである。

〔装置の構成〕

本実施例による投薬制御装置の構成を図 1 1 5 に示す。同図において、 7 2 0 は病院のべッドの傍ら等に固定されて使用される固定型投薬制御装置、 7 3 0 は患者に携帯された状態で使用される携帯型投薬制御装置であり、これらの各装置はいずれも図 1 1 2 に示した投薬制御装置 7 0 0 と類似した構成を有している。したがって、これらの各装置 7 2 0 および 7 3 0 において、上記投薬制御装置 7 0 0の各部と対応する部分には同一の符号を付してその説明を省略し、以下、投薬制御装置 7 0 0 と相異する部分のみを説明する。

固定型投薬制御装置 7 2 0 および携帯型投薬制御装置 7 3 0 には各々のマイク口コンビユー夕 7 0 5 が相互に通信を行うための I / Oィンタフ：<：ース 7 0 6 ( 前述）が設けられている。ここで、前述したように、 1 0インタフユースには各種の通信情報に対して識別番号を付与する機構が設けられている。したがって、本実施例によれば、通信をワイヤレスで行うこととした場合に、固定型投薬制御装匱 7 2 0が複数台の携帯型投薬制御装置 7 3 0 と時分割で通信することが可能になる。

次に、脈波検出部 7 1 0, 第 1投薬部 5 0 0および第 2投薬部 6 0 0 といった外部装置は、各々ケーブル 7 1 0 C, 5 0 0 Cおよび 6 0 0 Cにより、固定型投薬制御装置 7 2 0または携帯用投薬制御装置 7 3 0 に接続することができる。各ケーブル 7 1 O C, 5 0 0 Cおよび 6 0 0 C内には信号線と給電線が収められており、投薬制御装置と各外部装置との間の信号の授受は信号線を介して行われ、電力の供給は給電線を介して行われる。

携帯用投薬制御装匱 7 3 0 は、充電端子 7 0 8 dを介して充電されるバッテリ (図示略〉を有しこのバッテリからの電力を装置内各部へ供給すると共に上記各ケーブルの各給電線を介して各外部装置へ供辁する給電制御部 7 0 8 bを有している。携帯型投薬制御装置 7 3 0 はバッテリを電源として動作するものであるため、消費電力を節約するべくマイクロコンビユー夕 7 0 5 により給鼋制御部 7 0 8 bによる給霪の制御が行われる。すなわち、マイクロコンピュータ 7 0 5 による制御の下、上述したタイマ割込みルーチンが実行される場合等、必要な期間のみ給電制御部 7 0 8 bから装置内各部への給電が行われ、それ以外の期間はマイクロコンピュータ 7 0 5のみに給電が行われる。また、脈波検出部 7 1 0への給電は波形抽出記憧部 7 0 4内の A /D変換器が波形碹のサンブリングを行う場合のみ行われ、第 1投薬部 5 0 0および第 2投薬部 6 0 0への給電はタィマ割込みルーチンのうち、投薬を行うステップに限って行われる。また、給電制御部 7 0 8 はバッテリの出力電圧が所定電圧値以下になつた場合にァラーム信号を出力する電圧監視回路（図示略）を備えている。このアラーム信号はマイクロコンビユー夕 7 0 5へ供給され、ァラーム信号を受け取つたマイクロコンピュータ 7 0 5 は発光素子または S報音発生装置（共に図示略）といった ¾報手段を駆動して報を発する。

固定用投薬制御装置 7 2 0 は、電源 7 0 8 aを有しており、この電源 7 0 8 a は商用電源に基づいて装置内部および装鼠外部の脈波検出部等に電力を供給する。また、電源 7 0 8 aの出力電圧は電圧出力端子 7 0 8 c に出力されるようになつており、この端子 7 0 8 c に携帯用投薬制御装置 7 3 0 の充電端子 7 0 8 dを接続することにより携帯用投薬制御装置 7 3 0内のバッテリを充電することがでさる。

各投薬制御装置 7 2 0および 7 3 0は、各々を単体で使用する場合の勦作は上記第 1実施例と同様であるのでその説明を省略する。

[装置の動作〕

本実施例に係る投薬制御装置 7 2 0および 7 3 0は I / Oインタフ -一ス 7 0 6を介して情報を授受し得るので、以下のような使用法が可能である。

①固定型投薬制御装置 7 2 0に脈波検出部 7 1 0 , 第 1投薬部 5 0 0，第 2投薬部 6 0 0および携帯型投薬制御装置 7 3 0を接铳し、携帯型投薬制御装置 7 3 0 のバッテリの充電を行いながら、固定型投薬制御装置 7 2 0により患者の生体の状態を採取してメモリ 7 0 1 に格納する。

②固定型投薬制御装置 7 2 0 のメモリ 7 0 1 に記憶された生体の状態をマイク π コンピュータ 7 0 5が読み出し、 I / Oインタフ -一ス 7 0 6を介し携帯型投薬制御装置 7 3 0へ送る。これらの情報は携帯型投薬制御装置 7 3 0内において I 0インタフェース 7 0 6およびマイクロコンピュータ 7 0 5を介しメモリ 7 0 1 に害き込まれる。

③携帯型投薬制御装置 7 3 0 に脈波検出部 7 1 0 , 第 1投薬部 5 0 0および第 2 投薬部 6 0 0を接続し、投薬制御開始のコマンドを入力して、上記第 1実施例において説明したタイマ割込みルーチンを定期的に実行させ、固定型投薬制御装置 7 2 0から受け取った生体の状態に基づく投薬制御を行わせる。この間、患者は病院のべッドから離れて移動することができる。また、この間、携帯型投薬制御装置 7 3 0内のバッテリの出力霜圧が所定電圧値以下になつた場合にはアラーム信号が発生され、アラーム信号を受け取ったマイクロコンピュータ 7 0 5 により警報が発せられる。

④所定時間の轾過，またはタンク 5 6 1 を交換すべき旨のアラーム表示により患者が病院のベッドに戻る。そして、携帯型投薬制御装置 7 3 0 を固定型投薬制御装置 7 2 0 に接続し、携帯用投薬制御装置 7 3 0 のバッテリの充電を行いつつ、携帯型投薬制御装置 7 3 0内のメモリ 7 0 1 に記憶された投薬記録（これまでに投与を行った時刻、投与したブロッ力の種類）を固定型投薬制御装置 7 2 0へ送る。この投薬記録は、固定型投薬制御装置 7 2 0内のメモリ 7 0 1 に記憧されて一 1Z7 - いたその時点までの投薬記録に追加される。

このように投薬記録情報が固定型投薬制御装置 7 2 0のメモリ 7 0 1 内に残り、医師はこの投薬記録情報を出力部 7 0 3から出力させて参照し、患者の容体の変化等を診ることができる。またこの際、医師は、固定型投薬制铒装置 7 2 0 により必要に応じて望ましい生体の状態の設定値を作成し直し、携帯型投薬制御装匱 7 3 0へ送ることも可能である。その後、患者が望む場合には、上記②および ③と同様な手順に従って携帯用投薬型制御装置 7 3 0 による投薬の制御を行う。以上のように、本実施例によれば、患者が装置を携帯した状態で使用することができ、しかも、不要な電力の消費が抑えられているので長時間に亙る使用が可能となる。また、バッテリの出力電圧が低下した場合にアラームが出力されるので、バッテリ消耗により装置が動作停止となるのを未然に防止できる。さらに、外部の装置との間で投薬記録情報の授受を行うことができるので、複数の投薬制御装置により連続して投薬制御を行って、投薬記録を行うことができる。

(第 3実施例〉

上記実施例では、例えば、脈波のゆらぎの情報を生体の状態として使用することによって投薬すべきか否かの判断を行った。これに対し、本実施例では、患者から得られた脈波に基づいて患者の循環動態をモデル化した四要素集中定数モデルの各素子の値を求め、この結果を生体の状態として使用する。

本実施例において、マイクロコンビユー夕 7 0 5 は、図 1 1 3 のステップ S 7 2 2において 1拍相当の脈波を波形抽出記憶部 7 0 4から読み出した後、上記のモデルを構成する各素子の値を算定し、この算定結果を生体の状態として使用する。そして、ステップ S 7 2 5 においては、予め生体の状態として用意された興 S状態，鎮静状態のそれぞれの状態における各素子の値を上記生体の状態と比較し、患者がいかなる状態かを判断する。

<第 4実施例〉

上記実施例では、 2種類のブロッ力を使用するようにしたが、 1種類のブロッ力のみを使用するようにしても良く、また 3種類以上のブロッ力を使用するよう一 128 — にしても良い。例えば eブロッ力の投薬のみが必要である場台には、図 1 1 2 に示す構成から第 2投薬部 6 0 0を削除し、第 1投薬部 5 0 0 のみを使用する。また、マイクロコンピュータ 7 0 5が定期的に実行するタィマ割込みルーチン（図 1 1 3 ) のステップ S 7 2 5以降を変更して、ステップ S 7 2 4 の判断結果が「 Y e s J となった埸合には現在の患者の状態が鎮静状態か否かを判断し、この判断結果が「Y e s」の場合は aプロッ力の投薬およびその記録を行い、 Γ Ν o」の場合は投薬を行うことなくタイマ割込みルーチンを終了する。

(変形例〉

①投薬制御装置 7 0 0 (第 2実施例にあっては携帯型投薬制御装置 7 3 0 ) をァクセサリー或いは眼鏡と組み合わせても良い。

②上記実旌例では、脈波の波形パラメータが所定の条件を鏍足する場合に βプロッ力またはブロッカの投与を行うようにしたが、 aブロッ力または； 9 ブロプ力の投与を必要とする状態での脈波そのものをメモリに記憧させ、この記憶された脈波と測定により得られた脈波とを比較することにより投薬制御を行うようにしてもよい。

③上記実施例では、患者が興奮，鎮静状態となった場合に所定量のブロッ力の投薬を一度に投薬したが、投薬の態様はこれに限定されるものではない。例えば、ニフ Xディビン等を投与してもよい。さらにこれらの場合において、制御の方法を設定したプログラム投薬、すなわち、興奢，鎮静状態が検出された場合に、ある時刻において所定量の投薬を行い、その後の所定時間経過後にさらに所定量の投薬を行うという具合に、予め設定したプログラムに従って複数回に分けて投薬を行ってもよい。

④上記実施例では注射針により投薬を行ったが、投薬を行うための手段はこれに限定されるものではない。例えば、 g皮投与，静脈内投与，動脈内投与，腹腔内投与，経口投与，経直腸投与など様々な投薬方法が適用され得る。

⑤本投薬装置は循環作動薬の投薬制御のみならず、他の用途にも使用可能である。例えば、閉塞性動脈硬化症の場合のプロスタグランデイン（動脈拡張剤）の投与，点滴速度の自動制御，透析中のへパリンの投与の制御等を行ってもよい。 ⑥上記実施伊 Iではシリコンマイクロマシーユングを用いたマイク口ポンプを用いたが、これに限定されるものではなく、シリンジ式，ロータリ式，バルーン式等、各種輸液ポンプを適用することも可能である。

⑦上記実施例では生体の状態に基づいて投薬の必要性を検知した後、血圧測定により投薬するか否かについての最終的な判断を行ったが、血管内圧を直接測ることにより最終的な判断を行ってもよい。

®上記実施例では、患者から得られる脈波に基づいて投薬をするか否かの判断を行い、必要な場合には自動的に投薬を行うようにした。しかし、このように自動的に投薬を行う範囲のものに陌定されるものではない。例えば、上記実施例から投薬手段であるマイクロポンプ等を除き、患者から得られた生体の状態の各指標を表示または出力させる装置を構成してもよい。この場合、医師は表示内容または出力内容に基づいて投薬すべきか否かといった判断をすることができる。

⑨生体の状態としては L F , H F , 「L F Z H F」， R R 5 0のいずれであっても良く、また、これらのうちの 2つないし全部を組み合わせることによって、興耷状態または鎮静状態を総合的に判断しても良い。

⑩時計の表示面に現在の興奩 · 鎮静の状態、すなわち現在の脈波のゆらぎの指標 , 循環動態パラメータ R , 等の値を表示するようにしてもよい。

⑪投薬をするにあたっては、脈波波形の検出を行い、心臓から送られる血液の拍出（したがって脈拍周期）に同期して、ある拍出から次の拍出までの間（したがつて脈波と脈波の間）に投薬を行うようにしても良い。こうすることで、生体の皮下組織内の血管圧が低い状態で薬を注入することができる。

®脈波の測定は、使用者が自ら安静状態になったことを確認した後に、入力部 7 0 2を用いてこの旨を装置へ知らせるようにしても良い。この場合、体動検出部 7 0 7の出力値から判定した脈波測定の適否を告知すれば、使用者が安静状態か否かを判別するのに都合が良い。

また、イクロコンビュー夕 7 0 5が、体動検出部 7 0 7を使用した安静状態の検出を常時行うようにして、所定期間だけ安静状態である場合に脈波の検出を行うようにしても良い。

さらに、安静状態となるのを待つことなく所定期間にわたって脈波の測定と体動の測定とを実施して、これらの測定值を一緒にメモリ 7 0 1 へ格納する。そして、格钠された体動の測定結果に基づいて、使用者が一定期間だけ安静状態にあつた時点での脈波の測定結果だけを選び出して、脈波情報を得るようにしても良い。

®上記の各実施例において、薬の効き具合を検知してその旨を患者等へ告知するようにしても良い。すなわち、マイクロコンピュータ 7 0 5は、投薬を指示した後も、引き続き患者から脈波を測定して生体の状態を算出し、得られた生体の状態が投薬を必要としない状態に達したかどうかを判別する。そして、投薬の効果が現れ、以後の投薬が必要ないと判断された時点で、出力部 7 0 3からその旨を告知する。第 3項薬物吐出装置

ストレスの多い現在、リラクゼーションに対する社会の関心が高まつており、日常生活の中で簡単に利用することができるリラクゼーション手段が望まれている。この種のリラクゼーションのための手段として、香料の鎮静作用が従来より利用されてきた。古くからある例としては、香を焚いて気を沈める、といった利用の形態を挙げることができる。また、最近のものとしては、香料を空気に混ぜて送風するようにした空調装置等が挙げられる。

ところで、ストレスが蓄積しないようにするためには、適度な頻度でリラクゼーションを行うことが好ましいが、多忙な現代人はそのようなリラクゼーシヨンをついつい怠ってしまう。そもそも自己をリラックスさせるために注意を払うというところに無理があるのであり、そのような努力を払う必要のないリラクゼ一ションのための手段が望まれている。

また、ストレスの蓄積を防止するためには適度なリラクゼ一ションが必要ではあるが、常時、リラクゼーションのみを行えばよい訳ではない。すなわち、真に健康的な生活を宮むためには、休むべきときには鎮静状態，働くべきときには適度な興奮状態という具合に、鎮静状態と興 S状態とをうまく切り替えてゆくのが好ましいのである。

この装置は、以上のような要求に応えようとするものであって、使用者の手を煩わすことなく適切なタイミングで自動的に香料を吐出し、興 g状態，鎮静状態といった人体の内的状態を制御してリラクゼーションを行うものである。

<事前検討〉

本発明者は、この装置を設計するに際し以下の事前検討を行った。なお、本装匱は様々な薬物を用いることができるが、以下では薬物の一例として香料を取り上げて説明を行う。

[香料の効果の確認〕

興奮状態、鎮静状態といった人間の状態とその人間の循琛動態バラメータとの間には密接な関係があり、人体が鎮静状態から興 g状態へあるいは興状態から鎮静状態に変化することにより、その変化が循琛動態パラメータの変化となって現われることが知られている。そこで本発明者は、香料を嗅がせたときの人体の循環動態パラメータの挙動を調べて香料の効果を確認することとした。

( 1 ) 測定方法

2 3〜 3 9才の男性 7名を被験者とした。各被験者に対してラベンダーと白植のァロマオイルを嗅がせ、香を嗅がせる前，嗅がせている期間内，嗅がせた後の各時点において被験者の 1 回拍出量，橈骨動脈波等を測定した。

( 2 ) 解析手法

人体の循環動態パラメータとして四要素集中定数モデルを想定し、四要素集中定数モデルの各素子がのような時間的変化をするかを確認した。

( 3 ) 測定結果

今回の実験により、香料による循環勅態パラメータの変化が確 12された。今回得られた実験データのうち 1 回拍出量 S Vと血管抵抗 R，についてのデータを図 1 1 6 ( a ) 〜図 1 1 6 ( b ) に示す。なお、同図において横軸には測定時点を表わした表記があるが、これらのうち "前" は香を嗅がせる前の時点， "中" は香を嗅がせ始めてから 6分経過後の時点， "直後" は香を止めてから 3分 g過後の時点， "後" は香を止めてから 6分経過後の時点を各々意味している。

図 1 1 6 ( a ) 〜図 1 1 6 ( b ) に示されているように、ラベンダーの香を嗅がせることにより有意な血管抵抗 R，の増加（すなわち、鎮静状態への移行）が、白植の香を嗅がせることにより有意な 1 回拍出量 S Vの增加と血管抵抗 R，の低下（すなわち、興 «状態への移行）が認められた。

以上、今回行った事前検討によりラベンダーには鎮静作用があり、白植には興啻作用があることが確認された。

〔循環動態のリズム変動の確認〕

人間の状態は 1 日を 1周期とした規則的なリズムに従って興奢状態，鎮静状態を線り返すことが知られている。本装置は香料の吐出により人間の状態を好ましい状態に制御する点にあるが、この目的を達成するための手段を検討するに際し、何等操作を行わない場合における人間の状態の本来的な挙動を把握しておく必要がある。そこで、本発明者は、前述したように循環動態パラメータ等の生体の状態の時間的変化を調べることにより、人間の状態のリズム変動（曰内変動リズムゃ年内変動リズム）の様子を確認した。

〔まとめ〕

以上の事前検討の結果を踏まえると、本装置を設計するに際して考虔すべき点をまとめると次のようになる。

①香料によってその作用が異なるので、目的とする作用に基づいて香料の種類を決定する必要がある。

②曰内変動リズムの振幅はかなり大きい。したがって、人間の状態を香料によつて制御するにしても、循環動態バラメータの現在値のみに基づいて香料の吐出を制御すべきではなく、曰内変動のリズムを考 gに入れて行う必要がある。

③循琛動態パラメータの値は個人差が大きい。したがって、香料の吐出は利用者の循 13動態バラメータの曰内変動リズムに基づいて制御する必要がある。

<第 1実施例〉

上記事前検討により、本来、人間は一定のリズムに従って興 S状態，鎮静状態を繰り返すものであることが確認された。ここで、興奩状態鎮静状態の変化のリスムとして良好なリズムを有している者に関しては、そのようなリズムが長期に亙って維持されれば問題がない。し力し、このリズムが崩れたような場合には、元のリズムに戻すような操作を行うべきであろう。また、柽端な興奩状態または鎮静状態なることが好ましくない者に対してはそのような状態に陷るのを避けるための操作が必要であると考えられ、鎮静状態になりがちな者については適度に興状態に移行させるような操作が必要であろう。さらに、常時、興 S状態にある者は適度に鎮静状態に移行させる操作が必要であろう。

本実施例係る装置は、定期的に使用者の循環動態を測定し、この測定結果に基づき必要に応じて香料を吐出するものである。循環動態は、上述の通り、 1 曰を周期としてリズム変動するものであるため、特定時点の循環動態のみから香料吐出の是非を決定することはできない。そこで、循環動態のリズム変動を考虔に入れ、現在の循環動態の各パラメータ値に基づく香料吐出の制御を行う。また、興 ¾状態/ /鎮静状態の変動リズムをどのように操作するのが好ましいかは使用者によって区々である。したがって、如何なる状態のときに香料の吐出を行うべきかについても、使用者が所望の制御モードを選択することができるようにした。

図 1 1 7〜図 1 2 3 は本実施例において実行可能な香料の吐出制御の各モードを示すものである。これらの図において、実線は使用者の状態（興奮状態 Z鎮静状態）の本来の時間的変化を示すものであり、破線は香料吐出により制御された使用者の状態の時間的変化を示すものである。以下、香料の吐出制御の各モードについて説明する。

<Dモード 1

使用者が鎮静状態へと移行する時間帯に興奮作用を有する白植の香を放ち、鎮静状態への移行を抑制する（図 1 1 7参照）。極度な鎮静状態になることが好ましくない使用者に好適である。

②モード 2

使用者が興奩状態へと移行する時間帯に興 S作用を有する白植の香を放ち、興 S状態への移行を促進する（図 1 1 8参照）。鎮静状態からの回復を速やかに行う必要のある使用者に好適である。

③モード 3

使用者が興奮状態へと移行する時間帯に鎮静作用を有するラベンダーの香を放ち、興奩状態への移行を抑制する（図 1 1 9参照）。極度な興奩状態になることが好ましくない使用者に好適である。 ④モード 4

使用者が鎮静状態へと移行する時間帯に鎮静作用を有するラベンダーの番を放ち、鎮静状態への移行を促進する（図 1 2 0参照）。興 ¾状態からの回復を速やかに行う必要のある使用者に好適である。

®モード 5

使用者が興 g状態へと移行する時間帯にはラベンダーの香を放って興 «状態への移行を抑制し、鎮静状態へと移行する時間帯には白植の香を放って鎮静状態への移行を抑制する（図 1 2 1参照）。状態を一定に保つことが必要な使用者に好適である。

⑤モード 6

使用者が興奮状態へと移行する時間帯には白植の番を放って興奮状態への移行を促進し、鎮静状態へと移行する時間帯にはラベンダーの香を放って鎮静状態への移行を促進する（図 1 2 2参照）。生活のリズムにめりはりを付けたい場合に好適である。

©モード 7

過去の興奩状態 Z鎮静状態の変動リズムに反する変化があった場合にはその変化を抑制する香料を吐出する。すなわち、通常は興膏状態へと移行する時間帯 T A, T Cにおいて鎮静状態への移行が認められた場合には白植の香を放ち、鎮静状態への移行を抑制する。また、通常は鎮静状態へと移行する時間帯 T B, T Dにおいて興奩状態への移行が認められた場合にはラペンダーの香を放ち、興奩状態への移行を抑制する（図 1 2 3参照）。突発的に生じる興、鎮静を抑制するのに効果的である。

〔装置の構成〕

図 1 2 4 は本実施例による装置の機能構成を示すブ π ック図である。

脈波検出部 7 5 0 は患者から橈骨動脈波形を測定するために設けられた手段である。また、第 1香料吐出部 5 0 () および第 2香料吐出部 6 0 0 はそれぞれラベンダ一および白植の香を放っために設けられた手段であって、これらに関しては『第 1項 J で詳述した。

また、本装置はバッテリ 7 6 0および間欠給電を行うための铪電制御部 7 6 1 一 135 一を有している。給電制御部 7 6 1 は、制御部 7 4 0, 脈波検出部 7 5 0, 第 1 香料吐出部 5 0 0および第 2香料吐出部 6 0 0 の各々が給電を必要とする期間（例えば制御部 7 4 0については演算処理等を行う期間，香料吐出部の場合は香料を吐出する期間）のみバッテリ 7 6 0の出力電圧を各部に供耠する。このようにバッテリ 7 6 0の電圧は間欠的に各部に供給されるので消費電力を低く抑えることができ、本装置を長時間に！:つて勦作させることができる。また、バッテリ 7 6 0の出力電圧は、制御部 7 4 0内のマイクロコンビユー夕（後述）によつて監視されており、これが所定電圧以下になった場合にその旨の告知がなされるようになっている。これにより、バッテリを交換すべき時期になったことがわかる。

—方、図 1 2 5 ( a ) 〜図 1 2 5 ( b ) は本装匱の全体構成を示すものであり、前者は外観を示す斜視図、後者は前者の A— A' 線断面図である。この図に示すように、本実施例では Γ第 2章第 1節第 4項 J で説明した圧力式脈波センサを有する腕時計に組み込まれた形態を用いている。

時計本体 7 7 0における時計用バンド 7 7 1 の取り付け部の断面構造は図 1 2 5 ( b ) に示す通りである。この部分には『第 1項』で説明したマイクロボンブ 5 0 1 , タンク 5 6 1等が内蔵されており、これらは図 1 2 4 における第 1香料吐出部 5 0 0 を構成する。マイクロポンプ 5 0 1 は制御部 7 4 0から送られる駆動指令に従ってタンク 5 6 1 からチューブ 5 0 5 Tを介してラベンダーの香料を汲み上げる。汲み上げられた香料はチューブ 5 0 6 Tを介することにより時計本体 7 7 0の表面に形成された噴射孔 7 7 2から外部へ噴射される。

なお、時計本体 7 7 0には、さらに図 1 2 3 における第 2香料吐出部 6 0 0 に相当するものが内蔵されているが煩雑化を避けるため図示を省略している。この第 2香料吐出部 6 0 0 によって汲み上げられる白植の香料は噴射孔 7 7 3から外部へ噴射される。

次に、再び図 1 2 4を参照して制御部 7 4 0の構成について説明する。メモリ 7 4 1 はバッテリバックアップされた R A M等によつて構成された不揮発性メモリであり、マイクロコンビュータ 7 4 5が他の各部を制御する際の制御データの —時記億に使用される。また、このメモリ 7 4 1 の所定の記憶ェリァには、複数の異なる時刻において測定された循動態パラメータが記憶される。一 l o 一入力部 7 4 2 は、上述したモード 1〜 7 のいずれかのモードを設定する命令など、マイクロコンビュータ 7 4 5 に対し種々のコマンドを入力するために設けられた手段であつて、例えば図 1 2 5 ( a ) に示す時計本体 7 7 0 に設けられたリニーズ，ボタン等から構成される。

出力部 7 4 3は、時計本体 7 7 0に設けられた液晶表示装置，アラーム音発生装置等によって構成される出力手段である。

波形抽出記憶部 7 4 4は、マイクロコンビユー夕 7 4 5 による制御の下、脈波検出部 7 5 0から得られる検出信号を取り込み、この取り込んだ信号から 1拍分の脈波を抽出して記憧する。なお、詳細は Γ第 3章第 1節第 2項 J で説明した。

マイクロコンビユー夕 7 4 5 は、入力部 7 4 2 を介して入力されるコマンドに従って制御部 7 4 0内の各部の制御を行う。またマイクロコンビユー夕 7 4 5 は、時計回路を内蔵しており、一定時間が経過する毎に以下の夕イマ割込み処理を行う。

①波形抽出記憧部 7 4 4による脈波信号の取り込み処理および 1拍分の脈波の抽出処理の制御

波形抽出記憶部 7 4 4によって脈波のビーク点が検出される毎にビーク情報が求められて内蔵のメモリーに記憧される。

②循琛動態パラメータの算出

①で得られたビーク情報に基づいて 1拍分の脈波の波形値を波形抽出記憶部 7 4 4から読み出し、この脈波に基づいて使用者の循環動態パラメータの値を求める。本実施例では、 Γ第 4章第 1節第 3項』で説明した「脈波の歪率及び脈波スぺクトルの振幅，位相からこれらパラメータを求める手法」を採用する。そして、求めた循 ϋ動態パラメータを脈波の測定時刻を表わす情報と共にメモリ 7 4 1 に蓄積する。

以上の処理が一定時間間隔で繰り返されることにより、各時刻での循 Ϊ5動態パラメータがメモリ. 7 4 1 に蓄積される。

また、マイクロコンピュータ 7 4 5 は、メモリ 7 4 1 内に蓄積された過去一定期間内の循環動態パラメータを参照し、第 1 香料吐出部 5 0 0 および第 2香料吐出部 6 0 0の香料吐出の制御を行う。なお、この制御については動作を説明する際に併せて説明することとし、ここでの重複した説明は避ける。

—方、第 1 香料吐出部 5 0 0及び第 2香料吐出部 6 0 0 は、マイクロボンブ及びその駆動部から構成されており、第 1香料吐出部 5 0 0 はラベンダーの香りを噴 Sするためのもの，第 2香料吐出部 6 0 0 は白植の香りを噴霧するためのものである。なお、本実施例では、図 1 0 9 に示す夕ンク 5 6 1 はラベンダーまたは白植の香料によって篛たされている。

他方、 I 0 インターフ - イス 7 5 5 は、装匱の外部に設けられた機器との間で通信を行うための手段であって「第 5聿第 3節』で説明したものである。この I Z O インターフ - イス 7 5 5を用いることで、例えば、メモリ 7 4 1 に格納された生体状態や香料の吐出記録の情報を外部機器へ転送することができる。体動検出部 7 5 6 は、本装置の使用者の体動を捉える体動検出手段の一例であつて、体動の測定値をデジタル信号へ変換してマイクロコンピュータ 7 4 5へ送出する。

〔装置の動作〕

( 1 ) 循環動態パラメータの定期的制定

上述した通り、タイマ割込みがマイクロコンピュータ 7 4 5 に対して定期的に行われる。この結果、タイマ割込みルーチンとして以下の処理がマイクロコンビユータ 7 4 5 により実行される。

まず、波形およびそのビーク情報の採取のための処理が実行される。なお、この処理の詳細は Γ第 3章第 1 節』で説明した。

ここで、脈波の測定にあたつて、マイクロコンピュータ 7 4 5 は、体動検出部 7 5 6の出力を TOみ取ってメモリ 7 4 1 に格枘する。そして、体動検出部 7 5 6 の出力値が、使用者が安静状態にあることを示しているか否かを判定する。もし、安静状態になければ脈波の計刺が不正確になる恐れがあるので、マイクロコンビュータ 7 4 5 は出力部 7 4 3 を用いてこの旨を使用者へ告知する。そして、その後に使用者が脈波の測定に適した安静状態になったことを 12識してから、脈波を測定するようにする。

次に、マイクロコンピュータ 7 4 5は波形読出処理および循環動態バラメータの算出処理を実行する。すなわち、マイクロコンピュータ 7 ⁴ 5 により、 1拍分 l o ― の脈波の波形 βが波形抽出記憶部 7 4 4から読み出され、 F F Τ処理により脈波のスぺクトル（振幅情報および位相情報〉が求められる。そして、このスぺクトルに基づいて四要素集中定数モデルの 1 つのパラメ一夕，例えばインダク夕ンス L , の値が算出され、この Lの値と 1拍分の脈波の波形に基づいて他のパラメ一夕の佳が算出される。マイクロコンピュータ 7 4 5 は、このようにして求めた循環動態パラメータを現在の曰時分を表わす情報と共にメモリ 7 4 1 に害き込む。

( 2 ) 香料の吐出制御

香料の吐出制御に関する動作は、上述したモード 1〜6のいずれかが選択されている場合とモード 7が選択されている場合とでその内容が異なる。以下、各塲合に分けて装置の動作を説明する。

①モード 1〜6のいずれかが選択されている場合

これらのモードが選択された場合、マイクロコンピュータ 7 4 5は、深夜の時間帯の所定の時刻になると香料吐出を行う時期を決定する処理を行う。すなわち、メモリ 7 4 1 内に記憶された過去一定期間内（所定日数分）の循環動態パラメ一夕を読み出し、特定のパラメ一夕（例えば抵抗 R , ) が極大となる時刻および極小となる時刻の各々の移動平均を算出する。そして、この算出結果に従って、鎮静状態から興耷状態へと移行する時間帯（図 1 2 3 に例示する期間 Τ Α, T C) と、興 «状態から鎮静状態へと移行する時間帯（図 1 2 3 に例示する期間 Τ Β, Τ D) とを求める。そして、このようにして求めた時間帯における所定の時刻例えば当該時間帯の中央の時刻）において、各モードに対応した香料の吐出がなされるように香料吐出命令の設定を行う。例えば、モード 5が設定されている場合には、以下の 4種類の香料吐出の時限設定を行う。

• 時間帯 Τ Α内の所定の時刻において第 2香料吐出部 6 0 0 を駆動

• 時間帯 T B内の所定の時刻において第 1香料吐出部 5 0 0を駆動

• 時間帯 T C内の所定の時刻において第 2香料吐出部 6 0 0 を駆動

• 時間帯 T D内の所定の時刻において第 1香料吐出部 5 0 0 を駆動

そして、曰中において上記のようにして設定された時刻になると、マイクロコンビュータ 7 4 5は、該当する香料吐出部へ駆動指令を送る。 ¾動指令がマィク口コンピュータ 7 4 5 により発生されると、これを受け取った第 1香料吐出部 5 0 0または第 2香料吐出部 6 0 0からは、各々の噴射孔 7 7 2 または噴射孔 7 7 3を介して該当する香料が外部へ噴射されるとともに、香料がタンク 5 6 1 からマイクロポンプ 5 0 1 へ吸入される。その際、マイクロコンピュータ 7 4 5 は第 1 香料吐出部 5 0 0 または第 2香料吐出部 6 0 0から異常検出信号を受信することにより、出力部 7 4 3にアラーム表示を行わせる。これにより、香料の吐出が正常に行われなくなった場合に直ちにその旨がわかり、吐出手段の調整等の処置を迅速に行うことができる。

次に、香料の吐出が終了すると、駆動指令の発生回数に基づいて今回の吐出量を演算し、この吐出量と、今回吐出した香料の種類とを吐出記録情報としてメモリ 7 4 1 に害き込む。また、各香料毎にこれまでの吐出量の累算値を求めてその結果をメモリ 7 4 1 に睿き込む。ここで、累算値が所定値を越えた場合、マイク口コンビュー夕 7 4 5 は出力部 7 4 3へ警告出力指令を送り、出力部 7 4 3 は警告ランプの点灯等のァラーム表示により使用者にタンク 5 6 1 の交換を促す。これにより、香料の補充時期となったことを知ることができる。

②モード 7が選択されている場合

このモードにおいても、マイクロコンピュータ 7 4 5 は、深夜の時間帯の所定の時刻においてメモリ 7 4 1 内に記憧された循 S動態パラメータを読み出し、これに基づいて鎮静状態から興奩状態へと移行する時間帯（期間 T A, T C) と、興 ¾状態から鎮静状態へと移行する時間帯（期間 T B, T D) とを求める（図 1 2 3 参照）。そして、本モードではこのようにして求めた時間帯において、循琛動態の時間的変化の監視およびこの監視結果に基づく香料の吐出制御を行う。

すなわち、日中においてマイクロコンピュータ 7 4 5 は、上記期間 T A, T B, T C, T Dのいずれかの期間内において循 15動態パラメータの定期的測定を行い、その際に得られた循環動態バラメータが前回得られた循環動態パラメ一夕からみて増加しているか減少しているかを判断する。次いでマイクロコンピュータ 7 4 5 は、この循 II動態バラメ一夕の時間的変化がその時間帯における循 13動態パラメータの通常の時間的変化に反していないかを判断する。そして、循琛動態パラメータの通常の時間的変化に反する変化が認められた場台には、そのような異常な変化を抑制するための香料を吐出させる。例えば上記期間 T A は、循環動態バラメータのうち抵抗 R，が减少し、使用者が鎮静状態から興奮状態に移行する時間帯である。この期間 T A において、抵抗 R , が弒少していれば通常通りの変化なので問題はない。しかし、抵抗 R，が增加したとすると、これは抵抗 R，の通常の時間的変化に反していることになる。そこで、マイクロコンピュータ 7 4 5は、第 2香料吐出部 6 0 0 に駆動指令を送つて白植の香料を吐出させ、抵抗 R , の増加（すなわち鎮静状態への移行）を抑制する。また、期間 T B においては、抵抗 R , が増加するのが通常の時間的変化であるので、抵抗 R，が減少した場合に第 1香料吐出部 5 0 0 に駆動指令を送り、ラベンダーの香料を吐出して抵抗 R，の減少を食い止める。

以上のように、循環動態パラメータの時間的変化に基づいて香料吐出の制御が行われ、この香料吐出により興奩状態の抑制，促進または鎮静状態の抑制，促進が最適なタイミングで自動的になされる。これにより、使用者の状態が所望の変動リズムに従った時間的変化をするような制御がなされる。

(第 2実施例〉

第 1実施例が脈波の波形の形状をもとに香料の吐出制御を実施していたのに対して、本実施例では、 L F , H F , Γ L F Z H F J に基づいて香料の吐出を制御するものである。なお、以下ではこれらの指標を代表して r L F Z H F J により説明を行うが、 H Fにおいて吐出すべき香料の種類が逆になる点を除けば L F或いは H Fを用いても同様の制御が可能となる。

〔装置の構成〕

本実施例の構成は第 1 の実施例と同じである。

[装置の動作〕

( 1 ) 脈波の定期的測定およびスぺクトル分析

上述したように、マイクロコンビユー夕 7 4 5 に対して、定期的に（たとえば 2時間間隔で）夕イマ割込みが発生する。これを契機に、マイクロコンビユー夕 7 4 5 はタイマ割込みルーチンとして以下の処理を実行する。

まず、第 1 の実施例と同様に、波形および該波形のビーク情報の採取がなされる。本実施例では、脈波の取り込み処理を一回の測定当たりたとえば 3 0秒間実

\ 施する。次に、取り込んだ脈波波形をもとに「L FZH FJ を算出して、脈波の測定を実施したときの時刻とともにメモリ 74 1へ格納する。

そして、以上説明した脈波の定期測定とスぺクトル分析を 2時間おきに毎曰操り返す。

(2) 香料の吐出制御

第 1の実施例と同様に、香料の吐出制御に関する動作は、モード 1〜6のいずれかが選択されている場合とモード 7が選択されている場合とで異なる。以下、それぞれの場合についてその動作を略述する。

①モード 1〜 6のいずれかが選択されている場合

マイクロコンピュータ 7 4 5は、深夜の時間帯の所定時刻において香料吐出の時期を決定する。すなわち、所定日数（たとえば過去一週間〉分の「 L FZH F J の値をメモリ 74 1から読み出して、各時刻における「 L FZH F J の平均を求めたのち、この「 L FZH F J の平均値が極大，桎小となる時刻をそれぞれ算出する。

次に、この算出結果に従って、鎮静状態から興奮状態へ移行する時間帯および興 g状態から鎮静状態へ移行する時間帯を求める。そして、求めた時間帯の所定時刻（たとえば中心時刻）で各モードに対応した香料の吐出がなされるように、香料吐出命令の設定を行う。

その後、上記で設定した時刻になると、マイクロコンピュータ 7 4 5は、該当する第 1香料吐出部 5 00または第 2香料吐出部 6 0 0を駆動して香料の吐出を行う。そして、香料の吐出が終了すると、第 1の実施例と同様に香料の吐出量を算出し、香料の種類とともに吐出記録情報としてメモリ 7 4 1へ格納する。また、香料毎の吐出量の累積値を求めてメモリ 74 1へ格納する。

②モード 7が選択されている場合

①と同様に、マイクロコンピュータ 7 4 5は、深夜の時間帯の所定の時刻においてメモリ 7 4 1内の rL FZH Fj をもとに一週間分の平均値を求める。次いで、該「L F/H FJ の平均値が極大または極小となる時刻を求め、求めた時刻をもとに、鎮静状態から興奮状態へ移行する時間帯，興奩状態から鎮静状態へ移行する時間帯を求める。次に、翌日の日中に、求めた時間帯における「L FZH F」の時間的変化の監視およびこの監視結果に基づいた香料の吐出制御を行う。すなわち、マイクロコンビユー夕 7 4 5 は、「 L FZH F」の値の定期測定を行った際に、現時点の「L F/H F」が前回の値からみて増加しているのか减少しているのかを判別する。次いで、この時間的変化が、該定期測定の時刻が属する時間帯における通常の時間的変化に反していないかどうかを調べる。もし、これに反することが認められた場合、この異常な時間的変化を抑制するような香料の吐出を行う。

たとえば、被験者の内的状態が鎮静状態から興音状態へ移行すべき時間帯に「 L F/H F J が減少している場合、これは通常の時間変化に反するものである。したがって、マイクロコンピュータ 7 4 5 は、第 2香料吐出部 6 0 0を駆動して白植の香料を吐出させて被験者を興奮状態へ移行させる。一方、被験者の内的状態が興奩状態から鎮静状態へ移行すべき時間帯に「 L FZH FJ が増加していれば、第 1香料吐出部 5 0 0を駆動してラベンダ一の香料を吐出させて被験者を鎮静状態へと導く。

(第 3実施例〉

本実施例は、脈波のゆらぎの情報に基づいて香料の吐出を行う点で第 2実施例と同じであるが、生体の状態として R R 5 0を用いる点が相違する。

〔装置の構成〕

本実施例の構成は第 1 ないし第 2実施例と同じである。

〔装置の動作〕

( 1 ) 脈波の定期的測定

上还したように、マイクロコンビュ一タ 7 4 5 に対して、定期的に（たとえば 2時間間隔で）タイマ割込みが発生する。これを契機に、マイクロコンピュータ 7 4 5 はタイマ割込みルーチンとして以下の処理を実行する。

まず、第 2実施例と同様にして波形および該波形のビーク情報の採取がなされて記憶される。一回分の測定が終了すると、マイクロコンピュータ 7 4 5 は各脈波のビーク検出を測定期間に得られた脈波の各拍について行ったのち、 R R 5 0 を算出して測定時点の時刻とともにメモリ 7 4 1 へ格納する。そして、以上説明した脈波の定期測定を 2時間おきに毎日繰り返す。

( 2 ) 香料の吐出制御

本実施例における香料の吐出制御の動作は、 r L F Z H F J の代わりに R R 5 0を使用することを除いて、第 2の実施例の動作と同じである。ここで、「 L F / H F」はその镣が大きいほど興奮状態にあり、その値が小さいほど鎮静状態にある。一方、 R R 5 0はその値が大きいほど鎮静状態にあり、その値が小さいほど興 S状態にある。したがって、本実施例では香料の吐出制御における吐出香料の選択基準が第 2実施例とは正反対となる。

(変形例 >

①本装置をァクセサリー或いは眼鏡と組み合わせても良い。

②香料吐出部を 2個使用したが、これを 1個として 1種類の香料しか吐出しない装置を構成してもよい。

③モード 7 においては、特定の時間帯において、循環動態パラメータが過去における当該時間帯での変化（上昇傾向 Z下降傾向）に反する変化をした場合に香料を吐出するようにしたが、このモードを変形してもよい。

すなわち、上記モード 7 に代え、あるいは上記モード 7 に加えて、特定の時間帯において過去数日間の当該時間帯での循琛動態パラメータの値のばらつきの範囲（例えば平均値 E ± 3 σの範囲，ここで σは標準偏差）から外れる循環動態パラメータが測定された場合に、このばらつきの範囲内に戻す効果を奏する香料を吐出するモードを設けてもよい。

④香料としてラベンダーと白植を使用したが、如何なる種類の香料が適切であるかにある程度の個人差があり、使用者によつては鎮静作用または興奮作用を発生させるのに適切な香料がこれらと異なる場合がある。したがって、上記の各実施例に係る装置を使用するにあたっては、いずれの香料を用いるのが適切かを確認した上で適切な香料を第 1香料吐出部 5 0 0 または第 2香料吐出部 6 0 0 にセットして使用することが好ましい。

また、薬物としてラベンダーおよび白植の香料を例にとって説明した。しかし、生体の状態との間に上述したような相関関係を有するものであれば、これら以外の香料であっても、さらに香料以外の薬物であっても良い。

⑤ 2個の手動スィッチを追加し、第 1 のスィッチが操作されるとラベンダ一が、第 2 のスィツチが操作されると百植が各々吐出されるようにしてもよい。

⑥脈波をスぺクトル分析することによって、脈波の高調波の振幅或いは基本波に対する高調波の位相（例えば第 4閼波の位相）を検出し、この位相の値に基づいて香料吐出制御を行ってもよい。というのは、本発明者の実験によれば、人間にストレスが加わると、脈波の第 2鬨波，第 3調波，第 4鬨波の各位相、あるいは第 3鬵波の振幅が変化することが確認されている。例えば、 4での水に片手を漬けたときに受ける肉体的ストレスに対して、 8人の被験者の脈波を調べたところ、 9 5 %の確率で第 2調波，第 3調波，第 4調波の各位相、あるいは第 3鬨波の振幅が変化することが確認された。また、 [ 1 0 0 0— 9 ] なる計算を繰り返し行う精神的ストレスに対して、 8人の被験者の脈波を調べたところ、やり 9 5 %の確率で第 4調波の位相が変化することが確認された。

⑦第 3実施例では R R 5 0の代わりに心拍数を用いても良い。周知のように、 R R 5 0 と心拍数との間には負の相関が見られる。したがって、香料の選択を第 3 実施例と正反対（または第 2実施例と同じ）として香料の吐出制御を行うことにより、第 3実施例と同様な効果が得られる。さらに、心電図の波形から得られる諸量や体温，脈拍数などを用いても良い。

⑧使用者のキー入力によつて香料などの薬物を吐出させるようにしても良い。

⑨脈波の測定は、使用者が自ら安静状態になったことを確認した後に、入力部 7 4 2を用いてこの旨を装置へ知らせるようにしても良い。この場合、体動検出部 7 5 6の出力値から判定した脈波測定の適否を告知すれば、使用者が安静状態か否かを判別するのに都合が良い。

また、マイクロコンピュータ 7 4 5が、体動検出部 7 5 6を使用した安静状態の検出を常時行うようにして、所定期間だけ安静状態である場合に脈波の検出を行うようにしても良い。

さらに、安静状態となるのを待つことなく所定期間にわたって脈波の測定と体動の測定とを実施して、これらの測定値を一緒にメモリ 7 4 1 へ格納する。そして、格納された体動の測定結果に基づいて、使用者が一定期間だけ安静状態にあ WO 96/35368 - " 5 - PCT/JP96/01254 つた時点での脈波の測定結果だけを選び出して、脈波情報を得るようにしても良い

⑩上記の各実施例において、香料等の薬物の効き具合を検知してその旨を使用者へ告知するようにしても良い。すなわち、マイクロコンピュータ 7 4 5は、香料の噴霧を指示した後も、引き続き使用者から脈波を測定して生体の状態を算出し、得られた生体の状態が意図した状態（この状態は上述した各モードによってそれぞれ異なる）に達したかどうかを判別する。そして、香料の効果が現れて、以後の香料の噴霧の必要性がないと判断された時点で、出力部 7 4 3からその旨を告知する。

®薬物を吐出するにあたっては、脈波波形の検出を行い、心 ¾から送られる血液の拍出（したがって脈拍周期）に同期して、ある拍出から次の拍出までの間（したがって脈波と脈波の間）に生体へ薬物を吐出するようにしても良い。こうすることで、生体の組捃内圧が低い状態で薬剤の吐出を行うことができ、吐出効率が向上して非常に効果的である。第 4項居眠り防止装置

本項では、生体の状態の周期的変動をも考虔しつつ、生体の状態（脈波のゆらぎの指標）に基づく診断及び制御を行うようにした応用例について説明する。なお、以下説明する居眠り防止装置は、生体状態を直接制御する装置ではなく、外部の装置（自動車など）を制御するものではあるが、「制御」という観点から本節で説明することとしている。

近年、自動車等の運転中における居眠りを原因とした交通事故が多発している。そのため、こうした事故を未然に防止する目的で従来より様々な装置が案出されている。一例を挙げればハンドルに取り付けた装置が考えられる。このような装置では、ハンドルの左右に導体を張り付けておき、ドライバーの両手が常時この導体に触れるようにして人体（ドライバー）の抵抗の測定を行う。ドライバ一が居眠りをしてハンドルから手を離せば導体間の抵抗値が変化することになるので、この現象を居眠りとして捉えてドライバーへ告音を発するようにすれば事故を未然に防ぐことができる。また、他の例として、ドライバーの心電図の測定から得られる心拍変動を利用するもの，ドライバーの呼吸の変動を利用するものなどが考えられている。ところで、上述したようなハンドルに導体を張り付ける方式では、ドライバーが片手で運転している場合，ドライバーが手袋をしているような場合などには正確な居眠り監視ができない。また、心拍変動や呼吸変動等を捉える方式では、装置が大がかりなものとなる上、日常、ドライバーが携帯するには不向きである。本装置は、こうした問題点を解決する装置であって、生体から得られる脈波の挙動から人体の覚醒レベルを解析することによって居眠り状態を検出するようにした装置である。

<第 1実施例〉

本実施例に係る居眠り防止装置は、脈波に含まれる情報と人体の覚醒レベルとの間に存する相関関係を基礎として、人体の居眠りの状態を検出するものである。その際、脈波から得られる幾つかの測定量を人体の覚醒状態を判断する上での指標としており、その具体例として以下では L F , H F , 「 L F Z H F J , R R 5 0を用いる。上記相関関係によれば、眠りが深くなるにつれて生体の状態は鎮静状態へ向かうことから、居眠りをすることによつて例えば R R 5 0の値が徐々に大きくなつてゆくものと考えられる。したがって、これら指標の変化を検出することで居眠りが検出できることになる。

〔装置の構成〕

図 1 2 6 は、本装置の構成を示すプロック図である。この装置の使用者（たとえば自動車のドライバーや電車の運転士）は図 1 2 7 に示す腕時計 7 9 0を装着しており、図 1 2 6 に示す装置はこの腕時計 7 9 0の内部に組み込まれている。図 1 2 6 において、 C P U 7 8 1 は本装置内の各回路を制御する中枢部であつて、その機能に関しては後述する動作の説明にて行う。

R O M 7 8 2 には、 C P U 7 8 1 が実行する制御プログラム，制御データ等が格納されている。

一時記憶メモリ 7 8 3は R A Mの一種であつて、 C P U 7 8 1 が演算を行う際の作業領域として使用される。脈波検出部 7 8 4 は、使用者の橈骨動脈'部における脈波を常時測定しており、測定結果をアナ口グ信号で出力する。

AZD変換器 7 8 5 は、このアナログ信号を量子化してデジタル信号へ変換して出力する。

データメモリ 7 8 6はバッテリーバックアツブされた R AM等で構成される不揮発性メモリであって、 C P U 7 8 1が A ZD変換器 7 8 5から取り込んだ脈波の波形等のデータ，脈波をもとに算出された L F， H F, rL FZH FJ , R R 5 0の値などが格納される。

時計回路 7 8 7は時刻を生成し、この時刻は腕時計 7 9 0へ表示するために使用される。また、 C P U 7 8 1 が現在時刻を知る目的で時計回路 7 8 7から時刻を読み取ることがある。

操作部 7 8 8には腕時計 7 9 0 に設けられた各種ボタンが設けられており、これらのボタンが押下されたことを検出して当該ボタンの種類を出力する。

ブザー 7 8 9 は、 C P U 7 8 1 からの鳴動開始，鳴動停止の指示に基づいて、使用者に対して警告音を発する。実際のところ、このブザー 7 8 9 はたとえば市販のデジ夕ル式腕時計に付属したアラーム機構である。

1 0インターフ - イス 8 5 0 は、装置の外部に設けられた機器との間で通信を行うための手段であって Γ第 5窣第 3節 J で説明したものである。この 1 0 インターフェイス 8 5 0を用いることで、例えば、デ一夕メモリ 7 8 6 に格納された L F, H F, 「 L FZH F」， R R 5 0の値などの情報を外部機器へ転送することができる。

加速度センサ 8 5 1 は、本装置の使用者の体動を捉える体動検出手段の一例である。また、 AZD変換器 8 5 2 は A/D変換器 7 8 5 と同様の構成であって、加速度センサ 8 5 1 の出力をデジタル信号へ変換してバスへ送出する。

—方、図 1 2 7 に示した腕時計 7 9 0 は、普通の腕時計として使用する「通常使用モード」と使用者の居眠り状態を検出してこの使用者に警告を行う「監視モード J の 2つのモードを有する時計である。

この図において、符号 7 9 1 は腕時計の本体であって、一般の腕時計同様に上面部には現在時刻や日付を表示する時刻表示部 7 9 2が設けられている。また、腕時計 7 9 0の右側面部には時刻を調整するための時刻合わせボタン 7 9 4 (いわゆる竜頭）とモード切替ボタン 7 9 5が取り付けられている。モード切替ボタン 7 9 5 は通常使用モードと監視モ一ドとの間を切り替えるためのボタンであつて、このボタンを押す度に通常使用モードと監視モードとが交互に切り替わる。なお、電源投入時は通常使用モードに初期化される。

なお、『第 2聿第 1節第 4項 J で説明したように、符号 4 7 は圧力式の脈波センサ， 4 8は取り付け具， 4 9は時計のバンドである。

〔装置の動作〕

以下では、上述した指標として R R 5 0をもとに居眠りの検出を行う場合について説明する。

( 1 ) 監視モードへの移行

本装置の使用者は、たとえば自動車を運転するにあたつて腕時計 7 9 0のモード切替ボタン 7 9 5を押下する。ボタンの押下を検出した操作部 7 8 8が、切替ボタン 7 9 5が押下された旨を C P U 7 8 1 へ送出すると、 C P U 7 8 1 は、装置を現在の通常使用モードから監視モードへと切り替えて運転中の居眠り監視機能を有効とする。

( 2 ) 脈波の波形の取り込み

脈波検出部 7 8 4は、常時、使用者の橈骨動脈部の脈波を測定している。この測定結果は A Z D変換器 7 8 5でデジタルデータへ変換されて共通バスへ出力される。 C P U 7 8 1 は、上述したボタン押下によって監視モードになると、所定時間間隔でこのデジタルデータを読み取り、時計回路 7 8 7から読み出した現在の時刻と一緒にデ一夕メモリ 7 8 6 へ格納する。

なお、より正確に脈波を測定するには以下のようにする。すなわち、 C P U 7 8 1 は、 A / D変換器 8 5 2を介して加速度センサ 8 5 1 の出力を読み取って一時記憶メモリ 7 8 3 に格納する。そして、加速度センサ 8 5 1 の出力値が、使用者が安静状態にあることを示しているか否かを判定する。もし、安静状態になければ脈波の計釗が不正確になる恐れがあるので、 C P U 7 8 1 はブザー 7 8 9等を用いてこの旨を使用者へ告知する。その後に、使用者が脈波の測定に適した安静伏態になつたことを認識してから、脈波を測定するようにする。 ( 3 ) 脈波の波形の解析

次に、 C P U 7 8 1 は、データメモリ 7 8 6に蓄積された過去所定時間分の脈波の波形を解析して R R 5 0を算出し、時計回路 7 8 7から読み出した現在時刻と共にデータメモリ 7 8 6へ格納する。

( 4 ) 覚醒状態の判別と瞽告音の制御

次に、 C P U 7 8 1 は R R 5 0を算出し、算出された R R 5 0をもとに使用者が居眠り状態にあるか否かの判断を行う。すなわち、算出した R R 5 0の値と予め定められた基準値との大小関係を調べて、 R R 5 0の算出值が基準植よりも大きければ使用者が居眠りしているものと見なす。そして C P U 7 8 1 はブザー 7 8 9へ鳴動指示を送出し、ブザー 7 8 9が警告音を発して使用者を覚醒させる。その後、使用者が目を覚ますと、 R R 5 0 の値が徐々に低下してゆき、遂には上記の基準値を下回るようになる。これを検出した C P U 7 8 1 は、ブザー 7 8 9へ鳴動停止指示を送出して、ブザー 7 8 9からの警告音の発生を停止させる。あるいは、目を覚ました使用者がモード切替ボタン 7 9 5を押下することにより、操作部 7 8 8から該ボタン押下の通知を受けて、 C P U 7 8 1 は装置を監視モードから通常使用モードへ切り替える。このとき同時に、ブザー 7 8 9 に対して鳴動停止指示を送出して齧告音の発生を停止させる。

(第 2実施例〉

上記第 1 実施例では、現時点の R R 5 0が「固定の」基準値を越えた場合に ¾ 告を行うものとした。し力 iし、脈波のゆらぎの指標の周期的変動を考慮に入れることが一層望ましいとも考えられる。なお、以下の説明では、第 1実施例と同様に R R 5 0を用いて説明する。

〔装置の構成〕

本実施例による装置の構成は第 1実施例と同じである。但し、データメモリ 7 8 6には所定時間間隔で採取された脈波のゆらぎの指標が順次蓄積される。〔装置の動作〕

( 1 ) 監視モードへの移行

使用者がモード切替ボタン 7 9 5を押下すると、 C P U 7 8 1 は、装置を監視モードに切り替えると共に、時計回路 7 8 7が所定時間間隔で劏り込みを発生するように設定する。

( 2 ) R R 5 0の定期測定

これ以後、 C P U 7 8 1 は徳江委回路 7 8 7から割り込み信号が入る度に、 A Z D変換器 7 8 5を介し、脈波検出部 7 8 4から橈骨動脈波を取り込み、 R R 5 0を算出してデータメモリ 7 8 6 へ格納してゆく。

( 3 ) 覚醒状態の判別と整告音の制御

上記処理が終了すると、 C P U 7 8 1 は引き続いて居眠り状態の判定処理を行う。すなわち、 C P U 7 8 1 は過去所定期間（例えば一週間）の R R 5 0の値をデータメモリ 7 8 6から読み出して、過去一週間の R R 5 0の移動平均を算出する。そして、いま算出した R R 5 0がこの移動平均値よりも所定値を越えて大きい場合に居眠り状態と見なし、ブザー 7 8 9から警告音を発するようにする。これ以後の動作は、第 1実施例と同様で、使用者が目を覚まして時間の経過と共に覚醒状態になるか、或いは、使用者がモード切替ボタン 7 9 5を押下することで、 C P U 7 8 1 は装置を通常使用モードへ切り替え、警告音の発生を停止させる《>

以上のようにすれば、使用者の曰常の R R 5 0のレベルで居眠り状態が判定でき、居眠り状態の誤検出をしてしまったり、逆に、居眠り状態を看過してしまつたりといった可能性が極めて低減され、安全性の観点からも優れている。

(第 3実施例〉

上記各実施例では、居眠り状態を検出した場合にドライバーへ警告音を発するようにした。しかし、ドライバーに警告を行う代わりに、本装置と自動車との間を無線によりワイヤレスで接銃し、ドライバーの居眠りを検知した時点で自動車のブレーキ装置へ指令を出して自動的にブレーキをかけることが考えられる。〔装置の構成〕

本実施例に係る装置の構成を図 1 2 8 に示す。同図において、図 1 2 6 と同一の機能を有するものには同一の符号を付してあり、その説明を省略する。

腕時計 7 9 0 に設けられた送信部 8 0 0 は、 C P U 7 8 1 から送出された電気信号を送信ァンテナ 8 0 1 に適合するように増幅する。送信アンテナ 8 0 1 はこの電気信号を無線電波へ変換して送出する。

8 1 0はドライバーが乗車している自動車である。また、受信了ンテナ 8 1 1 は送信アンテナ 8 0 1 から送出された無線電波を受信して電気信号へ変換する。また、受信部 8 1 2 はこの電気信号を増幅して次段の制御部 8 1 3へ出力する。そして制御部 8 1 3 は、受信部 8 1 2 , ブレーキ装置 8 1 4 , および自動車 8 1 0内部の図示しない各種装置を管理する。ブレー牛装置 8 1 4は制御部 8 1 3の指示に従って自動車 8 1 0の制動動作の制御を行う。

〔装置の動作〕

まず C P U 7 8 1 は、上述した実施例と同様の手順により、監視モードにおいてドライバーの脈波の波形を測定，解析してドライバーの居眠り状態を検出する。そして、 C P U 7 8 1 はブレー牛の制動指示信号を送信部 8 0 0へ送出する。この制動指示は送信部 8 0 0を経て送信アンテナ 8 0 1 で無線電波に変換され、腕時計 7 9 0 の外部へ放射される。この無線電波は自動車 8 1 0側に設けられた受信アンテナ 8 1 1 で受信されて電気信号へ変換され、この電気信号は受信部 8 1 2で增幅されて制御部 8 1 3へ送出される。制御部 8 1 3 は受信部 8 1 2からの霪気信号を受信してその指示を解析し、該指示がブレーキの制動指示であることを認識すると、ブレーキ装置 8 1 4へ制動指示を送出する。これにより、ブレーキ装置 8 1 4がブレーキをかけて自動車 8 1 0を停車させる。

以上説明したように、上記の各実施例によれば、脈波の検出という比較的簡便な方法でもつて使用者の居眠りの検出が可能であり、装置が大がかりなものとならずに、使用者が常時持ち運び自由な形態の装置を実現できる。また、腕時計などの携帯機器に組み込めば自動車の運転等の邪魔にならないという利点もある。

(変形例〉

②上記第 1実施例では、 R R 5 0 の値をもとにして使用者の覚醒状態の判別を行うようにした。しかるに、 R R 5 0の代わりに、上述した L F , H F , あるいは「 L F , H F」を使用することも可能である。すなわち、生体の状態は「 L F成分の振幅が小さい程」，「 H F成分の振幅が大きい程」，「L FZH Fの値が小さい程」鎮静状態にあると言える。そこで、上述した第 1実施例の（4 ) の処理において使用者の覚醒状態を判断するにあたっては、それぞれ、 L Fの振幅が基準値を下回った場合， H Fの値が基準値を上回った場合，「L FZH FJ の値が基準 βίを下回った場合、に使用者が居眠りをしていると判断すれば良い。

③警告音を常に同一音量とするのではなく、算出した R R 5 0 と基準値との差分に応じた強弱をつけることが考えられる。

④ L F， H F, 「L FZH FJ , R R 5 0の個々の値を単独に使用するのではなく、これらの幾つか或いは全部の値を考虔に入れた上で、 g告を行うかどうか判断しても良い。

⑤第 3実施例において、ブレー牛をかけて停車するのと併せて、上述したブザー

7 89などの g告手段によつてドライバーへ告を行うようにしても良い。

⑥ブザー等により瞽告を行うとともに、上述した香料吐出制御で用いた如く、覚醒効果を有する香料を一緒に噴霧させれば、いっそう効果的である。

⑦脈波の測定は、使用者が自ら安静状態になったことを確認した後に、操作部 7

8 8を用いてこの旨を装置へ知らせるようにしても良い。この場合、加速度センサ 85 1の出力値から判定した脈波測定の適否を告知すれば、使用者が安静状態か否かを判別するのに都合が良い。

また、 C P U 7 8 1が、加速度センサ 8 5 1を使用した安静状態の検出を常時行うようにして、所定期間だけ安静状態である場合に脈波の検出を行うようにしても良い。

さらに、安静状態となるのを待つことなく所定期間にわたって脈波の測定と体動の測定とを実施して、これらの測定値を一緒にデータメモリ 7 86へ格納する o そして、格納された体動の測定結果に基づいて、使用者が一定期間だけ安静状態にあった時点での脈波の測定結果だけを選び出して、脈波情報を得るようにしても良い。

⑧第 3実施例では自動車を運転する場合について説明したが、これ以外の車両に本実施例を適用できることはもちろんである。また、告知手段を携帯機器側に設けるのではなく、車両側に設けられたクラタシヨンなどを制御して告知するようにしても良い。

⑨上記の各実施例では居眠り状態を検知して警告を行うこととして説明を行った。しかしながら、これとは逆に、使用者の覚醒状態を算出して、覚醒度が十分髙い場合には当該使用者へその旨を告知するようにしても良い。このようにすれば、告知をする度に使用者の注意を喚起することになると共に、使用者自身は改めて眠らないように意識するようになることから一層効果的である。

Claims

15 一請求の範囲

1 . 周期性の変動を有する生体の状態を表わす指標を、該生体から所定期間にわたって測定し、これら所定期間にわたって測定された指標に基づいて、該生体の状態を診断することを特徴とする生体状態の診断装置。

2 . 生体の状態を表わす指標を算出する処理を繰り返し、該指標を算出する毎に、該指標と過去に得られた指標との比較を行って、この比較結果を出力することを特徴とする生体状態の診断装置。

3 . 測定手段と、記憧手段と、制御手段とを有し、

前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憧手段に記録すると共に、前記記憶手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標が過去一定期間内の同時刻での変動範囲に収つているか否かを判定し、収つているか否かの該判定結果を告知することを特徴とする生体状態の診断装置

4 . 測定手段と、記憧手段と、制御手段とを有し、

前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憧手段に記録すると共に、現在時刻における指標と、過去一定期間内における同時刻での指標から算出した基準の指標との偏差を告知することを特徴とする生体状態の診断装置。

5 . 測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、

前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憶手段に記録すると共に、当日算出した各指標の変化の態様を求めて前記記憧手段に記録し、前記記憶手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従つたものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従ったものであるか否かの該判定結果を告知することを特徴とする生体状態の診断装置。

6 . 測定手段と、記憶手段と、制御手段とを有し、

前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憶手段に記録すると共に、当日算出した各指標に基づいて、該指標が極大となる時刻を求めて前記記憶手段に記録し、前記記憶手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従ったものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従ったものであるか否かの該判定結果を告知することを特徴とする生体状態の診断装置。

7 . 測定手段と、記億手段と、制御手段とを有し、

前記測定手段は、毎日、複数の時刻において生体の状態を表わす指標を測定し前記制御手段は、前記複数の時刻において、前記生体の状態を表わす指標を前記記憶手段に記録すると共に、当日算出した各指標に基づいて、該指標が柽小となる時刻を求めて前記記憶手段に記録し、前記記億手段の記憶内容に基づき、現在時刻における指標の変化の態様が過去一定期間内の同時刻での指標の変化の態様に従ったものであるか否かを判定し、過去の変化の態様に従ったものであるか否かの該判定結果を告知することを特徴とする生体状態の診断装置。

8 . 前記制御手段は、前記記憶手段に記憶された過去一定期間内の各指標を用いた補間演算を行うことにより、過去一定期間内の前記現在時刻と同時刻における指標を算出し、この算出結果に基づいて前記変動範囲を決定することを特徴とする請求項 3又は請求項 4記載の生体状態の診断装置。

9 . 前 S己制御手段は、複数の曰における指標の曰内変動波形の相関を求め、その結果を出力することを特徴とする請求項 3〜請求項 7 の何れかの項記載の生体状態の診断装置。

1 0 . 複数の曰における指標の日内変動波形を重ね表示したグラフを作成して出力する手段を有することを特徴とする請求項 3〜請求項 7の何れかの項記載の 190一生体状態の診断装置。

1 1 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

前記生体の状態を表わす指標を記憶する記憶手段と、

所定の時間帯において、前記測定手段が測定した前記指標を取り込んで、前記記憶手段へ格納する第 1 の制御手段と、

使用者からの指示を契機として、前記記憶手段に記憶された前記指標を取り出し、所定の演算を施してその演算結果を出力する演算手段と、

前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込む第 2の制御手段と、

前記演算結果および前記指示時点における指標を告知する告知手段とを具備することを特徴とする生体状態の診断装置。

1 2 . 前記演算手段は、過去所定日数における生体の状態を表わす指標について、前記使用者の指示があつた時点と同時刻に測定された指標に関する移勦平均を算出し、

前記告知手段は、前記移動平均と前記使用者からの指示時点における指標を告知することを特徴とする請求項 1 1記載の生体状態の診断装置。

1 3 . 前記演算手段は、過去所定日数における指標をそのまま出力し、前記告知手段は、該過去所定日数における指標の時間経過に伴う推移を告知することを特徴とする講求項 1 1記載の生体状態の診断装置。

1 4 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

前記生体の状態を表わす指標を記憶する記憶手段と、

使用者からの指示を契機として、前記 S己憶手段から過去所定日数分の指標を取り出し、該過去所定日数の指標の中から最大値を求める演算手段と、

前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記刺定手段から取り込み、該指示時点における指標と前記最大値との比較を行って、該指示時点における指標が前記最大値よりも大きい場合には異常有と判定し、該指標が前記最大値よりも大きくない場合には異常無と判定する第 2 の制御手段と、前記異常の有無の判定桔果を告知する告知手段と

を具備することを特徴とする生体状態の診断装匱。

1 5 . 前記演算手段は、前記生体の状態を表わす指標の最大値を昼の時間帯と夜の時間帯について別々に算出し、

前記第 2の制御手段は、現在の時刻が前記昼の時間帯又は前記夜の時間帯の何れに属するかを調べ、現在の時刻が属する時間帯と同じ時間帯に測定された前記過去所定日数における指標の中から最大値を求めて、該最大値と前記指示時点における指標の比較を行うことを特徴とする請求項 1 4記載の生体状態の診断装匱

1 6 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

前記生体の状態を表わす指標を記憶する記億手段と、

使用者からの指示を契機として、前記記憶手段から過去所定日数分の指標を取り出し、該過去所定日数の指標の中から最小値を求める演算手段と、

前記使用者からの指示を契機として、該指示時点における指標を前記測定手段から取り込み、該指示時点における指標と前記最小値との比較を行って、該指示時点における指標が前記最小値よりも小さい場合には異常有と判定し、該指標が前記最小値よりも小さくない場合には異常無と判定する第 2の制御手段と、前記異常の有無の判定結果を告知する告知手段と

を具備することを特徴とする生体状態の診断装置。

1 7 . 前記演算手段は、前記生体の状態を表わす指標の最小値を昼の時間帯と夜の時間帯について別々に算出し、

前記第 2の制御手段は、現在の時刻が前記昼の時間帯又は前記夜の時間帯の何れに属するかを調べ、現在の時刻が属する時間帯と同じ時間帯に測定された前記過去所定曰数における指標の中から最小値を求めて、該最小値と前記指示時点における指標の比較を行うことを特徴とする S青求項 1 6記載の生体状態の診断装置

1 8 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、前記生体の体動を検出する体動検出手段と、

前記生体の状態を表わす指標と前記体動検出手段の刺定値を記憧する記憶手段所定の時間帯において、前記測定手段から前記指標を取り込むと共に前記体勤検出手段の制定値を取り込んで、これらを一緒に前記記憶手段へ格納する第 1 の制御手段と、

使用者からの指示を契機として、前記体動検出手段が測定した体動の現在儘を取り込み、前記記憶手段に記憧されている前記体動検出手段の測定値の中から、体動の現在値に最も近い測定値を選択し、該選択された測定値と一緒に前記記憶手段に格納された指標を読み出して出力する演算手段と、

前記演算手段が出力した指標と、前記指示時点において前記第 2の制御手段が取り込んだ指標を告知する告知手段と

を具備することを特徴とする生体状態の診断装置。

1 9 . 周期性の変動を有する生体の状態を表わす指標を、該生体から所定期間にわたつて測定し、これら所定期間にわたつて測定された指標に基づいて該生体の状態を解析し、該解析結果に従って前記生体の状態が望ましい状態となるように制御することを特徴とする生体状態の診断装置。

2 0 . 患者から興膏状態 Z鎮静状態に関連する生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

前記患者に薬物を投薬するための吐出手段と、

前記生体の状態を表わす指標が所定の条件を満足する場合に、前記吐出手段に対して投薬を指令する投薬制御手段と

を具備することを特徴とする生体状態の制御装置。

2 1 . 前記患者の血圧を釗定する血圧測定手段を有し、

前記投薬制御手段は、前記生体の状態を表わす指標が所定の条件を満足し、なお且つ、前記血圧が所定値である場合に前記投薬の指令を行うことを特徴とする請求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 2 . 望ましい生体の状態を表わす指標が予め格納された第 1 の記憶手段を有し、

前記投薬制御手段は、前記測定手段により測定された指標と、前記第 1 の記憶手段に格納された指標を比較して、前記患者が鎮静状態にあると判定された場合に、前記患者に対して、該患者が興 «状態に向かう薬物を投与する指令を行うことを特徴とする諳求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 3 . 望ましい生体の状態を表わす指標が予め格納された第 1 の記憶手段を有し、

前記投薬制御手段は、前記測定手段により測定された指標と、前記第 1 の記憶手段に格納された指標を比較して、前記患者が興奮状態にあると判定された場合に、前記患者に対して、該患者が鎮静状態に向かう薬物を投与する指令を行うことを特徴とする請求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 4 . 前記投薬制御手段は、前回の投薬時から所定時間が既に経過している場合にのみ前記投薬の指令を行うことを特徴とする ¾求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 5 . 前記薬物の投与量，前記薬物の種類及び前記薬物を投与した時刻が含まれた投薬記録情報を蓄積する第 2の記憶手段を具備することを特徴とする請求項 2 0 S己載の生体状態の制御装置。

2 6 . 外部に設けられた機器と通信を行う手段を有し、該手段を介して前記外部機器との間で前記第 2の記憶手段に格納された前記投薬記録情報を授受することを特徴とする婧求項 2 5記載の生体状態の制御装置。

2 7 . 前記生体が薬物の投与を必要とする状態に対応する脈波波形を記憶する第 3の記憶手段を有し、

前記測定手段は前記生体から脈波を则定し、

前記投薬制御手段は、前記測定手段が測定した脈波の波形と、前記記憶手段に妃憧された前記脈波波形とを比較し、該比較結果に従って前記投薬の指令を行うことを特徴とする謂求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 8 . 前記投薬指令が出力されたことを検出して、該検出の時点から、前記生体の状態を表わす指標が前記所定の条件を満足しない状態に達したか否かを判別して、前記所定の条件を満足しない状態に達した時点でこの旨を告知する手段を具備することを特徴とする If求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

2 9 . 前記生体の心臓から送り出される血液の拍出周期を該生体から検出する拍出検出手段を有し、

前記投薬制御手段は、該拍出周期に同期させて、ある拍出から次の拍出までの間に前記吐出手段へ投薬を指令することを特徴とする請求項 2 0記載の生体状態の制御装置。

3 0 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

現時点までに測定された前記指標を記憶する記憶手段と、

過去所定期間における前記指標の変動リズムに基づいて薬物を吐出すべき時期を決定し、該時期において薬物吐出指令を出力する制御手段と、

前記薬物吐出指令に従って薬物を吐出する吐出手段と

を具備することを特徴とする生体状態の制御装置。

3 1 . 前記制御手段は、前記指標が所定の傾向で変化する時間帯を選択して、該時間蒂において前記薬物吐出指令を出力することを特徴とする請求項 3 0記載の生体状態の制御装置。

3 2 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

現時点までに測定された前記指標を記憶する S3憧手段と、

過去所定期間における前記指標の変動リズムと現時点における生体の状態を表わす指標とに基づいて薬物吐出指令を出力する制御手段と、

薬物吐出指令に従って薬物を吐出する吐出手段と

を具備することを特徴とする生体状態の制御装置。

3 3 . 前記制御手段は、前記指標が所定の傾向で変化する時間帯を選択し、該時間帯における指標が過去におけるものとは異なった傾向で変化した場合に、前記薬物吐出指令を出力することを特徴とする諳求項 3 2記載の生体状態の制御装。

3 4 . 前記制御手段は、所定の時間帯を選択し、該時間帯における指標が、過去所定期間内における該時間帯の指標の移動平均から—定量以上離れている場合に、前記薬物吐出指令を出力することを特徴とする請求項 3 2記載の生体状態の制御装置。

3 5 . 前記薬物吐出指令が出力されたことを検出して、該検出の時点から、前記生体の状態を表わす指標が前記薬物の吐出を必要としない状態を示すようになつたか否かを判別して、該状態に達した時点でこの旨を告知する手段を具備することを特徴とする請求項 3 0〜請求項 3 4の何れかの項記載の生体状態の制御装直

3 6 . 前記薬物の吐出量を求め、該吐出量の積算値が所定量に達した場合にその旨を知らせる第 1 の告知手段を具備することを特徴とする諳求項 3 0 請求項 3 4の何れかの項記載の生体状態の制御装置。

3 7 . 前記薬物の吐出が正常に行われているか否かを監視し、異常がある場合にその旨を知らせる第 2の告知手段を具備することを特徴とする請求項 3 0〜諳求項 3 4の何れかの項記載の生体状態の制御装置。

3 8 . 携帯されて使用され、バッテリから供給される電圧に基づいて稼働する装置であって、該パッテリの出力霪圧を装置内の各手段へ間欠的に供耠する耠電制御手段を具備することを特徴とする請求項 3 0〜請求項 3 4の何れかの項記載の生体状態の制御装置。

3 9 . 前記パッテリの出力電圧が所定電圧以下になつた場合にその旨を知らせる第 3の告知手段を具備することを特徴とする請求項 3 8 S己載の生体状態の制御装置。

0 . 前記生体の心縢から送り出される血液の拍出周期を該生体から検出する拍出検出手段を有し、

前記制御手段は、該拍出周期に同期させて、ある拍出から次の拍出までの間に、前纪薬物吐出指令を出力することを特徴とする諳求項 3 0〜請求項 3 4の何れかの項記載の生体状態の制御装置。

4 1 . 生体の状態を表わす指標を则定する測定手段と、

前記指標と予め決められた基準値とを比較することにより使用者の居眠り状態を判定し、居眠り状態を検出した場合に告指示を出力する制御手段と、前記齧告指示に基づいて前記使用者へ警告を行う告知手段と

を具備することを特徴とする生体状態の制御装置。

4 2 . 生体の状態を表わす指標を測定する測定手段と、

所定期間にわたつて測定された前記指標を記憧する記憶手段と、

過去所定期間における生体の状態を表わす指標を前記記憶手段から読み出して

、これら指標の移動平均を算出する演算手段と、

前記指標の移動平均と予め決められた基準僮とを比較することにより使用者の居眠り状態を判定し、居眠り状態を検出した場合に警告指示を出力する制御手段と、

前記警告指示に基づいて、前記使用者へ警告を行う告知手段と

を具備することを特徴とする生体状態の制御装置。

4 3 . 前記使用者が運転する車両に設置された車両制動手段に対して、該車両の制動動作を制御するための制動制御情報を転送する転送手段と、

前記制御手段が居眠り状態を検出した時点で前記制動制御情報を前記転送手段へ送出することにより、前記車両の制動を行う制動制御手段と

を具備することを特徴とする請求項 4 1又は請求項 4 2記載の生体状態の制御装置。

4 4 . 覚醒効果のある薬剤を噴霧する噴霧手段を有し、前記告知手段による警告と共に該薬剤を噴霧することを特徴とする請求項 4 1又は請求項 4 2記載の生体状態の制御装置。

4 5 . 前記指標と前記基準値との比較により前記使用者の覚醒度を算出して、該覚醒度が所定値以上である場合に、覚醒度が高い旨の告知を行う手段を具備することを特徴とする請求項 4 1又は請求項 4 2記載の生体状態の制御装置。

4 6 . 前記生体の状態を表わす指標は、循現動態パラメータであることを特徴とする請求項 1 〜 7 , 1 1 〜 3 4の何れかの項妃載の装匱。

4 7 . 前記循環動態パラメータは、生体から釗定した脈波の基本波の振幅および高調波の振幅，位相に基づいて決定されることを特徴とする請求項 4 6 S己載の装置。

4 8 . 前記循 ¾動態パラメータは、生体から検出した脈波のスぺクトルの基本波と高 33波の振幅から得られる脈波の歪率，および，該歪率と前記循環動態パラメータとの間の関係式から決定されることを特徴とする請求項 4 6記載の装置。一 1 D

4 9. 前記循環動態パラメータは、生体から検出した脈波のスぺクトルの基本波 .髙調波の振幅から得られる脈波の歪率および前記脈波のスぺクトルの高鬨波の位相と、前記循環動態バラメータとの間の回帰式から算出されることを特徴とする請求項 4 8記載の装置。

5 0. 前 5己生体の状態を表わす指標は、脈波の高調波成分の振幅であることを特徴とする請求項 1〜 7, 1 1〜 3 4の何れかの項記載の装置。

5 1. 前記生体の状態を表わす指標は、脈波の髙鬨波成分の位相であることを特徴とする請求項 1〜 7, 1 1〜 3 4の何れかの項記載の装置。

5 2. 前記位相は、前記生体の体閨変化が良く現れる脈波のスペクトルの第 4 鬨波の位相であることを特徴とする請求項 5 1記載の装置。

5 3. 前記生体の状態を表わす指標は、隣接する脈波の各拍の時間間隔を算出して、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、その結果得られるスぺクトル成分の振幅であることを特徴とする諳求項 1 ~ 7 , 1 1〜 3 4の何れかの項記載の装置。

5 4. 前記生体の状態を表わす指標は、隣接する脈波の各柏の時間間隔を算出して、該時間間隔の変動に対してスぺクトル分析を行い、その結果得られる複数のスぺクトル成分から選択された 2つのスぺクトル成分の振幅比であることを特徴とする請求項 1〜 7， 1 1 〜 3 4の何れかの項記載の装置。

5 5. 前記生体の状態を表わす指標は、隣接する脈波の各拍の時間間隔を算出して、連続する該時間間隔の変動量が所定時間を越える個数であることを特徴とする請求項 1 〜 7, 1 1〜 3 4の何れかの項記載の装置。

5 6. 前記生体の状態を表わす指標は、生体から検出した脈波から算出される脈拍数であることを特徴とする請求項 1 ~ 7, 1 1 ~ 3 4の何れかの項記載の装置。

5 7. 前記測定手段は、前記生体から脈波を検出する脈波検出手段を有し、該脈波の波形から前記生体の状態を表わす指標を抽出することを特徴とする請求項 1 〜 7 , 1 1 〜 3 4 の何れかの項記載の装置。

5 8. 前記脈波検出手段は圧力センサを有し、該圧力センサを用い脈圧を測定することによつて前記脈波を検出することを特徴とする講求項 5 7項記載の装置

5 9 . 前記脈波検出手段は、皮廣下の血管に対して光を照射する発光素子と、前記光が前記皮苗下の血管によつて反射された反射光を受光する光センサとを有する光電式脈波センサを具備することを特徴とする諳求項 5 7記載の装置。

6 0 . 生体の動きを測定する体動検出手段を具備し、前記脈波検出手段は、該体動検出手段による体動検出値が所定 fl以下である場合に、前記脈波の検出を行うことを特徴とする諳求項 5 7 S己載の装置。

6 1 . 前記脈波検出手段は、前記体動検出儘が所定值以下となる状態が一定期間持続した場合にだけ前記脈波の検出を行うことを特徴とする請求項 6 0記載の装置。

6 2 . 生体の動きを測定する体動検出手段と、

前記脈波検出手段が検出した脈波波形，及び，前記体動検出手段が検出した体動検出値とを格納する格納手段と、

同時点に測定された前記脈波波形及び前記体動検出値を所定期間にわたつて前記格納手段へ格納した後、所定値以下の体動検出値が測定された時点における前記脈波波形を前記格納手段から抽出し、安静時の脈波として出力する抽出手段とを具備することを特徴とする請求項 5 7記載の装置。

6 3 . 装置の使用者による脈波測定指示を検知する指示検知手段を具備し、前記脈波検出手段は、前記脈波測定指示が検知された場合に前記脈波の検出を行うことを特徴とする請求項 5 7記載の装置。

6 4 . 生体の動きを測定する体動検出手段を具備し、該体動検出手段の測定結果に基づいて前記生体の状態を表わす指標を補正することを特徴とする請求項 1 〜 7， 1 1〜 3 4の何れかの項記載の装置。

6 5 . 前記生体の状態を表わす指標に年内変動の補正を行うことを特徴する請求項 1 ~ 7 , 1 1 〜 3 4の何れかの項記載の装置。

6 6 . 前記生体の状態を表わす指標を気温によって補正することを特徴とする S青求項 1〜 7 , 1 1 〜 3 4 の何れかの項記載の装置。

6 7 . 装置を組み込んだ携帯機器に設けられた凹部へ取り付けたビエゾ素子を振動させて告知を行う手段であって、該ビエゾ素子の直怪を該凹部の直径の略 8 0 %に形成した手段を具備することを特徴とする請求項 1 ~ 7, 1 1 〜 3 4 の何れかの項記載の装置。

6 8. 装置の外部に設けられた外部機器との間で、前記生体の状態を表わす指標を含む通信情報を授受する通信手段を具備することを特徴とする請求項 1 〜 7 , 1 1 〜 3 4の何れかの項記載の装置。

6 9. 前記通信手段は、固有の識別番号が与えられた識別情報記憶手段を具備し、前記通信情報に対して該識別番号を付加して前記外部機器との間で通信することを特徴とする請求項 6 8記載の装置。

7 0. 前記装置と前記外部機器との間のデータ伝送を圧縮されたデータを用いて行うことを特徴とする請求項 6 8記載の装置。