JP2000242160A - 生体信号発生装置及び記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体信号を任意の条件で発生させることがで
きることから、電子教材として有効に利用できる生体信
号発生装置を提供する。 【解決手段】 生体信号を構成する複数の要素信号に対
して、波形形状、発生位相、発生周期、発生強度等から
なる仕様を指示する指示部１０Ａ〜１０Ｃと、これら指
示部による指示情報に基づいてそれぞれ要素信号を発生
する発生部１２Ａ〜１２Ｃと、発生させた要素信号を同
一時間軸で合成する合成部１４と、合成された信号を、
心電図、心音等の生体信号として出力する出力部１６と
を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、生体信号発生装
置、特に医学分野等において、心音等の音響信号や、心
電波等の電気信号として測定することができる生体信号
に関する教育用電子教材として好適な、生体信号発生装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、生体信号としては、心音、血管
音、呼吸音、声音、消化管音等の音響信号や、心電波、
呼吸波、筋電波、脳波等の電気信号が知られている。こ
の生体信号のような時系列情報の学習は、紙面で表現さ
れる教科書だけでは困難である。特に、聴診音の学習に
は語学学習と同様に音響教材が不可欠であることから、
これまでにその音を記録したテープやＣＤを併用した電
子教材が数多く出版されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ように、例えばＣＤに缶詰にされたコンテンツでは勉強
できる症例に限界があり、現実とのギャップに絶えず悩
まされなければならなかった。

【０００４】これを、聴診音の学習の場合について具体
的に説明すると、以下の（１）〜（３）のような問題が
ある。 （１）ＣＤの音はテンポが早すぎて初心者は初めはつい
て行けないが、これに慣れた後で現実の症例に遭遇する
と、もっと早い症例に出くわすことになって、面食ら
う。 （２）異常心音、心雑音等はそれがない正常なときと比
較しながら聴くと分かり易いが、ＣＤでは正常者と異常
者の症例が別人のものが記録されているため、テンポも
違い比較が難しい。 （３）教科書には典型症例が選別されて掲載されている
が、現実には異常心音と心雑音等が合成されて聴える合
併症例が少なくなく、合成された音から特徴を分離して
認識するのは熟練者でも難しい。

【０００５】又、例えば不整脈のように発生原因が電気
工学的に解明されている分野の学習には、典型的な不整
脈パターンを覚えるよりも、発生原理を理解させる方が
早道であると言われているが、これまでの教科書やビデ
オ映像でそれを表現することは困難であった。そのた
め、従来は、電気仕掛けの人体模型を使って、電気的に
波形を作ってやる大掛かりな不整脈シミュレータを開発
した例はあるが、これは誰もが簡単に利用できるという
ものではない上に、波形を任意に変更することもできな
かった。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くなされたもので、生体信号をシミュレートして任意の
条件で発生させることができ、電子教材として好適に利
用することができる生体信号発生装置を提供することを
課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、生体信号を構
成する複数の要素信号に対して、少なくとも各々の波形
形状、発生位相、発生周期及び発生強度からなる仕様を
指示する機能を有する指示手段と、前記指示手段による
仕様に関する指示情報に基づき前記要素信号を発生する
機能を有する発生手段と、発生させた前記要素信号を同
一時間軸で合成する機能を有する合成手段と、前記要素
信号が合成された合成信号を出力する機能を有する出力
手段と、を備えた生体信号発生装置とすることにより、
前記課題を解決したものである。

【０００８】即ち、本発明においては、図１に、要素信
号が３つの場合を例に、生体信号発生装置の基本構成を
示したように、３つの指示部１０Ａ〜１０Ｃにより生体
信号を構成する複数の要素信号１〜３に対して、波形形
状、発生位相、発生周期及び発生強度等からなる仕様を
指示すると、発生部１２Ａ〜１２Ｃはその仕様に関する
指示情報に基づいて対応する前記要素信号１〜３を発生
し、次の合成部１４がこれらを同一の時間軸で合成し、
その後出力部１６はその合成信号を出力するようにした
ので、該合成信号により生体信号をシミュレートするこ
とができることから、生体信号を任意の条件で発生させ
ることができる。従って、任意の条件で発生される生体
信号を出力手段が有する例えばグラフィックモニタや音
響モニタから出力させることにより、本発明の生体信号
発生装置（シュミレータ）を電子教材として有効に利用
することができる。

【０００９】ところで、このように生体信号をシミュレ
ートする場合、例えば次の（１）〜（４）の要望が考え
られる。 （１）実際の心音、心電図等のテンポは患者毎に絶えず
変化する（揺らいでいる）ものであるため、任意に変更
できるようにしたい。 （２）異常心音、心雑音等のパラメータは、付けたり外
したり容易に加工できることが望ましい。 （３）複数の異常所見について随時加え合わせる機能を
持たせることが望ましい。 （４）発生原因が理論的に解明されている分野について
は、その発生過程でのパラメータを自在に変更できるよ
うな構成が望ましく、パソコンソフト等、簡単な構成で
実現されていることが望ましい。

【００１０】本発明では、生体信号の基本パーツ（要素
信号、その波形形状、発生位相、発生周期及び発生強度
等）の仕様を指示させ、その仕様に関する指示情報に基
づいて生体信号をリアルタイムに合成し、出力する方法
を採用することにより、上記要望に対して、それぞれ次
の（１）〜（４）のように対応することができるように
している。又、その際に、これらの機能を誰もが容易に
利用できるようなパソコンソフトで実現できるようにし
てある。

【００１１】（１）心音、心電図等の心拍周期が任意に
指定できるようにする。 （２）異常心音、心雑音等のパラメータは、周期内の位
相と発生強度を自在に指定できるようにする。 （３）異常心音、心雑音等のパラメータは、同時に複数
指定でき、音響的にミキシングできるようにする。 （４）例えば、不整脈の発生には発生理論に基づいたシ
ミュレータ構成とし、発生過程でのパラメータを自在に
指示可能とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。

【００１３】図２は、本発明に係る第１実施形態の心電
図シンセサイザの要部構成と作用の特徴を合わせて示し
たブロック図であり、図３は、同シンセサイザが備えて
いるディスプレイの表示画面の一例を示したものであ
る。

【００１４】本実施形態の心電図シンセサイザ（生体信
号発生装置）は、要素信号としてＰ波〜Ｕ波の６つの要
素波形が用いられるため、各要素波形に対して、波形形
状、発生位相、発生周期、発生強度等からなる仕様を指
示するために６つの指示部２０Ａ〜２０Ｆ、各指示部か
らの仕様に関する指示情報を基にそれぞれ要素信号を発
生させるための６つの発生部２２Ａ〜２２Ｆが、それぞ
れ備えられている。

【００１５】又、本実施形態のシンセサイザは、上記発
生部２２Ａ〜２２Ｆからそれぞれ発生される各要素信号
に対して極性条件（＋又は−）をそれぞれ定義する極性
定義部２４と、極性条件が定義された各要素記号を合成
する合成部２６と、該合成部２６で合成された合成信号
（合成波）を出力する出力部２８とを備えている。

【００１６】本実施形態について詳述すると、前記指示
部２０Ａ〜２０Ｆは、前記図３のディスプレイ画面で左
側に示した、時刻位置（横軸：心拍周期）設定用と、そ
の右側の振幅設定用の２つのスライドバーにより構成さ
れている。前者のスライドバーでは、Ｐ〜Ｕの各波の始
点、中央、終点の位置をそれぞれカーソルＣにより設定
することにより、前記出力部２８から出力される合成波
を構成する各波の形状、発生位相、発生周期を指示する
ことができるようになっている。但し、ここでは発生周
期を、直接指示するのではなく、後述するように一番下
のスライドバーを使用して次周期のＰ波の開始位置をカ
ーソルＣで指示することにより、間接的に指示するよう
になっている。又、後者のスライドバーでは、同様にカ
ーソル指示により対応する各波の発生強度を指示できる
ようになっており、カーソルＣが中央にあるときに振幅
が零で、右又は左に移動させるほどプラス又はマイナス
方向に振幅（発生強度）が大きくなるようになってい
る。

【００１７】このように各波成分の心拍周期内の時間位
置と振幅（±符号付）を指示できるようになっている。
但し、ここではＱ波、Ｒ波及びＳ波をピークが３つある
三相性の１つの波として扱っているので、それぞれ対応
する指示部２０Ｂでは終了位置を、指示部２０Ｃでは開
始位置と終了位置を、指示部２０Ｄでは開始位置を、そ
れぞれ指示しないようにしている。又、Ｐ波の開始位置
は、原点（スライドバーの左端）に固定してあるため
に、最初に指示できないことから、指示部２０Ａでは、
図３の一番下のスライドバーにより、次周期のＰ波の開
始位置として指定するようにしている。

【００１８】本実施形態では、更に、スライドバーの下
側に表示した波選択キーにより任意の波（図ではＰ波）
を選択（指定）し、その右側の波形状キーにより、選択
した波に対して図４に示すような（Ａ）単峰性（正
常）、（Ｂ）冠性（ドーム型）、（Ｃ）二峰性、（Ｄ）
二相性の４種類の波形形状を指定できるようになってい
る。

【００１９】又、その下段にある前額面偏移キー、断面
偏移キーを使用することにより、前額面電気軸及び胸部
誘導の左右偏移を変更できるようになっている。又、そ
の上段右側にあるリピートキーを使用することにより、
１周期目の仕様に関するデータ（合成波形のデータ）を
８周期分リピートしてコピーすることができるようにな
っている。そして、その下段のデータ保存キーにより作
成したデータを保存できる。

【００２０】前記指示部２０Ａ〜２０Ｆによりそれぞれ
Ｐ波〜Ｕ波の各要素信号に対する仕様を指示すると、対
応する前記各波発生部２２Ａ〜２２Ｆは、その右側に１
周期分のＸ軸の長さと共に示したように、その仕様に関
する指示情報に基づいて要素信号としての各波をそれぞ
れ発生する。但し、前述したようにＱ、Ｒ、Ｓの各波は
三相性の１つの波形で示してある。

【００２１】前記極性条件定義部２４は、前記合成部２
６に対して、後述する１２誘導表示や病態により合成波
を変化させるために、各波（要素信号）の中で合成対象
とする信号を指示し、該信号を合成する時の極性条件を
定義する。このように極性条件定義部２４により極性が
定義されると、前記合成部２６は指示された要素信号に
対してその極性を考慮して加減算により信号を合成し、
図中符号Ｚで示すような波形の合成信号を作成する。

【００２２】因みに、図２の例では、合成対象として指
示する信号はＰ波〜Ｕ波の全てであり、Ｔ波の極性のみ
を−に定義し、他の信号（波）は全て＋に定義した例で
ある。なお、合成対象とする信号を指示する理由は、後
述する１２誘導表示や病態によっては心電図波形として
は出力されない要素信号もあるため、そのような要素信
号を合成対象から外すことができるようにすることにあ
る。

【００２３】このように合成信号Ｚが作成されると、該
信号Ｚが前記出力部２８により出力される。この出力部
２８は、前記図３に示した画面の右側領域（グラフィッ
クモニタ）にあたる。又、この出力部２８は、この図３
の上記右側領域に示してあるように、前記合成部２６で
作成された合成信号Ｚを基に発生される、心電図のいわ
ゆる１２誘導（１２モード）の波形を同時に表示できる
ようにもなっている。

【００２４】即ち、前記指示部２０Ａ〜２０Ｆが、前記
各要素信号の発生強度について複数のモード（ここでは
１２モード）に対応する複数の値をそれぞれ指示する機
能を有し、前記発生部２２Ａ〜２２Ｆ、合成部２６及び
出力部２８が、これら複数のモードに対応する複数の信
号をそれぞれ出力する機能を有している。従って、図３
に表示されているような１２誘導の各波形毎にそれぞれ
個別に発生強度を変更する編集ができるようになってい
る。更に、各誘導には８周期分の波形データが保持さ
れ、希望する周期に対してカーソルで選択して編集する
ことができ、その時の編集対象の周期が右側の周期キー
に表示されている。この図３には０が表示され、１周期
目を対象としていることが表わされている。

【００２５】又、前記指示部２０Ａ〜２０Ｆは、この個
別指定機能とは別に、上記発生強度について複数のモー
ドのうちの特定のモード、例えばグラフィックモニタの
上段中央に表示されているＩＩ誘導に対応する値を指示
すると、他の全てのモードに対応する発生強度の値を予
め定義された規則に基づいて変換し、自動設定する機能
をも有している。

【００２６】このような複数モードの表示は、図３の右
側表示画面の上段に示した誘導キーにより選択すること
ができる。因みに、図３では１２誘導全部（Ａｌｌ）を
選択していることが示してある。又、その右側に示した
倍率キーでは、表示倍率をＸ（時間軸）方向、Ｙ（振幅
軸）方向それぞれに変更できるようになっている。例え
ば、Ｘ倍率を１／２に変更すると、各モードについて２
周期分の波形を表示することができる（図３には１周期
分が表示されている）。更に、前記誘導キーにより１誘
導分の波形だけ拡大表示することもできる。図５は、こ
の機能により誘導ＩＩの波形を拡大表示した画面を示
し、ここでは、Ｘ倍率が１／２であるため、２周期分の
波形が表示されている。

【００２７】なお、この図５に示した左側の第１周期と
右側の第２周期の波形で振幅が異なっているのは、揺ら
ぎ指定機能により、周期毎に要素信号の発生強度等に強
弱を与えていることによる。図５には揺らぎ度合いを指
示するためのバーが表示されていないが、図７、図１０
に示されているような水平バーで指示する。これは、前
記発生部２２Ａ〜２２Ｆが、前記要素信号を発生する際
に、前記指示部２０Ａ〜２０Ｆで指示された波形状、発
生位相、発生周期、発生強度からなる仕様に対して、発
生周期毎にランダムな補正を加える機能であり、その際
に補正する強度を前記各仕様毎に設定する機能は、前記
指示部２０Ａ〜２０Ｆが有している。

【００２８】本実施形態では、上述した心電図シンセサ
イザを構成する各部（手段）が有する機能を、コンピュ
ータで読取り可能なプログラムにより実現している。
又、このプログラムをＣＤ−ＲＯＭ等の記憶媒体に記録
し、容易にコンピュータにインストールできるようにし
てある。

【００２９】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
リアルタイムで心電図の波形を合成し、出力できるよう
にしたので、任意の形状、周期、強度の心電図波形を出
力することができるため、心筋梗塞等の症状に応じた心
電図をディスプレイに容易に表示させることができる。

【００３０】図６は、本発明に係る第２実施形態の不整
脈シンセサイザの要部構成と作用の特徴を併せて示した
ブロック図である。

【００３１】本実施形態の不整脈シンセサイザ（生体信
号発生装置）では、拍数（周期）と共に、波形形状、発
生位相、発生強度等を指示するための指示手段として４
つの指示部３０Ａ〜３０Ｄと、各指示部による指示情報
に基づいて要素信号Ａ〜Ｄをそれぞれ発生させる発生部
３２Ａ〜３２Ｄと、発生された各要素信号間の関係を制
御する制御手段として、第１〜第３の各制御部３４Ａ〜
３４Ｃと、第１及び第３制御部３４Ａ、３４Ｃに対して
それぞれ結合度（同期頻度）を指示する指示部３０Ｅ、
３０Ｆと、各制御部３４Ａ〜３４Ｃから出力される制御
後の各要素信号Ｅ〜Ｇを合成する合成部３６と、該合成
部３６で合成された合成信号Ｚを出力する出力部３８と
を備えている。

【００３２】本実施形態について詳述すると、図７は、
前記各指示部３０Ａ〜３０Ｆと、出力部３８としてのグ
ラフィックモニタの一例を示した、前記図３に相当する
ディスプレイの表示画面である。

【００３３】図中、「洞拍数」、「心房拍」、「房室
部」、「心室拍」の文字をそれぞれ左側に付したスライ
ドバーは、前記発生部３２Ａ〜３２Ｄに対してそれぞれ
の要素信号の発生周期（拍数）等の仕様を指示（設定）
するための前記指示部３０Ａ〜３０Ｄに当り、その右側
の「洞房接合」、「房室接合」の文字を付したスライド
バーは、前記要素信号ＡとＢ、ＣとＤそれぞれの結合度
（同期頻度）を指示する前記指示部３０Ｅ、３０Ｆに当
る。又、その上の「心拍ゆらぎ」の文字を付したスライ
ドバーでは、心拍の揺らぎ度を指定できるようになって
いる。

【００３４】１段目のスライドバーからなる指示部３０
Ａでは、洞結節の自律拍動の周期を、カーソルＣを右端
の洞停止から左端の最速まで移動させることにより指定
できる。次のスライドバーからなる指示部３０Ｂでは、
心房の自律拍動の周期を同様に指定できる（最左端が心
房細動、その手前が心房粗動になる）。その下のスライ
ドバーからなる指示部３０Ｃでは、房室接合部の自律拍
動の周期を指定でき、一番下のスライドバーからなる指
示部３０Ｄでは心室の自律拍動の周期を指定できる（後
者のスライドバーでは左端の最速指定で心室細動にな
る）。図７のスライドバーで、「心房拍」以下は、洞拍
数より速めの指定をすると期外収縮が発生する。その右
側の「洞房接合」のスライドバーからなる指示部３０Ｅ
では、洞房電気伝導度を指定でき、その下の「房室接
合」のスライドバーからなる指示部３０Ｆでは房室電気
伝導度を指定できる。

【００３５】本実施形態では、複数の要素信号に対し
て、互いに異なる要素信号間の制御規則を定義する関係
定義手段（図示せず）が備えられている。この手段によ
り定義される制御規則の一例として、信号の同期制御機
能について、図８を用いて説明する。

【００３６】この図８では、Ａ、Ｂがそれぞれ所定の周
期で発生される要素信号で、Ｂ′がＢの出力信号であ
り、ＢがＢ′として出力される際に、要素信号（パルス
信号）Ａによる制御（影響）を受ける制御規則が定義さ
れる様子を概念的に示してある。図中、（Ｉ）は、完全
非同期の例で、要素信号Ａの出力に全く影響されること
なく、要素信号ＢはそのままＢ′として出力され、（Ｉ
Ｉ）は、３：１同期の例で、要素信号Ａの３周期（３パ
ルス）に１回、要素信号Ｂに関係なく強制的にＢ′がＢ
と同一周期で出力され、（ＩＩＩ）は、完全同期の例
で、要素信号Ａの出力の度（パルス毎）に必ずＢ′が出
力されるという制御規則をそれぞれ表わしている。な
お、この完全同期では、要素信号ＡよりＢの周期の方が
長いため、ＡとＢ′が完全に一致しているが、Ｂの周期
の方が短くなると、Ｂ自体がＢ′として出力される場合
も生じるようになる。

【００３７】このような機能を有する関係定義手段によ
り要素信号間の制御規則が定義されると、前記第１〜第
３制御部３４Ａ〜３４Ｃは、指示情報に基づいて前記発
生部３２Ａ〜３２Ｄからそれぞれ発生される各要素信号
Ａ〜Ｄに対して、予め定義された制御規則に基づいて、
ある要素信号が他の特定の要素信号に対して制御を行う
ようになっている。又、前記第１〜第３制御部３４Ａ〜
３４Ｃは、ある要素信号のパルスタイミングに同期させ
るように、他の要素信号のパルス位相を制御する操作を
ときどき実行する機能を有し、前記指示部３０Ｅと３０
Ｆはこの同期操作を実行する頻度を変更する機能を有し
ている。

【００３８】ここでは、前記図６に示したように、第１
制御部３４Ａでは、発生部３２Ａから発生される要素信
号（洞結節拍）Ａのパルス信号に基づいて、発生部３２
から発生される要素信号（心房拍）Ｂが同期制御されて
制御信号Ｅが生成される。又、第２制御部３４Ｂでは、
前記発生部３２Ｃから発生される要素信号Ｃが、同じく
発生部３２Ａから発生される前記要素信号Ａによる同期
制御を受けるが、その際にパルス位相も制御され、制御
信号Ｅ、即ち要素信号Ａより同期信号が若干遅延して制
御信号（パルス信号）Ｆが生成される。更に、第３制御
部３４Ｃでは、発生部３２Ｄから発生される要素信号Ｄ
が、上記パルス信号Ｆと同一の位相と周期に制御され、
制御信号Ｇが生成される。

【００３９】前記各制御部３４Ａ〜３４Ｃで生成された
制御信号Ｅ〜Ｇは、前記合成部３６で合成されて合成信
号Ｚが生成され、これが出力部３８により出力され、例
えばディスプレイ画面に表示される。なお、図６では、
要素信号としては心房波（Ｐ波）と心室波（ＱＲＳ波）
の２つの成分のみを示し、心筋回復波（Ｔ波、Ｕ波）に
相当する成分が省略してある。

【００４０】図７のディスプレイ画面の前記スライドバ
ーの下側領域に当るグラフィックモニタ部には、本実施
形態の不整脈シンセサイザにより不整脈の波形をシミュ
レートした結果の一例を示した。これは、上記スライド
バーでそれぞれ図示したカーソルＣの位置に拍数や結合
度を指示し、設定した場合の結果である。波形は上から
順に、洞結節の拍動（図中、洞結節拍）、心房の拍動
（同、心房拍）、房室接合部の拍動（同、房室接合）の
各要素信号であり、一番下に心室の拍動（同、心室拍）
は上記各要素信号を合成した合成信号である。これが通
常観測される心電図波形に相当する。なお、上記房室接
合部の拍動は、要素信号としての機能と接合部としての
機能を併有している。

【００４１】通常観察される心電図波形は、心室の拍動
であるため、ここでは一番下の心室拍のみが表示される
ようにし、必要に応じて適宜上記要素信号をも表示でき
るようになっている。この図７には、要素信号は全て拍
数が９７であるのに対し、合成出力される心室拍は位相
が若干遅れ、しかも拍数が４８で、実質上要素信号の２
回に１回の割合で出力される同期制御を実行することに
より、不整脈が生じていることが示されている。

【００４２】なお、本実施形態では、図７の画面の右上
部に再生音源のキーが示してあるように、前記出力部３
８としてスピーカ（図示せず）に出力する音響モニタを
も備えており、該スピーカから前記出力信号Ｚを音響信
号としてそのまま出力する機械音（図示した状態）か、
又は別途用意された楽器音や音楽（ＢＧＭ）等の音響信
号に対して同期させる変調操作を加えて出力できるよう
になっている。

【００４３】以上詳述した本実施形態によれば、前記各
機能をコンピュータプログラムにより実現することによ
り、不整脈の心電図波形を任意に出力することができる
ため、前記第１実施形態の心電図シンセサイザの場合と
同様に、電子教材として有効に利用することができる。

【００４４】図９は、本発明に係る第３実施形態の心音
シンセサイザの要部構成と作用の特徴を示したブロック
図である。

【００４５】本発明の心音シンセサイザ（生体信号発生
装置）は、発生時刻（位相）、振幅（発生強度）と共
に、波形形状、発生周期等からなる仕様を、心音、心雑
音を構成するＩ音、ＩＩ音等の要素信号について指示す
る指示部４０Ａ〜４０Ｆと、これら各指示部からの指示
情報に基づいて対応する要素信号をそれぞれ発生する発
生部４２Ａ〜４２Ｅと、各発生部から出力された各要素
信号を合成する合成部４４と、該合成部で生成された心
拍１周期分の合成信号Ｚを単位に音響として順次出力す
るスピーカ（図示せず）からなる出力部（音響モニタ）
４６とを備えている。

【００４６】この図９では、要素信号としてＩｍ、Ｉ
ｔ、ＩＩａ、ＩＩｐ、ＩＩＩの各音信号の発生部４２Ｅ
までを示し、他は同じ構成となるため省略してある。実
際には、前記図７に相当するディスプレイ画面を図１０
に示したように、指示部であるスライドバーはＩＶ音信
号から心膜摩擦音まであるため計１４要素分あり、それ
ぞれに対して心拍１周期以内における発生時刻が左側の
スライドバーで、その音量が右側のスライドバーでそれ
ぞれ設定できるようになっている。なお、ＩＩＩ音以下
の心雑音は正常者には現われない要素である。

【００４７】本実施形態では、指示部４０Ａ〜４０Ｆに
より各要素信号に対して仕様を指示すると、対応する発
生部４２Ａ〜４２Ｅはそれぞれ要素信号Ａ〜Ｅを発生す
る。実際の心音は複雑な波形信号の集合で与えられるた
め、この要素信号はその集合体の特徴を表わした概形形
状として発生される。因みに、この図９では全て矩形で
表わされている。

【００４８】このように発生された要素信号Ａ〜Ｅは、
合成部４４に入力されて合成され、ＡとＢ、ＣとＤがそ
れぞれ１体になって組合された１周期分毎の出力信号Ｚ
として出力部４６より出力される。その際、各発生部か
ら出力される要素信号は、その音響基本周波数は各要素
音固有の値に設定され、発生信号の繰り返し周期と揺ら
ぎは全要素一律に設定されるようになっている。但し、
これに限定されない。

【００４９】上記出力部４６は、上述した音響モニタ以
外に、グラフィックモニタの機能も有し、図９に図示し
たような合成信号Ｚを、又必要に応じて要素信号Ａ〜Ｅ
をもディスプレイ画面に表示することができるようにな
っている。特に、合成信号Ｚを表示する場合には、スピ
ーカから発音中の要素信号（概形）を視覚的に識別でき
るように色や明るさを他の要素信号と変えて表示できる
ようにもなっている。

【００５０】前記図１０には、大動脈弁狭窄の疾患につ
いて、本実施形態のシンセサイザにより心音をシミュレ
ートしている様子が示してあり、右側上部のグラフィッ
クモニタ部分には、左端より矩形、ダイヤモンド形、矩
形、矩形の４つの要素信号の組合せで表わされる１周期
分の心音波形が示されている。

【００５１】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
任意の疾患に対応した心音を容易に合成して出力するこ
とができ、しかも心音波形の概形をも画面表示できるこ
とから、電子教材として有効に利用することができる。

【００５２】又、これまでは、医師しか聴くことができ
なかった症状を、このシミュレータ（心音シンセサイ
ザ）を用いることにより患者に説明することができるよ
うになるため、いわゆるインフォームドコンセントにも
有効に活用することができる。

【００５３】以上、前記第１〜第３の各実施形態を通し
て具体的に説明した本発明の生体信号発生装置は、従来
は全く逆の発想で作られていた電子教材として有効に利
用することが可能となる。即ち、症例毎の具体的な心電
図波形、心拍波形、心音波形等のコンテンツは全く存在
せず、地図に例えれば白地図のようなもので、各生体信
号のコンテンツを容易に作成することができるツール
（プログラム）だけが提供されている。このツールを、
例えばＷＷＷ（world wide web）ブラウザで稼動するＪ
ａｖａ（サン・マイクロシステムズ社のプログラミング
言語）アプレットのような形式で構築すると、教師はオ
リジナルの教科書を作成し、ＷＷＷを介して発信するこ
ともできる。一方、学生は、教科書を参照しつつ試行錯
誤しながら、体験した症例に近い生体信号を作り出す過
程で、その発生原理や要因を把握することにより、その
理解を深めることができる。

【００５４】又、患者の所見を記録するカルテは、デジ
タルデータを入力するようになり電子化されつつある
が、本発明による生体信号発生装置（シミュレータ）の
指示手段は、このような電子カルテ用のＧＵＩ（graphi
cal user interface）としても活用でき、該電子カルテ
に対して、例えば上記と同様にＷＷＷブラウザで入力す
ることが可能となる。

【００５５】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。

【００５６】例えば、前記実施形態では発生させる生体
信号として心電図、不整脈、心音の各信号を具体例とし
て示したが、これに限定されない。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
生体信号を任意の条件で発生させることができることか
ら、電子教材として有効に利用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る生体信号発生装置の基本構成を示
すブロック図

【図２】本発明に係る第１実施形態の心電図シンセサイ
ザの要部構成を示すブロック図

【図３】上記心電図シンセサイザが有するディスプレイ
画面の一例を示す説明図

【図４】上記心電図シンセサイザで、要素信号として指
定できる波形の種類を示す線図

【図５】上記心電図シンセサイザが有するディスプレイ
画面の他の一例を示す説明図

【図６】本発明に係る第２実施形態の不整脈シンセサイ
ザの要部構成を示すブロック図

【図７】上記不整脈シンセサイザが有するディスプレイ
画面の一例を示す説明図

【図８】上記不整脈シンセサイザにおける制御規則を示
す線図

【図９】本発明に係る第３実施形態の心音シンセサイザ
の要部構成を示すブロック図

【図１０】上記心音シンセサイザが有するるディスプレ
イ画面の一例を示す説明図

【符号の説明】

１０、２０、３０、４０…指示部（指示手段） １２、２２、３２、４２…発生部（発生手段） １４、２６、３６、４４…合成部（合成手段） １６、２８、３８、４６…出力部（出力手段） ２４…極性条件定義部 ３４…制御部

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体信号を構成する複数の要素信号に対し
   て、少なくとも各々の波形形状、発生位相、発生周期及
   び発生強度からなる仕様を指示する機能を有する指示手
   段と、前記指示手段による仕様に関する指示情報に基づ
   き前記要素信号を発生する機能を有する発生手段と、発
   生させた前記要素信号を同一時間軸で合成する機能を有
   する合成手段と、前記要素信号が合成された合成信号を
   出力する機能を有する出力手段と、を備えていることを
   特徴とする生体信号発生装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記合成手段に対して、前記要素信号の中で合成対象と
   する信号を指示し、該信号を合成する時の極性条件を定
   義する機能を有する極性定義手段を備え、前記極性定義
   手段による定義内容に基づき、前記合成手段が、指示さ
   れた前記要素信号に対して定義された前記極性を考慮し
   て、該要素信号を加減算により合成する機能を有してい
   ることを特徴とする生体信号発生装置。
3. 【請求項３】請求項１において、 前記指示手段が、前記発生強度について複数のモードに
   対応する複数の値をそれぞれ指示する機能を有し、前記
   発生手段、合成手段及び出力手段が、これら複数のモー
   ドに対応する複数の信号をそれぞれ出力する機能を有し
   ていることを特徴とする生体信号発生装置。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記指示手段が、前記発生強度について複数のモードの
   内の特定のモードに対応する値を指示すると、他の全て
   のモードに対応する値を予め定義された規則に基づいて
   変換し、自動設定する機能を有し、前記発生手段、合成
   手段及び出力手段が、これら複数のモードに対応する複
   数の信号を出力する機能を有していることを特徴とする
   生体信号発生装置。
5. 【請求項５】請求項１において、 前記複数の要素信号に対して、互いに異なる要素信号間
   の制御規則を定義する機能を有する関係定義手段を備
   え、前記発生手段により発生された前記要素信号に対し
   て、前記関係定義手段により定義された制御規則に基づ
   いて、ある要素信号が他の特定の要素信号に対して制御
   を行う機能を有する制御手段を設け、前記合成手段が前
   記制御手段により制御された要素信号を合成する機能を
   有していることを特徴とする生体信号発生装置。
6. 【請求項６】請求項５において、 前記制御手段が、ある要素信号のパルスタイミングに同
   期させるように、他の要素信号のパルス位相を制御する
   操作をときどき実行する機能を有し、前記指示手段がこ
   の同期操作を実行する頻度を変更する機能を有している
   ことを特徴とする生体信号発生装置。
7. 【請求項７】請求項１において、 前記出力手段として、少なくとも出力される前記合成信
   号の波形形状をディスプレイ媒体に表示するグラフィッ
   クモニタを備え、前記グラフィックモニタにおいて合成
   信号を構成する前記要素信号の波形形状を適宜表示する
   機能が設けられていることを特徴とする生体信号発生装
   置。
8. 【請求項８】請求項１において、 前記出力手段として、前記出力信号を音響信号としてそ
   のまま、又は別途用意された音響信号に対して前記出力
   信号に同期させる変調操作を加えた後、スピーカから出
   力する音響モニタが設けられていることを特徴とする生
   体信号発生装置。
9. 【請求項９】請求項１において、 前記発生手段が、前記要素信号を発生する際に、前記指
   示手段により指示された、少なくとも前記波形形状、発
   生位相、発生周期及び発生強度からなる仕様に対して、
   発生周期毎にランダムな補正を加える機能を有し、且つ
   前記指示手段が、補正する強度を前記各仕様毎に設定す
   る機能を有していることを特徴とする生体信号発生装
   置。
10. 【請求項１０】請求項１において、 前記請求項２、６及び７に記載の機能を備え、 前記要素信号が、心電図を構成する少なくともＰ波、Ｑ
    波を含み、前記モードが標準１２誘導のいずれかに相当
    し、前記出力手段により出力させる生体信号が心電図で
    あることを特徴とする生体信号発生装置。
11. 【請求項１１】請求項１において、 前記請求項２、４、７及び８に記載の機能を備え、 前記要素信号が、不整脈を構成する少なくとも洞結節
    波、心房波を含み、前記出力手段により出力させる生体
    信号が心電図であることを特徴とする生体信号発生装
    置。
12. 【請求項１２】請求項１において、 前記請求項７及び８に記載の機能を備え、 前記要素信号が、心音、心雑音を構成する少なくともＩ
    音、ＩＩ音を含み、前記出力手段により出力させる生体
    信号が心音であることを特徴とする生体信号発生装置。
13. 【請求項１３】請求項１２において、 前記出力手段が、要素信号を心音波形の概形形状で表わ
    し、 前記合成信号を、該合成信号を構成する要素信号の概形
    形状を組合せて前記グラフィックモニタに表示する機能
    を有することを特徴とする生体信号発生装置。
14. 【請求項１４】請求項１３において、 前記出力手段が、合成信号を音響モニタにより出力する
    際、前記グラフィックモニタに表示されている合成信号
    の中で、スピーカから発音中の要素信号に該当する概形
    形状が視覚的に識別可能となるように表示する機能を有
    していることを特徴とする生体信号発生装置。
15. 【請求項１５】請求項１乃至１４のいずれかに記載の機
    能をコンピュータにより実行させるプログラムが格納さ
    れていることを特徴とする記録媒体。