JPH04208136A - 体表面から採取した脈波及び／又は心拍を用いる診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、体表面から採取し７た脈波及び／又は心拍を
用いる診断ｌｊ法並びに装置に関するものである。

（ロ）　従来の技術 従来、エレクトニクス技術の進展にＪこり、脳波図や心
電図等の電気的な旧測結里に基づいて心身の異常′ηを
診断することがＰｉわれでいる。

（ハ）　発明か解決しよ・うとする課題ところが、現（
１は、」−４記脳波図や心電図窩を医師が観察し２て診
断をト″ずことが行われているたけであり、上記の１：
１測データを演呻処理して、同データに内包された秩序
を発見し、同秩序から何等かの結論を導出１−７で、そ
の結論から診断を導出するということは行われていない
。

（ニ）　課題を解決するだめの手段 本発明では、被験者の体表面から採取しまた脈波及び／
叉は心拍データを数空間に埋めこんて？１１た写像と、
上記データがカオスの定義条（’Ｉ［に適合する程度を
示す数値とから被験名の心身の状態を把握することを特
徴とする体表面から採取した脈波及び／又は心拍を用い
る診断Ｊｊ法と、被験名の体表面に装着可能の脈波及び
／又は心電センサと、１−１記センザて採取したデータ
を数空間に埋めこんで写像を讐出すると」（に、上記デ
ータがカオスの定義条件に適合する程度を示す数値を所
出する演算手段と、脈波及び／′ｉは心拍データ及び［
、記数値を記憶する記憶１段と、」二記写（（コ及び数
値を表示する表軍手段とを具備することを特徴とする体
表面から採取（７た脈波及び／又は心拍を用いる診断装
置とを提供せんとするものである。

また、上記脈波（！ンサを、被験者の指尖部を挿入可能
の台底筒状のカバー部と、同カバー部の内面に、上記指
尖部の指腹部にそれぞれ゛１１接ＩＪ能の赤外線発光ダ
イオードとフォトＩ・ランジスタとを配設［２て、赤外
線発光ダイオードと）第１・トランジスタとの光軸を指
尖部の内部において２（）°〜３００の角度で交差させ
たフ第１・セン→ノ゛とて構成【７たことにも特徴を有
する。

（ホ）　作用・効果 まず、カオスに一ついて説明すると、本発明において、
カオスとは秩序ある統合体であるコスモスと対比して使
われる混沌、反秩序とは異なり、上記コスモスをもなみ
うる統合体を意味するものであり、規則やｌノ、■性を
何し、数学的、物理学的に明確に定義された概念であり
、法則自体か因果律に従っているにもかかわらす、結果
の将来のｒ・測が確率では捉らえられない不確定になる
現象である。

すなわち、決定論的であるにもかかわらず、実際には僅
かな誤差が、非線形的な影響ドて増幅されｐδＩＩ＋不
可能になる現象であり、決定論的に生成されるランダム
ネスがカオスである。

したがって、カオスは、予測可能性には基本的限界があ
ることを示すと共に、従来、確率的に【７か捉えられな
いとされていたかなりの現象か、秩序構造体を導出でき
るという意味で１’　Ａ１１ｌ可能であることを示して
いる。

また、カオスの長期的）■（動を特徴つけるトポロジー
をカオスアトラクタ−といい、カオスを牛Ｉ戊ｌ〜たン
スデムの挙動が収束する数学的構造体である。

−５＝ かかる観点に立って、体表面から採取［−１た脈波及び
心拍データを解（１７シた結Ｗ１これらのデータか↑、
記カオスに属するものであり、しまたがつ゛Ｃ１脈波及
び／又は心拍データが予測可能の現象に属［２ており、
特に指尖部力白）採取し、た脈波データを数空間に埋め
こんた写像であるノノオスアトラクターと、カオスの定
義条件に適合する程度を示すリアブノフ数とが、被験者
の脳内情報処理に密接に関係していることを発見した。

かかる知見に基づいて、体表面から採取した脈波及び／
叉は心拍データをターケンスプロット法により４次元数
空間に埋め込み、これを３次元数空間に投影し、次いて
２次元数空間に投影することにより、ＣＲＴ等の表示手
段によ−って表示することができる。

また、１−記データを演算処理して、リアブノフ数を求
めることにより、カオスの定義条件に適合する程度を示
す数値を算出１〜で診断の資料とすることができる。

このようにして表示されたカオスアトラクター−６＝ 及び／叉はりＴブノフ数と、被験者の状態との間には、
第８ａ図〜第１１１）図で示すような対応かあることか
ら、被験者の心理的状態を含む心身の状態を１１確に把
握することができる。

また、指尖部から採取し７た脈波データか脳内情報処理
と密接な関係があるのは、次のような理由によるものと
考えられる。

王の指尖部に（」、血流と自律神経とか集中している。

また、丁は第２の脳といわれ、発ｌＩ学的に見ると、脳
の発達と丁の発達とが同時進行的にｊ−Ｊわれるなと、
丁と脳とは密接な関係を有［２ている。

脳の体性感覚前、運動野に占める丁（指尖部）の面積の
割合か非常に大きい。

また、被験者の指尖部を挿入可能の白゛底筒状のカバー
部と、同カバー部の内面に、上記指尖部の指腹部にそれ
ぞれ当接ｉ’ｉＪ能の赤外線発光ダイオードとフォトト
ランジスタ 光ダイオードとフォトｉ・ランジスタとの光軸を指尖部
の内部において２０°〜３０°の角度て交差さぜたこと
により、カバー部によって夕（光を遮１４にしながら、
赤外線発光ダイオードから投射されノー赤外線を指尖部
の内部で反射さｌ±、これを〕〕ｓｌートランジスに入
射させることにより、指尖部の脈波に１１確にλ・１応
［７た波１［ニの電圧を同センザから出力させることが
できる。

（へ）　実施例 本発明の実施例を添（＝Ｊ図を参照］−で説明する。

第１図は、診断装置（Ａ）を示（７ており、同診断装置
は脈波センサ（１）、心電；ｌ（２）　、オペアンプ（
８）　、Ａ／Ｄ変換器（４）、演算丁段及び記憶１段と
しての小型コンピュータ（５）、表示手段と［７てのＣ
Ｒ．Ｔデイスプレィ（６）及びプリンタ（７）と、これ
らに電力を（Ｊ（給する電源（８）とて構成されでいる
。

脈波セン→ノー（＋）は、被験者の指尖部に装着し２て
、同指尖部から脈波を採取するためのもので、第２図で
示すように、黒色スポンジゴム等の柔軟か一つ遮光性を
ｋする人相を白゛底筒状に形成して、被験者の指尖部（
１１）を１１ｒｉ人できるようにしまたカバー部（１２
）と、同カバー部（１２）の内面に設けたフ第１・セン
゛す（１４）とて構成されている。

フォトセンリ１１．４）は、カバー部（１２）の内面に
、被験りの指尖部（１１）の指腹部（１３）に、それぞ
れ当接ｉ−ｉＪ能とした赤外線発光ダイオード（１５）
とフ第１・トランジスタ（１６）とで構成されており、
赤外線発光ダイオード（１５）とフォトトランジスタ光
軸（１　５ａ）　（　Ｉ　６ａ）を指尖部（１１）の内
部で、２０°〜３００の角度で交差させており、赤外線
発光ダイオード（１５）から投射］，た波長９４０ｎｍ
の赤外線を上記指尖部（Ｉ１）の内部で反射させ、この
反射光をフ、ｔ　Ｉ−　１−ランジスタ（１６）に入射
させることにより、被験者の指尖部（１１）における脈
波を５１測（７、これを電圧として出力することができ
る。

なお、赤外線発光ダイオード（１５）とフォトトランジ
スタ（ＩＢ）との先端部には、それぞれ、凸しンスが装
着されている。（Ｉ７）は安定化電源である。

第３図はフォトセンサ（１４）の回路図である。

脈波センサ（＋）は上記のように構成されており、−〇
− 被験者の指尖部（１１）に装着４るカバー部（１２）を
、柔軟かつ遮光性を白″する人相でａ底り１状に形成［
−。

たことで、指尖部（１１）へのイーｉ脱か各局てあり、
脈波の旧制に外光の影響がなく、フォトセン→ノ買１４
）の装着位置を安定させ、１１確に脈波の１：１測を１
１うことかできる。

オペアンプ（３）は、」−記フオドセン１ノ゛（１４）
及び心電ｉ１（２）の出力電圧をそれぞれ１１確に一定
の増幅率で増幅Ｌ　−ｒ　、次のＡ　／　１）変換器（
４）に出力するものである。

Ａ　／　Ｄ変換器（４）は、オペアンプ（３）の出力電
圧を１２ビットのデジタル信すに変換し、脈波のデータ
として、次の小型コンピュータ（５）に出力するもので
あり、１１ｉＪ　Ａ　／　Ｄ変換器（４）に小型コンピ
ュータ（５〉からの出力要求信号が人力されるたびに、
上記デジタル信号を出力するように１７でいる。

小型コンピュータ（５）は、次に説明する各種演算機能
と、演算の結果等をＣＲＴデイスプレィ（６）及びプリ
ンタ（７）に出力する機能と、Ａ／Ｄ，＆−＋［＋− 換器（４）から人力した脈波及び／には心拍データと、
上記演算の結果等を記憶する機能とを有Ｉ２ている。

まず、小型コンピュータ（５）の全体的な処理１順を第
４図を参照して説明する。

小型コンピュータ（５）をスターＩ−（＋００）させ−
ると、まず初期設定（＋０１）が行われ、後述する４次
元数空間の視線ｈ″向を設定（＋０２）　Ｌ、脈波及び
心拍のデータ処理の各種演算に肋繁に用いられる定数を
ｆめ１′＞出して記憶さｌ−！−（＋０３）　、ＣＲＴ
デイスプレィ（６）をオーブン（Ｉｆ１４）　して、メ
ニューを表示させる（１０５）。

メニューには、第５図で示すように、Ａ　／　１）変換
器（４）からのパワーオンレスポンスを受信１７て診断
装置（Ａ）を使用ｉ＋Ｊ能な状態にするパワーオンレス
ポンス（１０７）、アトラクター表示ウィンドのクリア
（＋［１８）　、アトラクター表示ザイズを大きくする
ズームイン（１０９）、アトラクター表示すイズを小さ
くするズームアウト（＋１０）　、脈波データをウィン
ド内に収まるようにして表示さけるパルスウェーブ（Ｉ
ｌ＋）　、データの保存（１１２）、保存［、たデータ
の読め込みと、そのデータのアトラクターの表）ｊ＜（
１１Ｂ）　、４次元数空間の視線方向麦更によるアトラ
タターの回転（１１３）　　（なお、現（１まての試１
１て発見（また脈波及び／叉は心拍データの＋Ｍ　１’
＋’ｊが把握Ｌ−やずい角度を３パターン登録し２、こ
れらを容易に指定できるようにし、ている）、２０ｒ）
ＩｉＺのザンプリング周期て１　（１（１（’）　０点
の脈波データを収集１２て、アトラクターとしてウィン
ド」−に描く次データ（＋１４）　、診断装置（八）の
イ′Ｉ動を終Ｊ′させるＥ　Ｎ　Ｄ　（１１５）等があ
る。

次に、アトラクター表示のための演算について脈波デー
タを例にとって説明する。なお、心拍データの処理も脈
波の場合と同様である。

第６図は、上記演算の概要を示［７ており、脈波データ
を２００　Ｈｚのザンブリング周期で１２ビットに分解
しく１２０）　、この脈波データを４次）■−数空間に
埋めこんでアｊ・ラフターをイ′１成する（＋２１）。

４次元数空間の１トラクターを′３３次元数空に投影す
る（＋２２）。

１２−一 ３次元数空間に投影されたアトラフターを２次元数空間
に投影し、画面に出力する（１２３）。

という順序で行われる。

なお、上記演算中に、メニューを呼出して、アトラクタ
ーを回転さゼて（「意のｈ°向から見ることかできるよ
うにすることと、アトラクタ〜の拡大、縮小及びデータ
の保存と、保存したデータの読み込みと、そのデータの
アトラクターの表示とが可能である。

また、演算速度を高めるために、Ａ／Ｄ変換器（４）か
らの脈波データを整数型とし、上記演算に頻繁に用いら
れる定数を予め算出し−Ｃ記憶させている。

なお、上記演算において、脈波データを４次元数空間に
埋めこむというのは、小型コンビコータ（５）に次々と
人力する脈波データのある時点での脈波の数値を第１の
軸の数値Ｘとし、この１１９点から（例えば一定間隔て
−１０とすれば）１０個［１の数値を第２の軸の数値Ｙ
、２０個「１の数値を第′３の軸の数値Ｚ、′３０個１
１の数値を第４の軸の数−１’う　− 値Ｗとして、これらの数値で４次元のべりトルを形成さ
せ、このようにして次のベクトルを１ｆ１．〜１１１．
１１個１１．２１個１１、′う］個１１の数値Ｘ、Ｙ、
Ｚ。

Ｗて形成し、こうして作成した多数のヘクトルーＣ脈波
データのアトラクターを４次元数空間内にＩｆｊ成する
。

そして、４次元数空間の硯り向の中位ベクトルｎｌ　＝
　（ｎｌ、　ｎ２．　ｎ３．口４）を第４の輔に一致き
り・るために、次の（３列１：（讐を行って、各ヘクト
ル（Ｘ、　　Ｙ、　　　Ｚ、　　Ｗ）　　、　　（ｎｌ
　　、　　ｎ２．　　ｎ３．　　ｎ４）　　を（Ｘ’、
Ｙ’、Ｚ’、Ｗ’）、（ｎｌ、ｎ２’、　　ｎ３°、＋
１４°）に変換する。

ところで、４次元数空間に形成されたアトラクターは、
ＣＲＴデイスプレィ（６）では図形として表示すること
ができないので、次の１ｊ列、：１県を１」い３次元数
空間への投影点の座標ｘ　”、　ｙ　”、　ｚ　”を算
出する。

そして、次式の；；１算により、上記３次元座標を２次
元数空間に投影した座標Ｘ°゛、Ｙ”’を算出する。

Ｘ　”　’　＝　Ｙ　”ｃｏｓβ−Ｘ”ｃｏｓαＹ　”
’＝　Ｚ　”　−Ｘ　”’ｔａｎ　βただし、α、βは
３次元空間のｘ、ｙ輔が２次元空間の　ｘ、ｙ軸となす
角度である。

このようにして得た２次元の座［票Ｘ”’、Ｙ”’を表
示手段としてのＣＲＴデイスプレィ（６）、又はプリン
タ（７）に出力して診断の資料にする。

次に、脈波データがカオスに適合する程度を小ず数値で
あるリアブノフ数を算出する演讐に−）いて説明する。

なお、現実に被験者の体表面から採取ｌ〜だデータと、
既に発表されたリアブノフ数ｄ１Φｌノ、のモデルとし
て用いられるデータとは、次のようにＩ」ｌＩｙなるた
め、」−２のＨ’　Ｗ法を実施することができない。

すなわち、既に発表されたリアブノフ数旧算法のモデル
として用いられるデータは、公式（数学モデル）によっ
てカオスのデータをノ１成さＵ−ており、連続的な無限
のデータをとることができるので、次にのべる各条ｆ１
１を満たしているのに対［７、現実に被験者の体表面か
ら採取［７たデータでは、必ずしも数空間の望む位置に
データをとれるとは限らないし、データ数も資限である
。

■　現実に被験者の体表面から採取したデータでは、例
えば、前述した脈波から生成した４次元ベクトル軌道の
ある点ＡにおけるベクトルＡ−（！１１位ベクトル）が
、軌道の直交位置に必ずしもあるとは限らない。

また、点Ｂにおける次のベクトルＢ゛（中位ベクトル）
が点Ｂにおける軌道の直交位置に児つかるとは限らない
。

また、ベクトルＢ′とＢ”のなす角が必ずしも小さいと
は限らない。

■　そこで、各点における最も近似したベクトルを探す
のであるが、例えは、前記ベクトルＢ　”を探すとき、
甲にＢ′に近いという条件たけて検索すると、点Ｂの次
の点におけるベクトルをとる可能性がある。

■　データ数がな限であるので、点Ａがデータの終端付
近にあると、次の点（点Ａにτを加えた点）のデータが
とれない。

■　データがＡ　／　１）変換によって１２ビットに分
解されるか、これもａ限の数であるので、別々のデータ
か同し値になっ−ＣいるｉｊＪ能性かある。

そこで本発明では、リアブノフ数８１神に用いるデータ
の採用条件を次のように定めている。

すなわち、４次元空間において、上記軌道上に１７４点
を置き、かつ、ベクトルＢ′を中心線と［また頂角が小
さい円錐を設定して、この円ｆｆｌ内にあるベクトルを
採用ずろようにした。

上記によって、前記ベクＩ・ル■３°゛か非常に小さく
て、軌道方向と路間一方向てないかきり、隣の点のベク
トルを取るＩＩＪ能性を回避てきる。

また、各ベクトルの軌道にχ・ｊするｆｒ１度θは、各
データのベクトルを（Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｗ）　、軌道ノ。

向のベクトルを（Ｘ“、ｙ　’、ｚ　’、ｗ　’）とす
ると、て算出することができ、これによってベクトルと
軌道の直交性をヂエックすることかできろ。

また、各ベクトルの花々・ｊ値の」二限と１・°限とを
設定して、この範囲内にあるベクトルを採用するように
することによって、前記ヘクトル■３”か非常に小さく
て、軌道方向と路間−・ツノ向てあ−ノても、隣の点の
ベクトルを取る可能性を回避ずろことができる。

なお、上記範囲は前記カオスアトラククーを観察して、
最も収束がよい値を設定することができる。

このよ−）に［７てと、った各ヘクトルの伸び率を２を
底とした＆、ｌ数に変換し、これの算術平均値を１次の
リアブノフ数λ１とする。

上記のｄ１３？を実行するために、小Ｊ（リコンビ、−
タ（５）内に、第７ａ図と第７　ｂ図で示すプログラム
（５０）を格納している。

すなイ］ち、リアブ、ノフ数λＩの演算をスタートさせ
ると（５１）、まず、前記のベクトル軌道の始端近傍に
、データの採用条件を判断するための基準となる点Ａを
設定する（５２）。なおこの点Ａ　＋；ｉπ１算の進ｉ
ｉに作って先送りされる。

次に、次の点Ｂ（τたけ後の点）をとる余裕があるか否
かを判断しく５３）、余裕がある場合は（５３）Ｙこの
点Ｂを次の点として採用１．（５４）、この点Ｂで仮の
データを探り、、（５５）、見つかれば（５５）Ｙ　、
次の点から仮のデータを探ｔ、（５ｅ）、μ（４からな
（−Ｊれば先頭のデータから検索する（５７）。

次に、このようにして見つけたデータが前述のデータの
採用条件に適合していれば（５８）Ｙ　、このデータを
採用しり５９）、なければ（５８）Ｎ　、データ採用条
（’Ｉｉ中のベクトルの大きさの範囲を史新しく６０）
、この範囲の」、限を逸脱していなければ（６１）Ｎ　
、ステップ（５５）にがり、逸脱［２ていると（８１）
Ｙ　５Ｊ１１．準焦Ａを次の点Ｂに移１．＝て（６２）
、ステップ（５３）に戻る。

このようにして採用したデータは、前述したベクトルＡ
′がベクトルＢ′に発展する余裕かあるか否かを判断さ
れ（６８）、余裕があれば（６３）Ｙ−ヘクトルＢ−の
軌道との直交性をチエツクする（６４）。

なお、ステップ（６３）で余裕がない場合（Ｂ３）Ｎ及
びステップ（６４）で直交１７ていない場合（６４）Ｎ
は、ステップ（５５）に戻る。

そＬ２て、後述のりトライ中であるか百かを判断して（
６５）、リトライ中であれば（６５）Ｙ　、前回のベク
トルとのなず角をｐ出１７て（６６）、この角が大きい
場Ｑ　（６［ｉ）１．は、ステップ（５５）に戻り、小
さい場Ａ（Ｂｅ）Ｓ及び前記ステップ（６５）てりｌ・
ライ中でない場合（６５）Ｎは、ベクＩ・ルＢ′をベク
トルＡ゛か−２０−一 ら発展し７たベクトルとして確定する（６７）。

ぞし２て、リトライのために点ＡとベクトルＡ′とを記
憶させてお（（６８）。

なお、演算の終末に際１７、ステップ（５３）で次の点
をとる余裕かなくなれば（５８）Ｎ　、演算を終ｊ′さ
せる（１シ）。

次に、点Ｂにおける仮のベクトルＢ“をさがｌ、。

（７０）、とのベクトルＢ”がデータ採用条件に適合し
ていなければ（７１）Ｎ　Ｓ、、、Ｉｘ記条件のベクト
ルの大きさの範囲を更新１．、（７２）、それても上限
を逸脱していると（７４）Ｙ　、リトライフラグをセッ
ト（２て（７４）、ステップ（５５）に戻る。

また、ステップ（７３）で上限を逸脱していなければ（
７４）Ｎ　、ステップ（７０）に戻る。

そして、ステップ（７１）−ｒデータ採用条件に適合し
たべりトルＢ”があると（７１）Ｙ　、このベクトルＢ
“が軌道と直交し２ているか否かを判断しく７５）、直
交していなければ（７５）Ｎ　、ステップ（７０）に厨
り、直交［、ていると（７５）Ｙ　、点Ｂにおける各ベ
クトルＢ−，Ｂ”のなず角度を算出しく７６）、この角
度が＝　２１− 充分に小さいか否か、すなわち、前述の円錐内にＢ”が
入っているか否かを判断しく７７）、角度が小さくない
場合（７７）Ｎは、ステップ（７０）に戻り、小さい場
合（７７）Ｙは、点Ａから点Ｂに移動したことによるベ
クトルＡ′からベクトルＢ−への伸び率を、２を底とし
た対数に変換し、　（７８）、この数値を算術平均して
１次のリアブノフ数λｌとする（７９）。

そして、現ｒ１計算している点Ｂがデータの終端である
か否かを判断しく８０）、終端でなければ（８０）Ｎ、
上記の点Ｂを次回ｄ１算の基準点（前記の点Ａに相当）
に代入Ｌ（８１）、ベクトルＢ”を中位ベクトルに変換
して次回ｔＩ算の基準ベクトル（前記のベクトルＢ−に
相当）に代入しく８２）、リトライのために点Ｂとベク
Ｉ・ルＢ−とを記憶さけ（８３）、点Ｂの次の点を算出
しく８４）、算出された次の点の基準ベクトルから発展
したベクトルを算出しく８５）、次回３ｊ算において用
いるベクトルの直交チエツク用の座標を更新して（８６
）、ステップ（７０）に戻り、上記の計算を繰返す。

なお、ステップ（８０）で点Ｂがデータの終端であ−２
２−一 ると判ｍ１されると（８０）Ｙ　、演算を終丁させる（
Ｅ）　ｃ。

つまり、ステップ（５２）〜（６８）では、主と１２で
、次の点におけるベクトルＢ′を参照してデータ採用条
件に適合する基準点を検索し７、ステップ（７０）〜（
７７）ては同条（’Ｉに適合する発展（７たベクトルを
検索４るようにし７ており、上記のように、採用するデ
ータの採用条件を設定１２、この条件に適合し。

たデータを検索することによって、不適格なデータが１
：１県に３２人さイすることをＩ＋／Ｉ１１’、　ｔ、
、し７かも、適格なデータか見つからない場合は、その
点におけるデータ検索を放棄するのではなく、採用条件
のべりトルの大きさの設定範囲を広げて検索して、次訴
のデータを採用するようにしたことで、高い精度で１次
のリアブノフ数λ１を算出することかできる。

次に、２次のリアブノフ数λ２の旧算について説明する
。

２次のリアブノフ数λ２の５１Φも、基本的には前述し
た１次のリアブノフ数λ１の５１仲と同してＪ）す、点
Ａ１においてデータ採用条件に適合したベクトルＡ２と
Ａ３をとって４次元数空間内に角形Ａ　ｋＡ　２−Ａ　
３を形成１２、次に、ベクトルＡ２とＡ３とが次の点Ｂ
ｌ　まてに発展し７たベクトルＢ２とＢ３とで−是角形
Ｂ　］−Ｂ　２−Ｂ　３を形成し、更に、点Ｂ１て新た
にとった適格なベクトルＢ−とＢ　”とて−角形Ｆ３１
−Ｂ’−Ｂ”を形成（、て、７角形ＢＩＢ２−Ｂ３とモ
角形Ｂ　ＩＢ　’−Ｂ”のなす角度か充分に小さいとき
、−一角形Ａ　ＩＡ　２−Ａ　３から一角形ｌ３１−Ｂ
　２−Ｂ　３への面積の伸び率を算出し７、これを：２
を底とし７だ対数に変換し１、この数値を讐術甲均する
ことによって２次のリアブノフ数λ２を算出する。

なお、各五角形のなす角度は、ベクトルＢ２とＢ３の合
成ヘクトルと、ベクトルＢ′とＢ　”の合Ｊ戊ベクトル
とがなす角度をもって、上記−２角形がなす角度としま
た。

次に、カオスアＩ・ラフター及びリアブノフ数と、被験
者の状態とのり・１応について説明する。

第８ａ図は、ある被験者（Ｈ氏・男性・健康）がリラッ
クスしている状態での脈波のカオスアトラフターであり
、第８１）図は同被験音か読書（雑誌）し２ている状態
のものである。

上記両図を比較すると、読書のように、脳内情報処理か
活発に行われているときは、カオスアトラクターの図形
が縮小する傾向があり、右上−左ド方向の幅の縮小は僅
かＣあるが、左ｔ＝−右ドｈ向の幅の縮小がＷ！　２で
ある。

まｔ、−、カオスアトラクターの右」−１部分の渦巻状
の局所構造がリラックス時に比べて、明らかに密になっ
ている。

第９ａ図は、別の被験者（Ｋ氏・女性・健康）がリラッ
クスし７ているとき、第９ｂ図は読書（数学のデートス
ト）、第Ｑ　ｃ図は読書（マンガの木）しているとき、
第９〔１図はほんやりと美しい絵を眺めているときの脈
波の力４スアトラクターであり、図形の大きさは、リラ
ックスしているときと美しい絵を眺めているときが小さ
く、読書しているときか大きくなっている。

しかし、数学のテキストを読んでいるときと、マンガの
木を読んでいるときとでは、後者の図形の方が小さく、
被験者の興味のａ無によって意識集中の程度に差がある
ことかわかる。

上記の２例は、両Ｊｊとも健康な被験者を対象としたも
のであり、両Ｊｊに共通して脳内情報処理が活発になる
にしまたかって、局所（Ｉ′４造が相→密になり、意識
の集中が高くなるに（７たがって、図形が縮小すること
がうかがわれる。

また、図形の大きさの仔かな差異及び細部構造は、個人
差が考えられるので、被験者間の比較よりも、同一・被
験者の状態も］化のｈがより大きい意味を持っているも
のと思イー）れる。

また、リアブノフ数をそれぞれ図面のト“部に記載（７
ているが、１次のリアブノフ数λ１は意識の集中が高く
なるにしたがって小さくなり、２次のリアブノフ数λ２
は脳内情報処理が７１ζ発になるにしたが−）で小さく
なっており、健康な被験台の場合には、Ｊ−１記のカオ
スアトラクターから？Ｕた結束とよく対応している。

第１０ａ図は神経症の病歴を白−する８氏の治療前、第
１０１．＋図は治療中、第１０ｃ図は治療により回復後
のリラックス状態におりるカオスアトラクターを示し−
こおり、治療前の図形か極端に小さく、回復後は図形か
拡大して健康者とほぼ同人となり、また、渦巻状の局所
構造が右上方に移動Ｌ７て図形の端部にラップ（７てお
り、治療前と回復後との違いが明らかである。

なお、上記神経症の治療には森１１’ｌ療法か用いられ
ており、この治療θ、は、暗黒無島の部屋に患者を一定
時間収容し、この間、外界からの刺激を遮断することに
よってｔＪわれるものである。

また、１次のリアブノフ数λ１は、治療前が小さく、治
療中入きくなり、回復後は治療中より小さいが治療前よ
りも大きくなっている。

健康者で得た結論に、」−記１次のリアブノフ数λ１の
１ｉ１移を夕Ｉ挿すれば、意識が過度に集中し５たため
に神経症の症状を呈したのではないかとも思われる。

２次のリアブノフ数λ２は、治療前と治療中は同一・水
準を保っているが、回復後は小さくなっており、治療前
と治療中、脳内情報処理が活発でなかったたちのか、回
復後は脳内情報処理か活発に行イー〕れ出したことを示
している。

第１１ａ図は健康背、第１１１）図はＩＮ　Ｆ−不整脈
治療中の心疾患、’！ｉ　賃から、心電１１（２）で採
取した心拍データからと−ったカオスアトラクターであ
り、両方ともリラックス状態のものである。

両者の図形を比較すると、健康者の図形か結び１−１か
ら四方にのびた丁と、２個のループよりなる輪郭が明瞭
な略蝶結び形状であるのに勾し、心疾患患賃のものは、
形状か複雑になり、特に、左−１−ｈ″の構造の収束が
悪くなっている。

参考までに、健康者の１次のリアブノフ数λ１は２．９
±０．１　と小さく、図形の収束とよく対応［７ている
。

本実施例では上記のように、脈波センサ（１）と心電に
１（２）とでそれぞれ採取した被験者の脈波データと心
拍データとから、脈波と心拍のカオスアトラクターと、
１次、２次のリアブノフ数λＩ。

ス２をｐ出１．てＣＲＴデイスプレィ上に表示すること
により、被験者の心理状態を含めた心身の状態を診断す
ることが＋＋Ｊ能であり、特に、−見ランダムに見える
上記データから、論理的に秩序を抽出し、同秩序に基づ
いて、心身の状態を示す図形及び数値を表現することか
ら、診断者の違いによる差異のない、極めて客観的な診
断を下すことかできる。

なお、前述［７たカオスアトラクターの収束と、１次、
２次のリアブノフ数λ１．λ２とがよく対応１７ている
ことから、）ｊ実施例における１次、２次のリアブノフ
数λ１．λ２の演算法が適正であることを立シｉｌ［し
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る診断装置の構成を示す説明図、第
２図は脈波センサの構造を示す断面説明図、第３図はフ
ォトセンザの回路図、第４図は脈波及び心拍データの全
体的な処理手順を示す説明図、第５図はメニューの説明
図、第６図はアトラクター表示のための演算手順の説明
図、第７ａ図と第７ｈ図とはリアブノフ数を求める演算
処理の＝　２９− フローチャー１・、第８ａ図〜第１０Ｃ図は脈波のカオ
スアトラクター、第１１ａ図及び第１１１）図は心拍デ
ータのカオスアトラクターである。 （Ａ）：診断装置 （１）；脈波センサ （２）、心電旧 （５）・小型コンピュータ（演算手段、記憶１段）（６
）・ＣＲＴデイスプレィ（表示手段）（１１）　：指尖
部 （１４）　：フォＩ・センサ （１５）：赤外線発光ダイオード （１６）　：フォトトランジスタ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）被験者の体表面から採取した脈波及び／又は心拍デ
   ータを数空間に埋めこんで得た写像と、上記データがカ
   オスの定義条件に適合する程度を示す数値とから被験者
   の心身の状態を把握することを特徴とする体表面から採
   取した脈波及び／又は心拍を用いる診断方法。 ２）被験者の体表面に装着可能の脈波及び／又は心電セ
   ンサと、上記センサで採取したデータを数空間に埋めこ
   んで写像を算出すると共に、上記データがカオスの定義
   条件に適合する程度を示す数値を算出する演算手段と、
   脈波及び／又は心拍データ及び上記数値を記憶する記憶
   手段と、上記写像及び数値を表示する表示手段とを具備
   することを特徴とする体表面から採取した脈波及び／又
   は心拍を用いる診断装置。 ３）上記脈波センサを、被験者の指尖部を挿入可能の有
   底筒状のカバー部と、同カバー部の内面に、上記指尖部
   の指腹部にそれぞれ当接可能の赤外線発光ダイオードと
   フォトトランジスタとを配設して、赤外線発光ダイオー
   ドとフォトトランジスタとの光軸を指尖部の内部におい
   て２０°〜３０°の角度で交差させたフォトセンサとで
   構成したことを特徴とする請求項２記載の体表面から採
   取した脈波を用いる診断装置。