JPH10211172A - 弾性係数測定装置、触診装置、血管の弾性係数測定方法および脈波測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】物の弾性係数を簡易に定量化する弾性係数測定
装置を提供する。 【解決手段】 被験者が脈波検出部９を指の指尖部に装
着して圧力センサ１１０を押圧すると、ＣＰＵ４は、受
光信号ＬＳの直流成分を求めこれを、圧力レベルと対応
づけて校正テーブル５０に格納する。この後、ＣＰＵ４
は、圧力レベルの最大値Ｐmaxと校正テーブル５０に基
づいて、押圧力をグレーディングする際の基準となる各
閾値を算出し、これを押圧情報閾値テーブル５１に格納
する。そして、押圧情報ＯＪは押圧情報閾値テーブル５
１を参照して生成される。また、押圧した際の変位情報
Ｘは、加速度センサからの加速度情報ＡＪを二重積分す
ることによって算出される。この後、ＣＰＵ４は、押圧
情報ＯＪと変位情報Ｘとに基づいて、弾性係数Ｋ１を算
出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、人が手指で物を
押圧した際に当該物の弾性係数を検出する弾性係数測定
装置、これを用いた生体の検出部位に係わる触診装置お
よび、血管の弾性係数測定方法および脈波測定方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、人々の健康に対する関心が高まっ
ており、従来の食生活を改善して動脈硬化を予防する試
みがなされている。動脈硬化は、血管の内壁にコレステ
ロールが付着することによって、血管の弾性が失われる
ことに起因している。

【０００３】ところで、東洋医学の脈診では、医師が指
で橈骨動脈を押圧し、指に感じられる脈によって、生体
の状態を診断することが行われる。代表的な脈波形に
は、平脈、滑脈、弦脈といったものがある。平脈は「平
人」すなわち正常な健康人の脈象であり、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，円滑になっ
て生じる。また、弦脈は、血管壁の緊張や老化に原因す
るもので、肝胆疾患，皮膚疾患，高血圧，疼痛性疾患な
どの病気で現れる。血管壁の弾力性が減少して、拍出さ
れた血液の拍動の影響があらわれにくくなったことに原
因すると考えられる。弦脈の波形は急激に立ち上がって
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
であり、指による感触は、真っ直ぐぴんと張った長い
脈、という感じである。この脈診では、医師が上記した
動脈硬化を弦脈として検知する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、脈診は、上述
したように人の指で感じられる微妙な触覚によって生体
の状態を診断するものであるから、このような技能を人
から伝え学ぶことは難しく、その熟練には長い年月がか
かる。一方、採血された血液中のコレステロールの量を
測定し、動脈硬化の指標とする方法が知られているいる
が、この方法では、血液成分を分析するのに時間がかか
り、また、装置が大掛かりであるといった問題がある。

【０００５】この発明は、上述した事情に鑑みてなされ
たものであり、簡易な構成によって動脈硬化の指標とな
る血管の弾性係数や各主対象物の弾性係数を測定する弾
性係数測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明にあっては、対象物の弾性係
数を検出する弾性係数測定装置において、手指の指尖部
に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を
検出する受光信号検出手段と、前記指尖部に圧力が加え
られていないときの前記受光信号と、前記指尖部に最大
圧力が加えられたときの前記受光信号とに基づいて、前
記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を
算出する閾値算出手段と、前記閾値を格納する閾値テー
ブルと、前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受
光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の
押圧力を定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手
段と、前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、前
記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象
物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻
までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き
検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段
と、測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに
基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算
出手段とを備えることを特徴とする。

【０００７】また、請求項２に記載の発明にあっては、
対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置におい
て、手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受
光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、前記受
光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納
した校正テーブルと、前記指尖部に圧力が加えられてい
ないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加え
られたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納
されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力
の関係と対応付け、前記受光信号をグレーディングする
際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、前記閾
値を格納する閾値テーブルと、前記受光信号と前記閾値
とを比較して、前記受光信号をグレーディングすること
により、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生
成する押圧情報生成手段と、前記指尖部の動きを検出す
る動き検出手段と、前記指尖部で前記対象物を押圧する
と、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検
出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示
す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出す
る変位情報算出手段と、測定時刻における前記押圧情報
と前記距離情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を
算出する弾性係数算出手段とを備えることを特徴とす
る。

【０００８】また、請求項３に記載の発明にあっては、
前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルに基づ
いて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる
閾値を算出し、前記押圧情報生成手段は、前記受光信号
の直流レベルと前記閾値とを比較して、前記受光信号を
グレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を
定量化した押圧情報を生成することを特徴とする。ま
た、請求項４に記載の発明にあっては、前記閾値算出手
段は、前記受光信号の振幅レベルに基づいて、記受光信
号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、
前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の振幅レベルと
前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディング
することにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧
情報を生成することを特徴とする。

【０００９】また、請求項５に記載の発明にあっては、
前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルと振幅
レベルの比に基づいて、記受光信号をグレーディングす
る際の基準となる閾値を算出し、前記押圧情報生成手段
は、前記受光信号の直流レベルと振幅レベルの比と、前
記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングす
ることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情
報を生成することを特徴とする。また、請求項６に記載
の発明にあっては、予め定められた基準変位情報を記憶
する基準変位情報記憶手段を備え、前記弾性係数算出手
段は、前記変位情報を前記基準変位情報と比較し、前記
変位情報が前記基準変位情報に達した時刻を前記測定時
刻とすることを特徴とする。

【００１０】また、請求項７に記載の発明にあっては、
対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置におい
て、手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受
光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、前記受
光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納
した校正テーブルと、前記指尖部に圧力が加えられてい
ないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加え
られたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納
されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力
の関係とを対応付け、押圧力を示す押圧情報を出力する
押圧情報生成手段と、前記指尖部の動きを検出する動き
検出手段と、前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前
記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻
から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位
情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位
情報算出手段と、測定時刻における前記押圧情報と前記
変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出す
る弾性係数算出手段とを備えることを特徴とする。

【００１１】また、請求項８に記載の発明にあっては、
予め定められた基準押圧情報を記憶する基準押圧情報記
憶手段を備え、前記弾性係数算出手段は、前記押圧情報
生成手段からの前記押圧情報と前記基準押圧情報を比較
し、前記押圧情報が前記基準押圧情報に達した時刻を前
記測定時刻とし、該測定時刻における前記変位情報を予
め定められた閾値でグレーディングして前記対象物の弾
性係数を算出することを特徴とする。

【００１２】また、請求項９に記載の発明にあっては、
前記動き検出手段は、前記指尖部の加速度情報を検出す
る加速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前
記加速度情報に基づいて前記変位情報を演算することを
特徴とする。また、請求項１０に記載の発明にあって
は、前記動き検出手段は、前記指尖部の速度情報を検出
する速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前
記速度情報に基づいて前記変位情報を演算することを特
徴とする。

【００１３】また、請求項１１に記載の発明にあって
は、前記変位情報算出手段は、前記指尖部が前記対象物
に触れた際の前記受光信号のレベルを示す基準レベルを
記憶する基準レベル記憶手段と、前記受光信号検出手段
からの受光信号のレベルと前記基準レベルとを比較する
比較手段とを備え、前記受光信号のレベルが前記基準レ
ベルに達した時刻を前記検出時刻とすることを特徴とす
る。

【００１４】また、請求項１２に記載の発明にあって
は、前記受光信号検出手段は、波長が３００ｎｍから７
００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その反射光を受光
して受光信号を検出することを特徴とする。

【００１５】また、請求項１３に記載した発明にあって
は、前記受光信号検出手段は、波長が６００ｎｍから１
０００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その透過光を受
光して受光信号を検出することを特徴とする。また、請
求項１４に記載の発明にあっては、前記弾性係数算出手
段によって算出された前記弾性係数を告知する告知手段
を備えたことを特徴とする。また、請求項１５に記載の
発明にあっては、弾性係数測定装置を用いた触診装置で
あって、前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設
けた手指の指尖部で、生体の検出部位を押圧し、前記弾
性係数算出手段によって、前記測定時刻における前記押
圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記生体の検出部
位に係わる弾性係数を算出することを特徴とする。

【００１６】また、請求項１６に記載の発明にあって
は、弾性係数測定装置を用いた血管の弾性係数測定方法
であって、前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を
設けた手指の指尖部で、皮膚の上から血管を押圧し、前
記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における前
記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記血管の弾
性係数を算出することを特徴とする。また、請求項１７
に記載の発明にあっては、弾性係数測定装置を用いた脈
波測定方法であって、前記受光信号検出手段と前記動き
検出手段を設けた手指の指尖部で、皮膚の上から血管を
押圧し、前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻
における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前
記血管の弾性係数を算出し、前記血管の弾性係数の時間
変化を脈波波形として検出することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】

Ａ．弾性係数の検出原理 実施形態の説明に先立ち、まず、本発明における弾性係
数の検出原理を、血流量の検出と弾性係数の指標とに分
かち説明する。１．血流量の検出薄い膜に光を照射した
場合、入射光と透過光の比は、物質の濃度と光路長に比
例した分だけ減少する。このことは、「ランバートベー
ル」の法則として周知のことである。

【００１８】この法則によれば、物質の濃度は以下のよ
うにして求められる。図１１は、ランバートベールの法
則を示す説明図である。図１１（ａ）に示すように、物
質Ｍの濃度をＣ、微小光路長をΔＬ、入射光の光量をＩ
in、物質Ｍの吸光係数をｋとすると、次式が成立する。 Ｉout／Ｉin＝１−ｋＣΔＬ・・・・・・・・・・・・・・・（１）

【００１９】ここで、図１１（ｂ）に示すように、光路
長を５倍にすると、式（１）の関係は次のように変化す
る。 Ｉout／Ｉin＝（１−ｋＣΔＬ）⁵ ・・・・・・・・・・・・（２）

【００２０】これは、例えば、図１１（ａ）に示す入射
光量Ｉinが１０のときに、その透過光量が９であるとす
ると、図１１（ｂ）に示す場合には、入射光量１０に対
して透過光量が５．９となること、すなわち、Ｉout／
Ｉin＝０．９⁵となることである。

【００２１】したがって、任意の距離Ｌに対する入射光
量と透過光量の関係は、式（１）を積分して、 ｌｏｇ（Ｉout／Ｉin）＝（−ｋＣＬ）・ ・・・・・・・・（３） となる。この式（３）を変形すると、 Ｉout＝Ｉin×ｅｘｐ（−ｋＣＬ）・・・・・・・・・・・・（４） となる。

【００２２】これから判るように、入射光量Ｉin、吸光
係数ｋおよび光路長Ｌが一定であるなら、透過光量Ｉou
tを測定することにより、物質Ｍの濃度変化を測定する
ことができる。また、透過光量に代えて物質Ｍで反射さ
れる反射光を測定しても、上述の場合と全く同様の原理
で、物質Ｍの濃度変化を測定することができる。上記物
質Ｍが血液である場合、上記濃度変化を測定すること
は、血液の脈動を測定すること、すなわち、血流量を測
定することである。

【００２３】図１２は、人の血管部分に外部から光を照
射したときの吸光度の分布の一例を示す説明図である。
この図において、Ｉ₂は組織による吸光成分、Ｉ₃は静脈
血による吸光成分、Ｉ₄は動脈血による吸光成分であ
る。ここで、組織による吸光成分Ｉ₂は組織濃度が変化
しないため一定である。また、静脈血による吸光成分Ｉ
₃も一定である。これは、静脈には脈動がなく、濃度変
化がないためである。図１３は、体内各部における血圧
の一例を示すグラフである。この図からわかるように、
心臓から送り出された血液の脈動は、体内を進むにつれ
て次第になくなり、静脈においては完全に消えている。
一方、動脈血による吸光成分Ｉ₄（図１２参照）は、脈
拍に対応した濃度変化があるため、吸光度が変化する。
したがって、血管に光を照射して、その透過光または反
射光の光量を測定すると、そこには、各成分Ｉ₂〜Ｉ₄が
含まれていることになる。なお、静脈血による吸光成分
Ｉ₃と動脈血による吸光成分Ｉ₄の合計を１００％とすれ
ば、そこに占める動脈血による吸光成分Ｉ₄の割合は１
％〜２％であり、残りの９８％〜９９％は静脈血による
吸光成分Ｉ₃である。

【００２４】２．弾性係数の指標 物の弾性係数は、押圧力を変位で除算したものである。
人が指先で物を押すと、指の内圧が高くなり血流量が減
少するので、血流量の変化は押圧力と一定の関係があ
る。したがって、血流量と変位に基づいて物の弾性係数
を求めることができる。この場合、組織による吸光成分
Ｉ₂は、組織濃度が押圧の前後でほとんど変化しないた
め、略一定とみなせるが、静脈血による吸光成分Ｉ₃と
動脈血による吸光成分Ｉ₄は、血流量が減少するため変
化する。本発明はこの点に着目してなされたものであ
り、血管に光を照射して反射光を受光しその光量変化を
測定することによって、押圧力を間接的に計測し、これ
と変位に基づいて弾性係数を算出するものである。

【００２５】受光光量には、静脈血の血流容量に応じた
静脈血成分と動脈血の血流容量に応じた動脈血成分とが
存在する。このため、受光光量の直流成分は、動脈血成
分の平均値と静脈血成分とを加算したものになり、一
方、受光光量の交流成分は、動脈血成分の振幅値とな
る。ここで、動脈血成分は心拍に同期したものであるた
め、交流成分は被験者の心理状態によって変動する。例
えば、緊張した状態では心拍が強くなるため交流成分が
大きくなり、逆に、リラックスした状態では交流成分が
小さくなる傾向がある。一方、静脈血成分は、被験者の
心理状態に影響されないが、被験者のおかれている環境
温度等によって変動する。このため、夏と冬あるいは昼
と夜では直流成分が変動する。

【００２６】ところで、上述したように静脈血による吸
光成分Ｉ₃は動脈血による吸光成分Ｉ₄の略５０倍〜１０
０倍あるので、受光光量の直流成分に占める動脈血成分
は極めて小さい。したがって、受光光量の直流成分を押
圧力の指標とすれば、心理的な影響を受けずに押圧力を
計測できる。また、交流成分と比較して大きなレベルで
検出することができるのでＳ／Ｎもよい。このため、本
実施形態にあっては、押圧力の指標として受光光量の直
流成分を用いている。

【００２７】Ｂ．機能構成 次に、以下に述べる各実施形態の機能構成を図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わる弾性
係数測定装置の機能ブロック図である。図においてｆ１
は、受光信号検出手段であって、手指の指尖部に光を照
射したときに得られる反射光を受光して受光信号を検出
する。また、ｆ２は閾値算出手段であって、前記指尖部
に圧力が加えられていないときの前記受光信号と、前記
指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号とに
基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準と
なる閾値を算出する。なお、閾値算出手段ｆ２は、受光
信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納し
た校正テーブルｆ９を参照して、指尖部に圧力が加えら
れていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力
が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブル
に格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられ
る圧力の関係と対応付け、前記受光信号をグレーディン
グする際の基準となる閾値を算出してもよい。

【００２８】また、ｆ３は閾値テーブルであって、閾値
算出手段ｆ２によって算出された閾値を格納する。ま
た、ｆ４は押圧情報生成手段であって、受光信号と前記
閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングする
ことにより、指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生
成する。

【００２９】また、ｆ５は動き検出手段であって、指尖
部の動きを検出する。またｆ６は変位情報算出手段であ
って、指尖部の変位を算出する。例えば、指尖部で対象
物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検
出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の
移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基
づいて算出する。また、ｆ７は、弾性係数算出手段であ
って、測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報と
に基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する。なお、
弾性係数算出手段ｆ７は、基準変位情報記憶手段ｆ１０
に記憶された基準変位情報を参照して、前記変位情報を
前記基準変位情報と比較し、前記変位情報が前記基準変
位情報に達した時刻を前記測定時刻としてもよい。ま
た、弾性係数算出手段ｆ７は、基準押圧情報記憶手段ｆ
１１に記憶された基準押圧情報を参照して、前記押圧情
報を前記基準押圧情報と比較し、前記変位情報が前記基
準変位情報に達した時刻を前記測定時刻としてもよい。

【００３０】また、ｆ８は告知手段であって、前記弾性
係数算出手段ｆ７によって算出された前記弾性係数を告
知する。これにより、使用者は対象物の弾性係数を知る
ことができる。

【００３１】Ｃ．第１実施形態 １．第１実施形態の構成 以下、図面を参照して本発明の第１実施形態の構成を説
明する。 １−１：第１実施形態の外観構成 図２は、第１実施形態に係わる弾性係数測定装置の外観
構成の例を示す説明図である。図２に示すように、弾性
係数測定装置は、腕時計構造を有する装置本体１００、
この装置本体１００に接続されたケーブル１０１、およ
び検出部１から構成されている。

【００３２】装置本体１００には、腕時計の１２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１０３が取り付けられている。この
装置本体１００は、このリストバンド１０３によって使
用者の腕から着脱自在となっている。リストバンド１０
３の装置本体１００側には、腕時計の１２時方向に圧力
センサ１１０が設けられている。圧力センサ１１０はシ
ート状の形状をしており、感圧導電性素材と電極を組み
合わせて構成されている。

【００３３】また、検出部１は、センサユニット１０２
とリング状のセンサ固定用バンド１０４から構成されて
おり、指の指尖部に装着されている。なお、センサユニ
ット１０２には、加速度センサ９および発光部と受光部
が一体化された脈波波検出部１０が収納されている（い
ずれも図示せず）。この場合、センサユニット１０２
は、指の爪の上に位置しているので、指球で物に触れた
り物を把持する際に邪魔にならない。したがって、この
例によれば、自然な感覚で対象となる物の弾性係数を検
出することが可能となる。

【００３４】一方、腕時計の６時の方向の表面側には、
コネクタ部１０５が設けられている。このコネクタ部１
０５にはケーブル１０１の端部に設けられたコネクタピ
ース１０６が着脱自在に取り付けられており、コネクタ
ピース１０６をコネクタ部１０５から外すことにより、
本装置を通常の腕時計やストップウオッチとして用いる
ことができる。また、コネクタ部１０５には、パーソナ
ルコンピュータとの通信コネクタ（図示せず）を接続で
きるようになっている。この通信コネクタにはＬＥＤと
フォトトランジスタが組み込まれている。また、腕時計
の装置本体１００の内部には、後述するように光通信の
ための赤外線インターフェイス部が設けられている。な
お、コネクタ部１０５を保護する目的から、ケーブル１
０１とセンサユニット１０２をコネクタ部１０５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、コネクタピース１０６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。

【００３５】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１０５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１０５が装置本体１００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、使用者が使用中に
転んだとしても手の甲がコネクタ部１０５にぶつからな
い。

【００３６】また、装置本体１００は樹脂製の時計ケー
ス１０７を具備している。時計ケース１０７の表面に
は、現在時刻や日付に加えて、弾性係数をデジタル表示
するための液晶表示部１０８が設けられている。この液
晶表示部１０８は、第１〜第３のセグメント表示領域
（図示せず）およびドット表示領域から構成されてい
る。第１のセグメント領域には日付，曜日，現在時刻な
どが表示され、第２のセグメント領域には各種の時間測
定を実施するにあたって経過時間などが表示され、ま
た、第３のセグメント領域には弾性係数の測定において
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，ストップウォッチとして使用するためのモー
ド，弾性係数測定装置として使用するための弾性係数検
出モードなどがある。

【００３７】１−２：第１実施形態の電気的構成 次に、弾性係数測定装置の電気的構成を図３を参照して
説明する。図３は、第１実施形態に係わる弾性係数測定
装置のブロック図である。図３において、２，３，１１
はＡ／Ｄ変換部であって、これらによって、脈波検出部
９からの受光信号ＬＳ、圧力センサ１１０からの圧力信
号ＰＳ、加速度センサ１０からの加速度信号ＡＳが、デ
ジタルデータに各々変換される。この例にあっては、デ
ジタルデータに変換された受光信号ＬＳを受光レベル情
報ＬＪと、デジタルデータに変換された圧力信号ＰＳを
圧力情報ＰＪと、デジタルデータに変換された加速度信
号ＡＳを加速度情報ＡＪと称する。なお、押圧力の指標
である受光レベル情報ＬＪの直流成分は相対的なもので
足りるため、圧力センサ１１０は絶対値を検出するよう
な厳密なものでなくともよく、相対値を検出できれば足
りる。

【００３８】また、４はＣＰＵ（中央演算処理装置）で
あって、バスを介して本装置各部を制御する。５はＲＡ
Ｍ（ランダムアクセスメモリ）であって、押圧情報ＯＪ
を検出する際に用いられる校正テーブル５０、押圧情報
ＯＪのグレーディングして弾性係数を求める際に用いら
れる押圧情報閾値テーブル５１、および各種のデータを
格納するデータレジスタ５２等から構成される。なお、
ＣＰＵ４は、受光信号ＬＳをグレーティングして押圧情
報ＯＳを生成する際の基準となる閾値を算出し、当該閾
値を用いて押圧情報ＯＳを生成する。また、ＣＰＵ４は
加速度情報ＡＪを二重積分して変位情報Ｘを生成し、こ
の変位情報Ｘと押圧情報ＯＪに基づいて弾性係数を算出
する。また、６はＲＯＭ（リードオンリメモリ）であ
り、そこにはＣＰＵ４において用いられる制御用プログ
ラムの他、測定時刻を特定するための基準変位情報Ｘｒ
が格納される。７は表示制御回路であって、ＣＰＵ４に
よって転送される表示データに基づいて、弾性係数や時
間情報を液晶表示部１０８に表示する。８は赤外線イン
ターフェース部であって、パーソナルコンピュータＰＣ
との間で通信を行う。

【００３９】ここで、上述した機能構成（図１参照）と
第１実施形態の構成の関係について説明する。まず、脈
波検出部９は受光信号検出手段ｆ１に相当する。また、
ＣＰＵ４によって閾値，押圧情報，変位情報および弾性
係数が生成されるから、ＣＰＵ４は、閾値算出手段ｆ
２、押圧情報生成手段ｆ４，変位情報検出手段ｆ６およ
び弾性係数算出手段ｆ７に各々相当する。また、押圧情
報閾値テーブル５１には押圧情報を生成する際の閾値が
格納されるから、押圧情報閾値テーブル５１は閾値テー
ブルｆ３に相当する。また、校正テーブル５０は校正テ
ーブルｆ９に相当し、液晶表示部１０８は告知手段ｆ８
に相当する。また、ＲＯＭ６には基準変位情報Ｘｒが記
憶されているので、ＲＯＭ６は基準変位情報記憶手段ｆ
１０に相当する。

【００４０】１−３：脈波検出部の構成 脈波検出部９の詳細な構成を図４に示す回路図を用いて
説明する。図４において、抵抗Ｒ１とＬＥＤは発光部に
相当し、抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰＴは受光部に
相当する。この脈波検出部９に電源電圧Ｖｃｃが印加さ
れると、ＬＥＤから光が照射され、血管や組織によって
反射された後に、フォトトランジスタＰＴによって受光
される。受光量が増加すると、フォトトランジスタＰＴ
のベース電流が増加し、そのコレクタ電圧（受光信号Ｌ
Ｓのレベル）が減少する。ここで、ＬＥＤの発光波長
は、血液中のヘモグロビンの吸収波長ピーク付近に選ば
れる。このため、受光レベルは血流量に応じて変化し、
また、血流量は指に加わる圧力に応じて変化する。した
がって、受光レベル情報ＬＪを検出することによって、
人が物を押圧する際の押圧情報ＯＳを検知することがで
きる。

【００４１】また、ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系（イ
ンジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤが好適であ
る。青色ＬＥＤの発光スペクトルは、例えば４５０ｎｍ
に発光ピークを有し、その発光波長域は、３５０ｎｍか
ら６００ｎｍまでの範囲にある。この場合には、かかる
発光特性を有するＬＥＤに対応させてフォトトランジス
タＰＴとして、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン
系）のフォトトランジスタＰＴを用いればよい。このフ
ォトトランジスタＰＴの受光波長領域は、例えば、主要
感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあっ
て、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。

【００４２】このような青色ＬＥＤとフォトトランジス
タＰＴとを組み合わせると、その重なり領域である３０
０ｎｍから６００ｎｍまでの波長領域において、脈波が
検出される。この場合には、以下の利点がある。

【００４３】まず、外光に含まれる光のうち、波長領域
が７００ｎｍ以下の光は、指の組織を透過しにくい傾向
があるため、外光がセンサ固定用バンド１０４で覆われ
ていない指の部分に照射されても、指の組織を介してフ
ォトトランジスタＰＴまで到達せず、検出に影響を与え
ない波長領域の光のみがフォトトランジスタＰＴに達す
る。一方、３００ｎｍより低波長領域の光は、皮膚表面
でほとんど吸収されるので、受光波長領域を７００ｎｍ
以下としても、実質的な受光波長領域は、３００ｎｍ〜
７００ｎｍとなる。したがって、指を大掛かりに覆わな
くとも、外光の影響を抑圧することができる。

【００４４】また、血液中のヘモグロビンは、波長が３
００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が大
きく、波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して
数倍〜約１００倍以上大きい。したがって、この例のよ
うに、ヘモグロビンの吸光特性に合わせて、吸光特性が
大きい波長領域（３００ｎｍから７００ｎｍ）の光を検
出光として用いると、その検出値は、血量変化に応じて
感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波信号のＳ
／Ｎ比を高めることができる。

【００４５】ところで、指を押圧した場合、押圧力と受
光レベル情報ＬＪの関係には個人差がある。この点につ
いて、図面を参照しつつ説明する。図５は、押圧力と受
光レベル情報ＬＪの直流成分の関係を示したグラフであ
る。なお、黒三角は２１歳の男性（被験者Ａ）、白三角
は４１歳の男性（被験者Ｂ）、黒四角は４４歳の男性
（被験者Ｃ）の測定結果である。また、受光レベル情報
ＬＪの直流成分は、動脈血に同期した血流量の変動に影
響されされないように、カットオフ周波数が十分低い低
域通過フィルタを介して測定したものである。

【００４６】図５に示すように押圧値を２０ｇ／ｃｍ²
から２００ｇ／ｃｍ²まで可変させると、被験者Ａに係
わる直流成分は１．８Ｖから１．４Ｖまで変化し、被験
者Ｂに係わる直流成分は１．４Ｖから０．９５Ｖまで変
化し、被験者Ｃに係わる直流成分は１．０Ｖから０．６
５Ｖまで変化する。このことから、押圧値を増加させる
と受光レベル情報ＬＪの直流成分は単調減少する傾向が
あるものの、被験者によって、変動範囲が異なっている
ことが判る。すなわち、押圧力と受光レベル情報ＬＪの
関係には個人差があるといえる。これは、血管の太さ、
血液中のヘモグロビンの量、または組織の弾性係数等が
各個人によって相違するからである。

【００４７】また、押圧値を増加させると受光レベル情
報ＬＪの直流成分が単調減少するのは、次の理由によ
る。すなわち、指が押圧されると、指の内圧が高まり血
流量が減少しこれに伴いヘモグロビンによる吸光が減少
する。このため、受光部に入射する反射光の光量が増加
し、受光レベル情報ＬＪが減少するからである。

【００４８】ところで、上述したように受光レベル情報
ＬＪの交流成分は、被験者の心理状態によって変動し、
またその直流成分は被験者のおかれている環境温度等に
よって変動する。したがって、同一個人であっても押圧
力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人内差が存在す
る。

【００４９】本実施形態は、受光レベル情報ＬＪの直流
成分に基づいて弾性係数をグレーティングするものであ
るが、上述したように押圧力と受光レベル情報ＬＪの関
係には個人間差と個人内差が存在するから、ここで得ら
れる押圧情報ＯＪは相対的なものとなる。また、グレー
ティングを行う際には、何らかの閾値が必要となるが、
上述したように押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には
個人間差と個人内差が存在するから、押圧情報ＯＳを計
測する度に受光レベル情報ＬＪを校正する必要がある。
上述した圧力センサ１１０はこのために設けられてい
る。

【００５０】２．第１実施形態の動作 次に、第１実施形態の動作を図面を参照しつつ説明す
る。この例にあっては、左手首の橈骨動脈上の皮膚をセ
ンサユニット１０２を装着した右手の指で押圧し、血管
の弾性係数を測定するものとする。図６は、指で押圧す
る様子を示したものである。同図（ａ）に示すように、
指尖部で橈骨動脈Ｄの上の皮膚を触れた状態では、橈骨
動脈Ｄは、変形していないが、押圧力を加えると、同図
（ｂ）に示すように橈骨動脈Ｄは変形する。ここで、橈
骨動脈Ｄの動脈硬化が進んでいるならば、同じ押圧力を
加えたとしても橈骨動脈Ｄの変形の程度は小さい。一
方、動脈硬化の程度が軽い場合には、血管が柔らかいの
で、橈骨動脈Ｄが大きく変形する。

【００５１】ここで、図７に示す機械的な等価回路を用
いて、この点を説明する。図において、Ｋ１は橈骨動脈
Ｄの弾性係数、Ｋ２は橈骨動脈Ｄから皮膚までの組織に
係わる弾性係数、また、Ｘ１は橈骨動脈Ｄの変位、Ｘ２
は皮膚の変位、Ｆは押圧力である。脈診においては、皮
膚の上から橈骨動脈Ｄが透けて見えるような手首の部分
を検出部位とするから、橈骨動脈Ｄと皮膚の間の組織は
少ない。したがって、Ｋ２の値はＫ１の値に比較して非
常に小さく、また、Ｘ１とＸ２の差は極わずかである。
このため、Ｋ２は無視することができ、また、Ｘ１＝Ｘ
２としてもよい。この結果、血管の弾性係数Ｋ１は次式
によって算出される。 Ｋ１＝Ｆ／Ｘ２

【００５２】以下、順を追って第１実施形態の動作を説
明する。 校正テーブルの生成 図３に示す弾性係数測定装置にあっては、押圧情報ＯＪ
の計測を行うのに先立ち、校正テーブル５０の生成が行
われる。まず、使用者が装置本体１００を操作して弾性
係数検出モードを選択すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部
１０８に「指バンドを装着し、用意ができたらボタンを
押してください。」とのメッセージを表示させる。使用
者がメッセージに促され、脈波検出部９を指の指尖部に
装着しボタンを押すと、ＣＰＵ４は、ボタン操作を検出
した後、液晶表示部１０８に「腕時計をはずし、用意が
できたらボタンを押してください。」とのメッセージを
液晶表示部１０８に表示させる。

【００５３】使用者がこれに従って装置本体１００を腕
からはずしボタンを押すと、ＣＰＵ４は、これを検出し
た後、デジタルフィルタの演算を実行して受光レベル情
報ＬＪからその直流成分を求める。そして、受光レベル
情報ＬＪの直流成分をデータレジスタ５２に記憶する。
この場合、指には圧力が加えられていないから、記憶す
る受光レベル情報ＬＪの直流成分はその最大値Ｌmaxを
示す。この後、ＣＰＵ４は「指でパットをゆっくり押し
込んでください。」とのメッセージを液晶表示部１０８
に表示させる。そして、使用者がメッセージに促され、
指に力を徐々に込めて圧力センサ１１０を押圧すると、
ＣＰＵ４は、刻々と変化する圧力情報ＰＪと受光レベル
情報ＬＪの直流成分との関係を校正テーブル５０に格納
する。

【００５４】押圧情報閾値テーブルの生成 そして、所定時間が経過すると、ＣＰＵ４は、液晶表示
部１０８に「これ以上力は入りませんか。」とのメッセ
ージを液晶表示部１０８に表示させる。これにより使用
者は、圧力センサ１１０を最大圧力で押圧する。このと
き、圧力レベルの最大値Ｐmaxと直流成分の最小値Ｌmin
とが検出され、これらの値はデータレジスタ５２に記憶
される。

【００５５】次に、ＣＰＵ４は、データレジスタ５２か
ら圧力レベルの最大値Ｐmaxを読み出し、グレーテイン
グの数に応じて最大値Ｐmaxを等分割し、押圧情報ＯＪ
の各閾値を求める。例えば、最大値Ｐmax＝２００ｇ／
ｃｍ²とし、５段階のグレーテイングを行うものとすれ
ば、押圧情報ＯＪの各閾値は０，４０，８０，１２０，
１６０ｇ／ｃｍ²となる。

【００５６】この後、ＣＰＵ４は、校正テーブル５０を
参照して、押圧情報ＯＪの各閾値に対応する受光レベル
情報ＬＪを各々求め、これらの値を受光レベル情報ＬＪ
の各閾値として押圧情報閾値テーブル５１に格納する。
すなわち、圧力が加えられていないときの受光レベル情
報ＬＪと最大圧力が加えられたときの受光レベル情報Ｌ
Ｊを、校正テーブル５０に格納されている受光レベル情
報ＬＪと押圧力との関係と対応付け、前記受光レベル情
報ＬＪをグレーディングする際の基準となる閾値を求め
ている。

【００５７】弾性係数の算出 次に、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出する処理につい
て説明する。上述した押圧情報閾値テーブル５１の生成
が終了すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「腕に
本体をバンドで固定し、ボタンを押してください。」と
のメッセージを表示させる。使用者がメッセージに促さ
れ、リストバンド１０３を腕に巻きつけて装置本体１０
０を固定しボタンを押すと、ＣＰＵ４はこれを検出し
て、液晶表示部１０８に「測定モード中」とのメッセー
ジを表示させる。

【００５８】この後、使用者がセンサユニット１０２を
装着した右手の指尖部で、左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に
触れると、ＣＰＵ４はこのことを検知する。具体的に
は、ＣＰＵ４が、受光レベル情報ＬＪをその最大値Ｌma
xと比較し、受光レベル情報ＬＪが最大値Ｌmaxを下回っ
た時刻ｔ１を指尖部が左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れ
た時点として検知する。するとＣＰＵ４は、この時刻ｔ
１から、加速度情報ＡＪの二重積分処理を開始し、変位
情報Ｘを生成する。この意味において、指尖部が橈骨動
脈Ｄ上の皮膚に触れた時点は、検出時刻ｔ１となる。

【００５９】ところで、押圧力によって橈骨動脈Ｄは変
形するが、変位Ｘが余りに小さいと、測定された変位Ｘ
に占めるの誤差の割合が大きくなり、橈骨動脈Ｄの弾性
係数Ｋ１を正確に算出することができない。また、変位
Ｘが余りに大きいと、橈骨動脈Ｄが橈骨に押し当てられ
てしまい、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を正確に算出する
ことができない。そこで、本実施形態にあっては、橈骨
動脈Ｄの弾性係数Ｋ１が適切に検出できる変位を基準変
位情報Ｘｒとして予め定め、変位Ｘが基準変位情報Ｘｒ
と一致した時点で弾性係数Ｋ１の算出を行っている。

【００６０】具体的には、ＣＰＵ４が、変位情報Ｘと基
準変位情報Ｘｒとを比較し、変位情報Ｘが基準変位情報
Ｘｒと一致した時刻ｔ２を検知する。そして、受光レベ
ル情報ＬＪに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を参照
して、時刻ｔ２における押圧情報ＯＪを算出する。

【００６１】次に、ＣＰＵ４は、「Ｋ１＝ＯＪ／Ｘｒ」
を演算して弾性係数Ｋ１を求める。この場合、Ｘｒは予
め定められているので、Ｘｒを考慮して押圧情報閾値テ
ーブル５１に格納する閾値を設定すれば、押圧情報ＯＪ
を弾性係数Ｋ１として扱うことができる。弾性係数Ｋ１
は、押圧情報ＯＪと同様にグレーテイングされるから、
この例では、５段階のグレーディングとなる。なお、グ
レーティングされた弾性係数Ｋ１の値を小さいものから
順に、Ｋ11,Ｋ12,…,Ｋ15と表すものとする。

【００６２】動脈硬化の告知 次に、ＣＰＵ４は、弾性係数Ｋ１に基づいて動脈硬化の
程度を告知する。具体的には、弾性係数Ｋ１がＫ11であ
れば「柔らかい」と、Ｋ12であれば「やや柔らかい」
と、Ｋ13であれば「普通」と、Ｋ14であれば「やや硬
い」と、Ｋ15であれば「硬い」といった文字で液晶表示
部１０８に測定結果が表示される。この場合、表示制御
回路７には、弾性係数Ｋ１の値Ｋ11〜Ｋ15と関連づけれ
て「柔らかい、やや柔らかい、普通、やや硬い、硬い」
といった文字フォントが格納されており、ＣＰＵ４から
弾性係数Ｋ１が転送されると、その値に応じた文字フォ
ントが液晶表示部１０８に出力されるようになってい
る。

【００６３】このように、第１実施形態によれば、指尖
部に装着した脈波検出部９を用いて押圧情報ＯＪを検出
し、予め定められた基準変位に達した時点で押圧情報Ｏ
Ｊと基準変位情報Ｘｒに基づいて弾性係数Ｋ１を算出し
たので、簡易な構成で動脈硬化の程度を知ることができ
る。

【００６４】また、基準変位情報Ｘｒを橈骨動脈Ｄの弾
性係数Ｋ１が適切に検出できるように定めたから、使用
者が皮膚を押圧する際に微妙な調整を必要としない。こ
れにより、機器の操作に不慣れな使用者であっても簡単
に弾性係数Ｋ１を測定することができ、動脈硬化の程度
を知ることができる。

【００６５】Ｄ．第２実施形態 １．第２実施形態の構成 第２実施形態の外観構成は、図２に示す第１実施形態の
ものと同様である。また、第２実施形態の電気的構成
は、ＲＯＭ６とデータレジスタ５２に格納される内容、
および押圧情報閾値テーブル５１の替わりに変位情報閾
値テーブル５１’を用いる点を除いて、図３に示す第１
実施形態の電気的構成と同様である。

【００６６】以下、相違点について説明する。第１実施
形態においては、基準変位情報Ｘｒを予めＲＯＭ６に格
納しておき、基準変位情報Ｘｒと変位情報Ｘとを比較し
て、両者が一致したことを検知し、この時の押圧情報Ｏ
Ｊと基準変位情報Ｘｒから橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を
算出した。

【００６７】これに対して、第２実施形態では、基準変
位情報Ｘｒの替わりに基準押圧情報Ｐｒがデータレジス
タ５２に格納される。基準押圧情報Ｐｒは、受光レベル
情報ＬＪで表され、測定時刻ｔ２を特定するために用い
られる。具体的には、皮膚に対する押圧力Ｆが基準押圧
情報Ｐｒと一致した時点で橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１の
測定が行われるようになっている。この意味において、
データレジスタ５２は基準押圧情報記憶手段ｆ１１とし
て機能する（図１参照）。

【００６８】ところで、脈波波形の直流成分による押圧
力Ｆの計測にあっては、指の内圧変化を血流量で検出す
るので、押圧力Ｆがあるレベルを越えると検出部位近傍
の血液がほとんどなくなってしまい、押圧力Ｆを正確に
検出することが難しくなる。一方、橈骨動脈Ｄの弾性係
数Ｋ１は押圧力Ｆと変位情報Ｘによって算出されること
は上述した通りである。したがって、弾性係数Ｋ１を的
確に算出しようとすれば、押圧力Ｆが正確な測定が行え
る範囲にあることが必要である。

【００６９】上記した基準押圧情報Ｐｒは、このことを
考慮して算出される。この例にあっては、校正テーブル
５０を作成する際に計測される押圧力の最大値に基づい
て、ＣＰＵ４はその５０％の押圧力に対応する受光レベ
ル情報ＬＪを求め、これを基準押圧情報Ｐｒとして用い
ている。

【００７０】また、変位情報閾値テーブル５１’には、
変位情報Ｘをグレーディングするための閾値が格納され
ている。この例にあっては、変位情報Ｘを５段階にグレ
ーディングするため、４つの閾値を用いる。変位情報Ｘ
をグレーディングするのは、以下の理由による。すなわ
ち、弾性係数Ｋ１は、「Ｋ１＝Ｆ／Ｘ」によって算出さ
れるが、本実施形態にあっては、測定時刻における押圧
力Ｆは一定であるので、変位情報Ｘをグレーティングす
ることによって、弾性係数Ｋ１をグレーティングできる
からである。

【００７１】２．第２実施形態の動作 以下、図面を参照して第２実施形態の動作を説明する。 校正テーブルの生成 まず、校正テーブル５０が作成されるが、この動作は第
１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略す
る。

【００７２】基準押圧情報の生成 ＣＰＵ４は、校正テーブル５０にアクセスして、受光レ
ベル情報ＬＪの最大値Ｌmaxと最小値Ｌminを読に出し、
次式に基づいて中間値Ｌ50%を算出する。 Ｌ50%＝（Ｌmax＋Ｌmin）／２ そして、中間値Ｌ50%を基準押圧情報Ｐｒとしてデータ
レジスタ５２に格納する。

【００７３】変位情報閾値テーブルの生成 次に、ＣＰＵ４は、変位情報Ｘをグレーディングするた
めの閾値を、ＲＯＭ６に格納されている弾性係数Ｋ１の
各閾値と基準押圧情報Ｐｒに基づいて算出し、これを変
位情報閾値テーブル５１’に格納する。この場合、弾性
係数Ｋ１の各閾値は、「柔らかい、やや柔らかい、普
通、やや硬い、硬い」といったグレーディングができる
ように選定されている。ここで、「柔らかい」と「やや
柔らかい」を判別するための閾値をＫａ、「やや柔らか
い」と「普通」を判別するための閾値をＫｂ、「普通」
と「やや硬い」を判別するための閾値をＫｃ、「やや硬
い」と「硬い」を判別するための閾値をＫｄとすると、
変位情報Ｘの閾値Ｘａ，Ｘｂ，…Ｘｄは、Ｘａ＝Ｐｒ／
Ｋａ、Ｘｂ＝Ｐｒ／Ｋｂ、Ｘｃ＝Ｐｒ／Ｋｃ、Ｘｄ＝Ｐ
ｒ／ＫｄをＣＰＵ４が演算することによって算出され
る。

【００７４】弾性係数の算出 次に、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出する処理につい
て説明する。上述した変位情報閾値テーブル５１’の生
成が終了すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「腕
に本体をバンドで固定し、ボタンを押してください。」
とのメッセージを表示させる。使用者がメッセージに促
され、リストバンド１０３を腕に巻きつけて装置本体１
００を固定しボタンを押すと、ＣＰＵ４はこれを検出し
て、液晶表示部１０８に「測定モード中」とのメッセー
ジを表示させる。

【００７５】この後、使用者がセンサユニット１０２を
装着した右手の指尖部で、左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に
触れると、ＣＰＵ４はこのことを検知する。具体的に
は、ＣＰＵ４が、受光レベル情報ＬＪをその最大値Ｌma
xと比較し、受光レベル情報ＬＪが最大値Ｌmaxを下回っ
た時刻ｔ１を指尖部が左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れ
た時点として検知する。するとＣＰＵ４は、この時刻ｔ
１から、加速度情報ＡＪの二重積分処理を開始し、変位
情報Ｘを生成する。この意味において、指尖部が橈骨動
脈Ｄ上の皮膚に触れた時点は、検出時刻ｔ１となる。

【００７６】この後、指尖部によって橈骨動脈Ｄが徐々
に押圧されていくと、ＣＰＵ４は、刻々と変化する受光
レベル情報ＬＪと基準押圧情報Ｐｒ（中間値Ｌ50%）と
を比較し、両者が一致した際の変位情報Ｘを取得する。
次に、ＣＰＵ４は、変位情報閾値テーブル５１を参照し
て、取得した変位情報Ｘをグレーディングし、弾性係数
Ｋ１を生成する。なお、グレーティングされた弾性係数
Ｋ１は、第１実施形態と同様に、その値を小さいものか
ら順に、Ｋ11,Ｋ12,…,Ｋ15と表すものとする。

【００７７】動脈硬化の告知 次に、ＣＰＵ４は、弾性係数Ｋ１に基づいて動脈硬化の
程度を告知する。具体的には、弾性係数Ｋ１がＫ11であ
れば「柔らかい」と、Ｋ12であれば「やや柔らかい」
と、Ｋ13であれば「普通」と、Ｋ14であれば「やや硬
い」と、Ｋ15であれば「硬い」といった文字で液晶表示
部１０８に測定結果が表示される。この場合、表示制御
回路７には、弾性係数Ｋ１の値Ｋ11〜Ｋ15と関連づけれ
て「柔らかい、やや柔らかい、普通、やや硬い、硬い」
といった文字フォントが格納されており、ＣＰＵ４から
弾性係数Ｋ１が転送されると、その値に応じた文字フォ
ントが液晶表示部１０８に出力されるようになってい
る。

【００７８】このように、第２実施形態によれば、押圧
情報ＯＪが基準押圧情報Ｐｒと一致した時点で、橈骨動
脈Ｄの弾性係数Ｋ１を測定するから、押圧力Ｆを正確に
計測することができ、弾性係数Ｋ１を高い精度で測定す
ることが可能となる。

【００７９】Ｅ．変形例 本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではな
く、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。 (1)上述した各実施形態に係わる弾性係数測定装置で
は、弾性係数の測定の対象として橈骨動脈Ｄを一例とし
て説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、どのような物を対象として弾性係数を測定してもよ
い。例えば、医師は患者の体を押圧する触診を行うが、
この場合に上述した弾性係数測定装置を触診装置として
使用することができる。具体的には、受光信号検出手段
と動き検出手段を設けた手指の指尖部で、患者の生体の
検出部位を押圧し、弾性係数算出手段によって、測定時
刻における押圧情報と変位情報とに基づいて検出部位の
弾性係数を算出すればよい。これにより、患部のむくみ
やこわばりの程度を客観的に知ることができ、腹診等を
より正確に行うことが可能となる。また、食品関連の分
野にも弾性係数測定装置は応用することができ、例え
ば、うどんの生地やそばの生地の弾性を計測することが
可能であり、従来、耳たぶのような弾力といった表現を
していたものを定量化することもできる。

【００８０】(2)上述した各実施形態において、変位情
報Ｘは加速度センサ１０によって検出される加速度情報
ＡＪを二重積分することによって算出したが、本発明は
これに限定されるものではなく、ポテンショメータによ
って変位情報Ｘを直接検出してもよい。また、加速度セ
ンサ１０の替わりに速度センサを用い、これによって検
出される速度情報を積分して変位情報Ｘを算出してもよ
い。

【００８１】(3)また、上述した各実施形態において
は、加速度センサ１０は爪の上に配置されるセンサユニ
ット１０２に設けられていたが（図２参照）、図８に示
すように指尖部の腹の部分にセンサユニット１０２を設
けるようにしてもよい。この場合には、上述した各実施
形態と比較して、物に触れる際の自然な感覚が多少犠牲
になるが、変位情報Ｘを正確に検出することが可能にな
る。

【００８２】(4)また、上述した各実施形態において
は、押圧する指の角度によって、変位方向が相違し誤差
が生ずるが、実際の変位とセンサで検出される変位との
関係を補正テーブルに格納しておき、この補正テーブル
を参照して、変位情報を補正するようにしてもよい。ま
た、補正テーブルの替わりに補正式を用いてもよい。こ
の場合、補正式の係数は、変位情報Ｘを代入すると補正
された変位情報が算出されるように係数が実測によって
算出される。

【００８３】(5)また、上述した各実施形態において、
受光レベル情報ＬＪの直流成分は、相対的なもので足り
るため、圧力センサ１０３は厳密なものでなくともよい
ことを前提に説明したが、精密に圧力を測定できる圧力
センサ１０３を使用して受光レベル情報ＬＪと押圧力の
関係を校正テーブル５０に予め格納し、押圧情報ＯＪを
絶対圧として検出してもよい。

【００８４】(6)また、上述した各実施形態において、
押圧力の指標として受光レベルの直流成分を用いたが、
その替わりに動脈血成分に対応する受光レベルの交流成
分を用いてもよい。具体的には、ＣＰＵ４によって受光
信号ＬＳの高域周波数成分を交流成分として分離し、交
流成分と押圧力の関係を校正テーブル５０に格納し、こ
れに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を生成すればよ
い。この場合には、被験者のおかれている環境の影響を
受けることなく押圧力を定量化することができる。ま
た、受光レベルの直流成分と交流成分の比を押圧力の指
標としてもよい。この場合には、上記比をＣＰＵ４で算
出し、比と押圧力の関係を校正テーブル５０に格納し、
これに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を生成すれば
よい。さらに、受光レベルの直流成分と交流成分といっ
たように、各種の指標を適宜組み合わせて使用してもよ
く、要は受光レベルに基づいて得られる指標であればど
のようなものであってもよい。

【００８５】(7)また、上述した各実施形態では、校正
テーブル５０を参照して、押圧情報ＯＪを生成する際の
基準となる各閾値を算出したが、これを参照することな
く各閾値を求めてもよい。この場合には、指に圧力が加
えられていないときの受光レベル情報ＬＪ（最大値Ｌma
x）と最大圧力が加えられたときの受光レベル情報ＬＪ
（最小値Ｌmin）との間を、必要とされるグレーティン
グの数に応じて分割し、これを各閾値として押圧情報閾
値テーブル５１に格納すればよい。この変形例では、受
光レベル情報ＬＪの最小値Ｌminと最大値Ｌmaxを求める
ことができれば押圧力をグレーディングできるので、圧
力センサ１１０を省略し、指で何も押圧していない場合
の受光レベル情報ＬＪを最大値Ｌmaxとして検出し、指
で物を最大圧力で押圧した場合の受光レベル情報ＬＪを
最小値Ｌminとして検出すればよい。

【００８６】(8)また、上述した各実施形態において
は、受光レベル情報ＬＪの直流成分はＣＰＵ４で求める
こととしたが、脈波検出部９とＡ／Ｄ変換部２の間に低
域通過フィルタを設け、その直流成分を直接デジタル信
号に変換するようにしてもよい。また、押圧力の指標と
して、受光レベル情報ＬＪの交流成分を用いる場合に
は、脈波検出部９とＡ／Ｄ変換部２の間に高域通過フィ
ルタとアンプを設ければよい。この場合には、Ａ／Ｄ変
換部２のダイナミックレンジを有効に活用し、高いＳ／
Ｎで交流成分を押圧情報ＯＪとして用いることができ
る。

【００８７】(9)また、上述した各実施形態において、
ＣＰＵ４は橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出した。とこ
ろで、弾性係数Ｋ１は橈骨動脈Ｄに血液が流れている状
態で検出されるから、弾性係数Ｋ１は血管内の平均血圧
を含めた直流的な弾性係数の他、血流によって生じる内
圧変化を含めた交流的な弾性係数を包含している。した
がって、弾性係数Ｋ１の時間変化は、脈波波形を表して
おり、これをＣＰＵ４によって検出してもよい。この場
合には、基準変位情報Ｘｒと基準変位Ｘとが一致した時
点、あるいは基準押圧情報Ｐｒと押圧情報ＯＳとが一致
した時点のみで弾性係数Ｋ１を算出するのではなく、受
光レベル情報ＬＪに基づいて指尖部が皮膚に触れている
ことが検出されている期間中、弾性係数Ｋ１の検出を継
続し、その交流成分をＣＰＵ４で抽出し、これを脈波波
形として出力すればよい。

【００８８】(10)また、上述した各実施形態において
は、液晶表示部１０８を告知手段の一例として説明した
が、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。

【００８９】まず、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目的でな
されるものなどがある。例えば、ブザー、圧電素子、ス
ピーカが該当する。また、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。例えば、
音高、音量、音色、音声、音楽の種類（曲目など）であ
る。

【００９０】次に、視覚に訴える告知手段が用いられる
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。例え
ば、ディスプレイ装置、ＣＲＴ（陰極線管表示装置），
ＬＣＤ（液晶表示ディスプレー）、プリンタ、Ｘ−Ｙプ
ロッタ、ランプなどがある。なお、特殊な表示装置とし
て眼鏡型のプロジェクターがある。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。例
えば、数値の告知におけるデジタル表示，アナログ表示
の別、グラフによる表示、表示色の濃淡、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、円グラフ、フェイスチャート等である。６個のグ
レード付けを想定すれば、フェースチャートは例えば、
図９に示すものとなる。例えば、弾性係数測定装置を触
診装置として使用する場合には、検出部位の弾性係数を
グレーディングして、「こわばりがある」、「ややこわ
ばりがある」、「普通」、「やや柔らかい」、「柔らか
い」といった文字をＬＣＤ等に表示してもよい。また、
この場合、「こわばりがある」に記号Ａを、「ややこわ
ばりがある」に記号Ｂを、「普通」に記号Ｃを、「やや
柔らかい」に記号Ｄを、「柔らかい」に記号Ｅを対応さ
せ、これらの記号をＬＣＤ等に表示してもよい。

【００９１】次に、触覚に訴える告知手段は、警告の目
的で使用されることがあると考えられる。そのための手
段として以下のようなものがある。まず、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電気的刺激がある。ま
た、腕時計等の携帯機器の裏から突起物（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
突起物によって刺激を与える機械的刺激がある。次に、
嗅覚に訴える告知手段は、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、マイクロポン
プなどが最適である。

【００９２】(11)上述した各実施形態において脈波検出
部９は反射光を利用していたが、透過光を利用するする
ものであってもよい。この場合、脈波検出部９は、例え
ば図１０（Ａ）に示すように構成すればよい。同図
（Ａ）において、発光部５０と受光部５１とはリング状
のベルト５２で連結されたおり、発光部５０から照射さ
れた光は、指尖部の組織および血管を透過して、受光部
５１に入射するようになっている。また、同図（Ｂ）に
示すように発光部５０と受光部５１を指尖部の側面に設
けてもよい。この場合には指尖部の腹の部分にリング５
２や発光部５０および受光部５１が位置しないので、使
用者は対象物の触感を自然に感じつつ、弾性係数を測定
することが可能となる。なお、この場合には照射光は組
織を透過する必要があるため、その波長は６００ｎｍ〜
１０００ｎｍであることが望ましい。

【００９３】

【発明の効果】以上説明したように本実施形態によれ
ば、動脈効果の指標となる血管の弾性係数の他、各種の
弾性係数を測定することができる。特に、測定の対象と
なるものが極めて柔らかい場合であっても弾性係数を定
量化することができ、しかも、構成が簡単であり、被験
者の負担とならないといった利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係わる弾性係数測定装
置の機能ブロック図である。

【図２】 同実施形態に係わる弾性係数測定装置の外観
構成の例を示す説明図である。

【図３】 同実施形態に係わる弾性係数測定装置の電気
的構成を示すブロック図である。

【図４】 同実施形態に用いられる脈波検出部９の詳細
な構成を示す回路図である。

【図５】 ３人の被験者に対して測定した圧力と受光レ
ベルの関係を示したグラフである。

【図６】 同実施形態において、血管の弾性係数を測定
する様子を示した説明図である。

【図７】 同実施形態における機械的な等価回路を示す
図である。

【図８】 変形例におけるセンサユニットの装着態様を
示す説明図である。

【図９】 変形例における告知手段の一態様であるフェ
ースチャートを示した図である。

【図１０】 変形例における脈波検出部の装着態様を示
す説明図である。

【図１１】 ランバートベールの法則を示す説明図であ
る。

【図１２】 人の血管部分に外部から光を照射したとき
の吸光度の分布の一例を示す説明図である。

【図１３】 体内各部における血圧の一例を示すグラフ
である。

【符号の説明】

４ ＣＰＵ（閾値算出手段、押圧情報生成手段、変位情
報算出手段、弾性係数算出手段） ６ ＲＯＭ（基準変位情報記憶手段） ９ 脈波検出部（受光信号検出手段） １０ 加速度センサ（動き検出手段） ５０ 校正テーブル ５１ 押圧情報閾値テーブル（閾値テーブル） ５２ データレジスタ（基準押圧情報記憶手段） ＬＳ 受光信号 ＡＳ 加速度情報

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物の弾性係数を検出する弾性係数測
   定装置において、 手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光し
   て受光信号を検出する受光信号検出手段と、 前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信
   号と、前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受
   光信号とに基づいて、前記受光信号をグレーディングす
   る際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、 前記閾値を格納する閾値テーブルと、 前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号を
   グレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を
   定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、 前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、 前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対
   象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時
   刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動
   き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段
   と、 測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づ
   いて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手
   段とを備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
2. 【請求項２】 対象物の弾性係数を測定する弾性係数測
   定装置において、 手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光し
   て受光信号を検出する受光信号検出手段と、 前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予
   め格納した校正テーブルと、 前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信
   号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光
   信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信
   号と前記指尖部に加えられる圧力の関係と対応付け、前
   記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を
   算出する閾値算出手段と、 前記閾値を格納する閾値テーブルと、 前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号を
   グレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を
   定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、 前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、 前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対
   象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時
   刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動
   き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段
   と、 測定時刻における前記押圧情報と前記距離情報とに基づ
   いて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手
   段とを備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
3. 【請求項３】 前記閾値算出手段は、前記受光信号の直
   流レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする
   際の基準となる閾値を算出し、 前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと
   前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディング
   することにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧
   情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記
   載の弾性係数測定装置。
4. 【請求項４】 前記閾値算出手段は、前記受光信号の振
   幅レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする
   際の基準となる閾値を算出し、 前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の振幅レベルと
   前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディング
   することにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧
   情報を生成することを特徴とする請求項１または２に記
   載の弾性係数測定装置。
5. 【請求項５】 前記閾値算出手段は、前記受光信号の直
   流レベルと振幅レベルの比に基づいて、記受光信号をグ
   レーディングする際の基準となる閾値を算出し、 前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと
   振幅レベルの比と、前記閾値とを比較して、前記受光信
   号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧
   力を定量化した押圧情報を生成することを特徴とする請
   求項１または２に記載の弾性係数測定装置。
6. 【請求項６】 予め定められた基準変位情報を記憶する
   基準変位情報記憶手段を備え、 前記弾性係数算出手段は、前記変位情報を前記基準変位
   情報と比較し、前記変位情報が前記基準変位情報に達し
   た時刻を前記測定時刻とすることを特徴とする請求項１
   〜５のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
7. 【請求項７】 対象物の弾性係数を測定する弾性係数測
   定装置において、 手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光し
   て受光信号を検出する受光信号検出手段と、 前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予
   め格納した校正テーブルと、 前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信
   号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光
   信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信
   号と前記指尖部に加えられる圧力の関係とを対応付け、
   押圧力を示す押圧情報を出力する押圧情報生成手段と、 前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、 前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対
   象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時
   刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動
   き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段
   と、 測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づ
   いて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手
   段とを備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
8. 【請求項８】 予め定められた基準押圧情報を記憶する
   基準押圧情報記憶手段を備え、 前記弾性係数算出手段は、前記押圧情報生成手段からの
   前記押圧情報と前記基準押圧情報を比較し、前記押圧情
   報が前記基準押圧情報に達した時刻を前記測定時刻と
   し、該測定時刻における前記変位情報を予め定められた
   閾値でグレーディングして前記対象物の弾性係数を算出
   することを特徴とする請求項７に記載の弾性係数測定装
   置。
9. 【請求項９】 前記動き検出手段は、前記指尖部の加速
   度情報を検出する加速度センサからなり、前記変位情報
   算出手段は、前記加速度情報に基づいて前記変位情報を
   演算することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか
   １項に記載の弾性係数測定装置。
10. 【請求項１０】 前記動き検出手段は、前記指尖部の速
    度情報を検出する速度センサからなり、前記変位情報算
    出手段は、前記速度情報に基づいて前記変位情報を演算
    することを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項
    に記載の弾性係数測定装置。
11. 【請求項１１】 前記変位情報算出手段は、 前記指尖部が前記対象物に触れた際の前記受光信号のレ
    ベルを示す基準レベルを記憶する基準レベル記憶手段
    と、 前記受光信号検出手段からの受光信号のレベルと前記基
    準レベルとを比較する比較手段とを備え、 前記受光信号のレベルが前記基準レベルに達した時刻を
    前記検出時刻とすることを特徴とする請求項１〜１０の
    うちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
12. 【請求項１２】 前記受光信号検出手段は、波長が３０
    ０ｎｍから７００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その
    反射光を受光して受光信号を検出することを特徴とする
    請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の弾性係数測
    定装置。
13. 【請求項１３】 前記受光信号検出手段は、波長が６０
    ０ｎｍから１０００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、そ
    の透過光を受光して受光信号を検出することを特徴とす
    る請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の弾性係数
    測定装置。
14. 【請求項１４】 前記弾性係数算出手段によって算出さ
    れた前記弾性係数を告知する告知手段を備えたことを特
    徴とする請求項１〜１３のうちいずれか１項に記載した
    弾性係数測定装置。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１４のうちいずれか１項に
    記載した弾性係数測定装置を用いた触診装置であって、 前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設けた手指
    の指尖部で、生体の検出部位を押圧し、 前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における
    前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記生体の
    検出部位に係わる弾性係数を算出することを特徴とする
    触診装置。
16. 【請求項１６】 請求項１〜１４のうちいずれか１項に
    記載した弾性係数測定装置を用いた血管の弾性係数測定
    方法であって、 前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設けた手指
    の指尖部で、皮膚の上から血管を押圧し、 前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における
    前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記血管の
    弾性係数を算出することを特徴とする血管の弾性係数測
    定方法。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１４のうちいずれか１項に
    記載した弾性係数測定装置を用いた脈波測定方法であっ
    て、 前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設けた手指
    の指尖部で、皮膚の上から血管を押圧し、 前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における
    前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記血管の
    弾性係数を算出し、 前記血管の弾性係数の時間変化を脈波波形として検出す
    ることを特徴とする脈波測定方法。