JPH1076012A - リラックス指導装置およびバイオフィードバック指導装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ユーザー自身がリラックス状態を迅速かつ容
易に確認する。 【解決手段】 ユーザーＹから、その生体状態を示す指
標を抽出する生体情報抽出部１０１と、抽出された指標
を蓄積する蓄積部１０２と、蓄積された指標の時間的推
移を解析して、当該指標によりユーザーが、リラックス
を示す方向へと改善されているか否かを判定する判定部
１０３と、この判定結果が肯定的であれば、当該生体が
リラックス状態に移行している旨を告知する告知部１０
４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リラックス訓練を
行なう際に適切な指導内容を得ることが可能なリラック
ス指導装置と、その訓練をバイフィードバックをかけて
行なう際に適切な指導内容を得ることが可能なバイオフ
ィードバック指導装置とに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自律神経失調症の薬理治療と
して、精神安定剤や、自律神経調整剤、ビタミン剤（Ｂ
₁ 、Ｂ₁₂）などを患者へ処方することが行なわれてきた
が、近年、自律訓練法と呼ばれる治療法が自律神経失調
症を含む様々な病気の治療等に用いられている（自律訓
練法については、例えば、文献「自律訓練法の実際、佐
々木雄二 著、創元社刊」や、文献「講座サイコセラピ
ー、３ 自律訓練法、佐々木雄二 編著、日本文化科学
社」参照）。

【０００３】この自律訓練法は、１９３０年以前にドイ
ツで開発された技法で、弛緩（心身のリラックス）や催
眠状態と深く関わりのある訓練法であって、上述した種
々の病気の治療に用いられるほか、学校の授業の一環と
して集中力を図る目的や、産業界における社員教育な
ど、広く利用されている。また、臨床への応用の成果と
して、心臓神経症や、自律神経失調症、過敏性腸症候
群、過換気症候群など、各器官の心身症や不安神経症な
どの疾病の治療に有用とされている。こうした自律訓練
法は、手足の重感、手足の温感、心臓調整、呼吸、腹部
温感、前額の冷涼感と呼ばれる６種類の訓練からなり、
これら訓練を段階的に行なうことで弛緩した低い覚醒状
態へと移行させていく。一例として、手足の温感の訓練
は、「手や足が温かい」といった言葉を声に出さずに繰
り返し唱える、という訓練方法をとる。

【０００４】そして、これらの訓練によって、上述した
疾病の治療に効果があるほか、次のような様々な効用が
ある。例えば、蓄積された疲労の回復、自己統制力が増
して衝撃的行動が少なくなるという効用や、仕事や勉強
の能率が上がる、身体的な痛みや精神的な苦痛が緩和さ
れる、訓練の開始時から患者自らが訓練法を学習するた
めに内省力がつき自己向上性が増す、精神の集中が図れ
るようになる、自律神経活動の過剰な昂進を抑制する、
自己暗示法などと呼ばれるストレス管理訓練への導入に
利用できる、患者自身が随時１〜２分の短い時間で訓練
を実施できる、何時でも何処でも実施できるなどの様々
な効用がある。また、温感の訓練においては抗ストレス
効果があって、ストレスによる症状を軽減することもで
きる。

【０００５】一方、これとは別に、バイオフィードバッ
クと呼ばれる生理現象を利用した治療法なども従来から
利用されいる（例えば、文献「臨床家のためのバイオフ
ィードバック方法、平井 久 監訳、医学書院」参照）。
この治療法は、普段はあまり意識していない筋肉の緊張
や、皮膚温、脈拍といった各種の生体情報を被験者（ユ
ーザー）に知らせて身体反応を制御しようと試みるもの
である。例えば、筋肉の緊張を用いた治療では、筋電図
などにより検出した筋活動を音響信号へ変換し、これを
ユーザーに聴取させることで治療を行なうものである。
こうしたバイオフィードバックによれば、上述した自律
訓練法からは得られない以下のような効用がある。すな
わち、筋電図波動の増減など現在の身体の状態を治療
者、指導者などがリアルタイムに知ることができる、と
いった効用や、生理的指標を測定しているために学習効
果を判定しやすい、ユーザー自身が考えているよりも効
果が上がっている場合に、これを知らせることで意欲の
向上が期待できる、課題がわかりやすい、ユーザーが無
理をしない状態（受動的集中と言う）を体験しやすくな
る、などの効用がある。

【０００６】ここで、バイオフィードバックを適用した
技術としては、例えば、特開平４−２００４４０号公報
に記載のものがある。この公報記載の技術は、生体情報
の目標値を設定する一方、ユーザーから測定した生体情
報と設定された目標値とを比較して、この比較結果を報
知し、さらにこの比較結果の推移も表示する、というも
のである。くわえて、この公報記載の技術は、今回測定
した生体情報の最高値を次回の測定時の目標値に設定す
ることを選択することが可能となっている。

【０００７】また、バイオフィードバックを適用した他
の装置としては、特開昭５９−２３２３８０号公報に記
載のものがある。この技術は、複数のユーザーに対する
訓練の統率することと、当該グループ全体の進捗を把握
することとを可能とすべく、複数のユーザーから第１お
よび第２の特定周波数成分の脈波を抽出し、第１の特定
周波数成分に対しては訓練者（指導者）の制御に応じ
て、各ユーザーに共通に告知し、第２の特定周波数成分
に対しては当該ユーザーに独立に告知するとしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の自律訓練法では、現時点における身体の状態が
容易には判明しないため、例えば手足の温感訓練を実施
した場合、実際に手指が温まってきて訓練が功を奏して
いるのかを判断できない、という欠点があった。すなわ
ち、ユーザーは、現時点における自身の生体状態がどう
なっているのかを定量的に判断することが全くできな
い、という欠点があった。したがって、ユーザーが考え
ているよりも訓練の効果が奏していたとしても、その事
実を告知することによる訓練意欲の向上、訓練からの脱
落の防止といったことを期待することはできなかった。
また、いつも緊張の高いユーザーに受動的集中の概念を
伝えるのが難しい、訓練に長期間を要する、訓練の段階
を進める際に、前段階での筋弛緩がうまく習得されてい
ないことがある、などの欠点も有している。

【０００９】さらに、バイオフィードバック全般におい
て、患者やユーザーが機械に依存しやすい、といった欠
点や、生理反応がどうしても前面に出るため、弛緩する
ための認知的な戦略がとりにくくなる、不安状態が非常
に強い患者に対しては、不安反応である自律神経系活動
に対して筋弛緩が効果を発揮しない場合があるなどの欠
点が挙げられる。

【００１０】また、特開平４−２００４４０号公報に記
載の技術においては、現時点における生体情報と設定さ
れた目標値との比較結果、並びに、その比較結果の推移
は報知されるものの、当該比較結果は目標値の設定次第
である。すなわち、この目標値は、本来一人一人で全く
異なるものであるが、設定する際の目安が何ら提供され
ないために、比較結果の意味においては疑問を持たざる
を得ない。例えば、この公報記載の技術において、目標
値を低めに設定すると、総じて、訓練の効果が発揮され
ていると報知されるであろうし、反対に、目標値を高め
に設定すると、総じて、訓練の効果が発揮されていない
と報知されるであろう。仮に、この公報に記載されてい
るように、今回測定した生体情報の最高値を次回の測定
時の目標値に設定することを選択したとしても、次回の
測定時における訓練の効果が今回測定時よりも向上して
いるか否かを判断できるのみであり、現時点における生
体状態がどうなっているのか、さらにどういう方向に移
行しているのかについては判断することができない。し
たがって、この点において、この公報記載の技術は、上
述した従来の自律訓練法と同じ欠点を有していた。

【００１１】一方、特開昭５９−２３２３８０号公報記
載の技術では、現時点におけるユーザーの身体的状態を
告知するのみであり、それがどうなっているのかについ
ては、指導者の判断に委ねられ、ユーザーは知る由もな
い。したがって、この公報記載の技術も、上述した従来
の自律訓練法と同じ欠点を有していた。

【００１２】以上述べたことから判るように、従来は、
ユーザーがリラックスするために色々努力をしても、果
たして本当にリラックスした状態になったのか否かを、
さらに、現時点におけるユーザーの状態がどうなってい
るのかをユーザー自身が確認することができなかった。
同様な問題がバイオフィードバックを用いた場合におい
ても発生する。

【００１３】本発明は上記問題に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、リラックス状態を迅速
かつ容易に確認するとともに、リラックス訓練を行なう
際に適切な指導内容を得ることが可能なリラックス指導
装置と、バイオフィードバックを用いて訓練を行なう場
合に、その効果を迅速かつ容易に確認するとともに、そ
の訓練のため適切な指導内容を得ることが可能なバイオ
フィードバック指導装置とを提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にあっては、生体から少なくとも２以上の異な
る時点において抽出された当該生体状態を示す指標に基
づき、当該生体のリラックス状態を判定する第１の判定
手段と、第１の判定手段によって判定されたリラックス
状態に対応して指導内容を告知する第１の告知手段とを
具備することを特徴としている。さらに、本発明にあっ
ては、生体状態を示す指標を当該生体から抽出する抽出
手段と、前記抽出手段によって抽出された指標に基づく
告知を行なう第３の告知手段と、２以上の異なる時点に
おいて前記抽出手段により抽出された指標に基づき、当
該生体の状態を判定する第２の判定手段と、第２の判定
手段によって判定された生体の状態に対応して指導内容
を告知する第４の告知手段とを備え、当該生体は、前記
第３の告知手段によって告知された指標で示される生体
の状態を制御することを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００１６】＜１：第１実施形態＞まず、本発明の第１
実施形態にかかるリラックス指導装置について説明す
る。図１（ａ）は、その機能構成を示す概略図である。
図において、生体情報抽出部１０１は、ユーザーＹの生
体状態を示す指標を、当該ユーザＹから抽出するもので
ある。蓄積部１０２は、抽出された指標を時系列的に蓄
積するものである。判定部１０３は、蓄積部１０２にお
いてされた現時点によりも前に抽出された指標と、生体
情報抽出部１０２により抽出された現時点の指標とを比
較して、後者が前者よりもリラックス方向に改善されて
いるか否かを判定するものである。告知部１０４は、そ
の判定結果やリラックス度を告知するものである。

【００１７】＜１−１：生体状態を示す指標の抽出＞次
に、実施形態の詳細について説明する前に、生体状態を
示す指標について説明する。本実施形態では、説明の便
宜上、指標として、ＬＦ、ＨＦ、ＬＦ／ＨＦ、ＲＲ５０
などの脈波波形のゆらぎ（変化）を用いるが、本発明を
これらに限定する趣旨ではない。なお、他の指標につい
ては後述することとする。

【００１８】まず、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、一般にＲＲ間隔と呼ば
れており、人体における自律神経機能、すなわち、生体
状態を示す指標となる数値である。図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ＲＲ間隔と
を図示したものである。同図からも見て取れるように、
心電図の測定結果の解析からＲＲ間隔が時間の推移とと
もに変動することがわかる。

【００１９】一方、橈骨動脈部などの末梢部で測定され
る血圧の変動は、収縮期血圧および拡張期血圧における
一拍毎の変動として定義され、心電図におけるＲＲ間隔
の変動と対応している。図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ＲＲ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。

【００２０】これら心拍変動あるいは血圧変動のスペク
トル分析を行なうと、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っている。これらの波は
以下に示す３種類の変動成分に区分される。 ・呼吸に一致した変動であるＨＦ（High Frequency）成
分 ・１０秒前後の周期で変動するＬＦ（Low Frequency）
成分 ・測定限界よりも低い周波数で変動するトレンド（Tren
d）

【００２１】これら成分を得るには、まず、測定した脈
波の各々について、隣接する脈波と脈波との間のＲＲ間
隔を求めて、得られたＲＲ間隔の離散値を適当な方法に
より補間するとともに、補間後の曲線にＦＦＴ（高速フ
ーリエ変換）処理を施してスペクトル分析を行なうと、
上記変動成分を周波数軸上のピークとして取り出すこと
が可能となる。図５（ａ）は、測定した脈波の間隔の変
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
５（ｂ）は、同図（ａ）に示した脈波間隔の変動波形に
対するスペクトル分析の結果である。

【００２２】この図からわかるように、０．０７Ｈｚ付
近、０．２５Ｈｚ付近の２つの周波数においてピークが
見られ、前者がＬＦ成分であり、後者がＨＦ成分であ
る。なお、トレンドの成分は測定限界以下であるため図
からは読み取れない。ここで、ＬＦ成分は交感神経の活
動に関係しており、本成分の振幅が大きいほど緊張の傾
向にある。一方、ＨＦ成分は副交感神経の活動に関係し
ており、本成分の振幅が大きいほどリラックスの傾向に
ある。また、ＬＦ成分およびＨＦ成分の振幅値には個人
差があるので、これを考慮した場合、ＬＦ成分とＨＦ成
分との振幅比である「ＬＦ／ＨＦ」も生体状態の推定に
有用と考えられる。そして、上述したＬＦ成分とＨＦ成
分との特質から、ＬＦ／ＨＦの値が大きいほど緊張の傾
向にあり、ＬＦ／ＨＦの値が小さいほどリラックスの傾
向にあることが導かれる。

【００２３】一方、ＲＲ５０とは、所定時間（例えば１
分間）の脈波の測定において、連続する２拍のＲＲ間隔
の絶対値が５０ミリ秒以上変動した個数で定義される。
このＲＲ５０の値が大きいほど人体の状態はリラックス
した状態にあり、ＲＲ５０の値が小さいほど緊張の状態
にある。ここで、ＲＲ５０のレベルは、日中の活動時に
あっては１分間当たり１０回以下であり、また睡眠時に
あっては１分間当たり３０回程度になる。また、ＲＲ５
０とリラックス状態との関係であるが、リラックスとな
ったか否かのしきい値はＲＲ５０が概ね１分間当たり１
５回と考えて良く、ＲＲ５０の値がこれ以上であればリ
ラックスした状態と言って良い。なお、厳密に言うと、
ＲＲ５０の「Ｒ」は心拍のＲ波を意味するものであり、
これに対応するのは脈波のピークである。したがって、
ＲＲ５０は、本来的にＰＰ５０とでも呼ぶべきであろう
が、以下では、一般的な名称であるＲＲ５０を用いて説
明することとする。

【００２４】＜１−２：第１実施形態の具体的構成＞次
に、図１（ａ）にかかる機能構成を具体化する構成につ
いて説明する。図２は、その構成を示すブロック図であ
る。この図において、ＣＰＵ（中央処理装置）１は、同
装置内の各部を制御するための中枢的な役割を果たす回
路であって、図１（ａ）における生体情報抽出部１０１
および判定部１０３に相当する。なお、ＣＰＵ１の詳細
な機能に関しては後述する動作の項にて説明する。ＲＯ
Ｍ（リードオンリーメモリ）２には、ＣＰＵ１が実行す
る制御プログラムや各種の制御データなどが格納されて
いるほか、ユーザーに対して音声で案内をする際に使用
する音声メッセージの雛形が幾つか格納されている。Ｒ
ＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３には、後述するよう
に、脈波信号波形や、リラックスの度合いを表わす指
標、当該指標を測定した時刻などが記憶されるほか、当
該指標が時間とともに増加する傾向にあることを各指標
測定時点で検出した回数を計数するカウンタとしても用
いられ、さらに、ＣＰＵ１が演算を行なう際の作業領域
としても用いられる。このため、ＲＡＭ３は、図１
（ａ）における蓄積部１０２に相当する。操作部４は、
ユーザーによるボタンの操作に対応した指示を行なうた
めのものであり、ボタンの操作を検出して、操作された
ボタンの種類を割込信号とともににバスへ送出する。な
お、ボタンの具体的な機能については後述する。

【００２５】脈波センサ５は、例えば、ユーザーの手の
指に装着された光学式のセンサである。この脈波センサ
５の機械的構造は、例えば、後述する図６などに示すよ
うに、フォトトランジスタ等を用いた光センサと発光ダ
イオードとから構成したものなどが考えられる。こうし
た構成によれば、発光ダイオードから放射された光が、
指尖部等の血管を介して反射され、光センサにて受光さ
れて光電変換された結果、脈波検出信号が得られるもの
である。なお、信号対雑音（ＳＮ）比を考慮した場合、
発光ダイオードには青色光の発光ダイオードを用いると
良い。Ａ／Ｄ（アナログ／ディジタル）変換器６は、脈
波センサ５が検出した脈波信号をサンプリングしてディ
ジタル信号へ変換し、これをバスへ出力する。

【００２６】音源７は、スピーカなどから構成されて、
ユーザーに対し聴覚による種々の告知を行なうものであ
る。なお、告知の態様は、後述するように種々の態様が
考えられるので、音源７は、その意味において告知手段
の一例に過ぎない。音源制御部８は、音源７を駆動する
ことによって、ＣＰＵ１がＲＯＭ２から読み出した音声
メッセージや所定のアラーム音などを発生させるための
駆動回路である。表示装置１０は、ＣＰＵ１が作成する
表示情報をもとに各種のメッセージやグラフなどを表示
する機器である。このため、音源７および表示装置１０
が図１（ａ）における告知部１０４に相当する。なお、
表示制御回路１１は、ＣＰＵ１から表示情報を受け取っ
て表示装置１０に適したフォーマットへ変換するなどし
て、表示装置１０の表示を制御するものである。

【００２７】タイマー１２は、通常の計時機能を有し、
その出力はデータの計測にあたっての計測時刻として用
いられるが、これに加え、ＣＰＵ１が予め設定した時刻
に達した時点あるいはＣＰＵ１が予め設定した時間が経
過した時点で、バスを介してＣＰＵ１へ、割込信号を送
出するものである。その際、いずれの設定による割り込
みであるかも報告されるようになっている。加速度セン
サ１３は、ユーザーの身体の動きを捉える体動検出セン
サであり、ユーザーの身体が動いているか否かを確認す
る目的で用いられる。Ａ／Ｄ変換器１４は、加速度セン
サ１３が出力するアナログ信号をディジタル信号へ変換
し、これをバスへ出力するものである。

【００２８】Ｉ／Ｏインターフェイス部１５は、装置の
外部に設けられたパーソナルコンピュータ等の外部機器
との間で各種情報を授受するための通信手段であり、後
述するように、ＬＥＤやフォトトランジスタに接続され
ている。なお、これらの情報としては、装置側で測定し
た種々の測定結果や、外部機器から装置側へ与えられる
自律訓練の目標値などである。また、これら情報の詳細
については後述するものとし、パーソナルコンピュータ
との接続形態の一具体例についても後述することとす
る。

【００２９】＜１−３：第１実施形態の外観構成＞次
に、本実施形態にかかるリラックス指導装置の外観構成
について説明する。本装置は、ユーザーの生態情報を継
続的に測定する必要があるため、携帯機器や装身具な
ど、ユーザーが日常的に装着して苦にならない構成が望
ましい。このような構成としては種々ものが考えられる
が、ここでは、図６〜図９に示すように腕時計の機能の
一部として組み込んだ例を取り上げて、他の形態につい
ては、後述することとする。なお、これらの図におい
て、図２と同一の構成要素には同一の符号が付してあ
る。

【００３０】まず、図６は、本装置を腕時計に組み込ん
だ第１の態様を示す図である。同図において、ボタン２
１、２２は、腕時計２０の本体の側面にそれぞれ設けら
れており、図２における操作部４の一部を構成する。こ
のうち、ボタン２１は、ユーザーがリラックス状態の測
定開始／終了を指示するためのものであり、ボタン２１
を押下する度に測定開始、測定終了の指示が切り替わ
る。また、ボタン２２は、本装置が有する各種のモード
を切り替えるためのものである。ここで、モードの一例
としては、上述したように、Ｉ／Ｏインターフェイス部
１５を介し、外部機器に対して各種の測定結果を送受信
するための通信モードなどがある。一方、ケーブル２５
は腕時計２０内部に設けられた脈波センサ５とＡ／Ｄ変
換器６との間を電気的に接続する。

【００３１】次に、図７は、本装置を腕時計に組み込ん
だ第２の態様を示す図である。この態様は、同図に示す
ように、脈波センサ５を指尖部に取り付けて指尖容積脈
波を測定するようにしたものである。なお、指尖容積脈
波を検出するための手段としては、上述した光学的手段
によるもの以外にも、例えば圧脈波センサなどが考えら
れる。

【００３２】また、図８は、本装置を腕時計に組み込ん
だ第３の態様を示す図である。この態様は、同図に示す
ように、脈波センサ５を腕時計２０の表面に形成したも
のである。この態様では、表示装置１０の６時方向に発
光ダイオード２８とフォトトランジスタ２９とからなる
脈波センサ５が設けられており、これら発光ダイオード
２８とフォトトランジスタ２９は、いずれもその頭部だ
けが腕時計外部に現れるように埋め込まれている。な
お、この第３の態様では、発光ダイオード２８から放射
された光がフォトトランジスタ２９で直接的に受光され
ないように、発光ダイオード２８とフォトトランジスタ
２９との間に、間仕切り３０が設けられている。ここ
で、この態様における脈波の測定原理は第１の態様や第
２の態様のそれと同じである。ただし、本態様では測定
にあたって、腕時計を装着していない手の指の先端が、
発光ダイオード２８とフォトトランジスタ２９との双方
に、覆い被さるように載せられる点に留意する必要があ
る。

【００３３】さらに、図９は、本装置を腕時計に組み込
んだ第４の態様を示す図である。この態様は、同図に示
すように、橈骨動脈部で脈波を検出するものである。こ
の態様において、脈波センサ５は、歪ゲージ等を用いた
圧力式のものにより構成される。この脈波センサ５は、
取り付け具２６の表面に取り付けられており、この取り
付け具２６自体は時計バンド２７に摺動自在に装着され
る。このように構成において、ユーザーが腕時計２０を
手首に装着すると、脈波センサ５が適度な圧力で橈骨動
脈部に押し当てられて、脈波センサ５の両端に設けられ
た端子（図示略）から橈骨動脈波形を示す脈波信号が得
られる。この脈波信号は、時計バンド２７に埋め込まれ
た信号線（図示略）を介して、腕時計２０の本体に内蔵
されたＡ／Ｄ変換器６へ送られることとなる。

【００３４】このように、本装置を腕時計に組み込んだ
態様だけでも種々のものが考えられるが、本装置の腕時
計以外の形態については、後述することとする。

【００３５】＜１−４：外部機器の構成＞次に、本実施
形態にかかるリラックス指導装置と、情報の授受を行な
う外部機器について図１０を参照して概説する。外部機
器は、同図（ｂ）に示すように、機器本体５０、ディス
プレイ５１、キーボード５２、プリンタ５３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
ンピュータと同じものである。

【００３６】すなわち、機器本体５０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および
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ＬＥＤ５４と
光信号を受信するためのフォトトランジスタ５５とを有
している。これらＬＥＤ５４、フォトトランジスタ５５
は、いずれも近赤外線用のもの（例えば中心波長が９４
０ｎｍのもの）が用いられ、可視光を遮断するための可
視光カット用のフィルタ５６を介し、機器本体５０の前
面に設けられた光通信用の通信窓５７から光通信を行な
う。

【００３７】一方、本実施形態にかかるリラックス指導
装置である腕時計２０には、同図（ａ）に示すように、
その６時方向に外部機器と通信するための通信コネクタ
５８が着脱自在に取り付けられている。ここで、外部機
器と通信しない場合には、通信コネクタ５８を取り外し
て、略同一形状のコネクタカバー（図示略）を装着する
ようになっている。そして、この通信コネクタ５８に
は、パーソナルコンピュータ側と同様に、ＬＥＤ５９と
フォトトランジスタ６０と図示しない光通信用のインタ
ーフェイス回路とが組み込まれており、これらが図２の
Ｉ／Ｏインターフェイス部１５を構成している。

【００３８】ところで、上述したような光通信を行なう
場合には、いず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、図示し
ない光通信用のインターフェイス回路とパーソナルコン
ピュータ内部に設けられた光インターフェイス部とに
は、それぞれ情報を送信あるいは受信するにあたって、
いずれの装置が情報を発信したかを示す識別情報が用い
られる。そのため、図１１に示すような送信部７０が、
図示しない光通信用のインターフェイス回路とパーソナ
ルコンピュータ内部とに設けられている。

【００３９】この図において、図示されたバスには、Ｃ
ＰＵ１あるいはパーソナルコンピュータ内部のマイクロ
プロセッサから送出された各種の通信情報が載せられ
る。また、同図において、Ａ／Ｄ変換器７１は、バスか
ら送出された情報を所定時間間隔でサンプリングしてデ
ィジタル信号へ変換する。識別番号記憶部７２は、光信
号がいず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、情報が装置外部へ送出され
る場合に、この識別番号が当該情報とともに光信号に載
せられる。ここで、各機器の識別番号記憶部７２に記憶
される識別番号は、出荷時の設定等によって互いに異な
った番号が付与されるので、腕時計本体、パーソナルコ
ンピュータ等を含め、全ての機器にユニークな番号が付
与されるような設定がなされる。

【００４０】また、制御部７３は、送信部７０内の各部
を制御するための回路である。送信部７４は、光信号を
送出するＬＥＤ７５を駆動するための駆動回路を内蔵し
ており、ＬＥＤ７５を駆動することによって、制御部７
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。なお、実際の所、装置と外部機器との間は有線で
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。

【００４１】＜１−５：第１実施形態の動作＞次に、上
記構成によるリラックス指導装置の動作を説明する。ま
ず、装置の電源が投入されると、脈波センサ５が脈波の
取り込みを開始し、得られた脈波信号がＡ／Ｄ変換器６
でディジタル信号へ変換され、その脈波信号がバスへ出
力されるようになる。その後、ユーザーが腕時計２０に
設けられたボタン２１を押下すると、本装置においてリ
ラックス状態を判定するための測定が開始されるが、こ
れと並行して、ユーザーはリラックスした状態になるよ
うな「リラックス訓練」を自律訓練として実施する。

【００４２】ここで、リラックス訓練として最も簡単な
方法としては、そのままの姿勢で目を閉じて安静にする
ことであるが、これ以外にも、以下に示すような方法が
考えられる。第１に、なるべく一人になれる場所へ移動
したのち、無理のない楽な姿勢であって、しかもなるべ
く動かなくて済むような姿勢をとって静かに目を閉じる
ものである。その際、目を閉じている間に、身に付けて
いる装身具や腕時計が気になるようであれば外してしま
っても良い。また、リラックス訓練の効果をいっそう高
めるためには、椅子に座ったりベッドに寝るなどするこ
とが望ましい。第２に、第１の方法で効果がないようで
あれば、目を閉じたまま、声に出さないようにして、予
め決めておいたキーワードを唱え続けることが考えられ
る。唱えるキーワードには肯定的な意味を有するものが
好ましいことから、「幸せ」、「平和」、「愛情」、
「優しさ」などをイメージするものでも良いが、好きな
物、気に入った数、好意を抱いている人の名前、好きな
詩の一節、あるいは、お経の一節などであっても良い。
さらに、キーワードの長さは呼吸の長さに合ったものが
望ましく、概ね３〜４音で構成されるものが良いと言え
る。第３に、α波音楽や、クラシック、バロック、１／
ｆ揺らぎの音楽などを聴くことが考えられ、その際、ボ
ディーソニックなどを併用するのも好ましい。第４に、
リラックスするのに適した色を見ることが考えられる。
そのような色には、暖色系よりも寒色系が望ましく、空
色や、青緑色、緑色、黄緑色などの色が好ましいとされ
る。第５に、リラックスを助長する香りを嗅ぐことが考
えられ、これには、サンダルウッドや、ローズ、カモミ
ール、ローズマリーなどの香りが好ましいとされる。な
お、これらの香りを持つ精油を吐出する機構を設けて、
直接、精油をユーザーに噴霧するようにしても良い。第
６に、１／ｆ揺らぎの成分を持つ絵画や模様などを見る
ようにすることも考えられる。

【００４３】他方、ユーザーが腕時計２０のボタン２１
を押すと、操作部４がこのボタン押下を検出して、ＣＰ
Ｕ１へ割り込みを報告する。この報告によってＣＰＵ１
は、測定開始を認識し、所定時間間隔で割り込みを発生
させるようにタイマー１２を設定するとともに、一定の
時間が経過した時点においても別の割り込みを発生させ
るように設定する。ここで、前者の時間は、生体状態を
示す指標を測定する時間の間隔である。これに対し、後
者の時間は測定を打ち切るまでの時間であって、ユーザ
ーがリラックスするように努力しても十分リラックスし
た状態にならない場合にその旨をユーザーへ告知するま
での時間であって、本実施形態では３〜５分程度に設定
している。

【００４４】次に、所定時間間隔でタイマー１２から割
り込みが報告されると、ＣＰＵ１は、脈波信号をある期
間だけＲＡＭ３へ蓄積した後、蓄積された脈波信号をも
とに、生態情報を示す各指標を算出する。すなわち、ま
ず、ＣＰＵ１は、脈波の波形から極大点を抽出するため
に、脈波波形に対して時間微分をとり、時間微分値がゼ
ロの時刻を求めて波形が極点をとる時刻をすべて求め
る。次いで、各時刻の極点が極大・極小のいずれである
のかを、該極点の近傍の波形の傾斜（すなわち時間微分
値）から決定する。たとえば、ある極点に対して該極点
よりも以前の所定時間分について波形の傾斜の移動平均
を算出し、この移動平均が正であれば該極点は極大であ
り、負であれば極小であることがわかる。

【００４５】次に、ＣＰＵ１は、抽出した極大点の各々
について該極大点の直前に存在する極小点を求める。そ
して、極大点および極小点における脈波の振幅をＲＡＭ
３から読み出して両者の振幅差を求め、この差が所定値
以上であれば該極大点の時刻を脈波のピークとする。そ
して、取り込んだ全ての脈波波形に対してこのピークの
検出処理を実行した後、隣接する２つのピークの時刻を
もとに両者の時間間隔（心拍におけるＲＲ間隔に相当す
る脈波間隔）を計算する。そして、ＣＰＵ１は、得られ
た脈波間隔から隣接する脈波間隔の時間差を順次求め、
その各々につき該時間差が５０ミリ秒を越えるかどうか
を調べて、これに該当する個数をＲＲ５０とする。

【００４６】なお、生体情報を示す指標として、ＬＦ成
分、ＨＦ成分を用いる場合にあっては、得られた脈波間
隔の値が時間軸上で離散的であるため、隣接するＲＲ間
隔の間を補間して、図５（ａ）に示すような曲線を得
る。次いで、補間後の曲線に対してＦＦＴ処理を施し
て、図５（ｂ）に示すようなスペクトルを得て、脈波波
形に対して実施したのと同様に、ピーク判別を適用し
て、このスペクトルにおける極大値と該極大値とに対応
する各周波数を求めて、低い周波数領域で得られた極大
値をＬＦ成分、高い周波数領域で得られた極大値をＨＦ
成分とするとともに、これらの各成分の振幅を求めて両
者の振幅比ＬＦ／ＨＦを算出するものとする。

【００４７】以上のようにして各指標が算出されるが、
生体のリラックス状態を判定するには、必ずしもこれら
全ての指標が必要となるものではない。そこで、以下で
は指標としてＲＲ５０を用いて説明することとする。

【００４８】まず、ＣＰＵ１は算出したＲＲ５０の値
を、タイマー１２から読み取った現時点の測定時刻と対
応付けてＲＡＭ３へ格納する。さらに、今、格納したＲ
Ｒ５０が、ボタン２１が押下されてから最初に得られた
ＲＲ５０でなければ、ＣＰＵ１は、直前の測定時点にお
いて算出したＲＲ５０に対して、現時点のＲＲ５０が増
加しているか（つまり、よりリラックスした状態へと移
行しているか）を比較し、もしそうであればこの旨をユ
ーザーへ告知するようにする。もっとも、このときユー
ザーはリラックスするために目を閉じているので、告知
を行なうには、視覚以外の手段に訴える必要がある。そ
こで、ＣＰＵ１は、例えば、リラックス訓練を邪魔しな
いようなメロディーの音楽を音源７を介し流すようにす
る。

【００４９】くわえて、ＣＰＵ１は、ユーザーの状態が
十分リラックスした状態になったかの判定を行なう。こ
のような判定を行なう理由は、リラックスの状態には一
定の限界があるものと考えられるからである。すなわ
ち、一旦、ユーザーが十分リラックスした状態になる
と、それ以上はリラックスの状態が改善されなくなり、
ＲＲ５０の値の変化は飽和した状態になるためである。
逆に言えば、こうした飽和状態になれば、十分リラック
スした状態に到達したと言って良い。

【００５０】ここで、図１２は、ＲＲ５０の値が訓練を
実施することで増加し、遂には飽和状態となる様子を示
したものである。このグラフは、６０人程度の被験者を
対象に行なった実験結果に基づいており、図中、横軸は
訓練開始時点からの経過時間、縦軸は１分間当たりのＲ
Ｒ５０の値である。同図によれば、訓練開始から１分３
０秒程度が経過した時点でＲＲ５０の値が１５［回／
分］に達しており、この辺りからリラックスした状態に
なっていると考えられる。また、訓練時間が４分程度経
過した辺りでＲＲ５０が飽和していることが見て取れ
る。

【００５１】さて、この飽和状態を検出するため、ＣＰ
Ｕ１は、ＲＲ５０の各測定時点において、前回測定時に
比べて今回測定時のＲＲ５０の値が大きくなっていれ
ば、ＲＡＭ３に設けたカウンタを「＋１」するととも
に、新たなカウンタ値が所定値を越えているかどうかを
調べる。これは、ユーザーの状態が測定開始時点から殆
ど改善されていないにも拘らず、ＲＲ５０の値が変化し
なくなったからと言う理由だけでリラックスしたものと
誤判断してしまうのを避けるためである。そこでＣＰＵ
１は、カウンタ値が所定値以下である場合は、次に述べ
るＲＲ５０の飽和状態のチェックを行なわないように
し、再びタイマー１２から所定時間間隔の割り込みが報
告されるのを待ち合わせる。

【００５２】一方、カウンタの値が所定値を越えていれ
ば、ＣＰＵ１は、ＲＡＭ３から過去所定期間に算出され
たＲＲ５０の値を読み出し、ＲＲ５０の値の変動が所定
範囲内に収まっているかどうかを調べる。なお、ここで
いう所定値とは、リラックス状態と判断するためのしき
い値であり、用いる指標に応じて設定すべきである。例
えば、指標としてＲＲ５０を用いるのであれば、上述し
たように、そのしきい値は１５［回／分］である。ま
た、ここでいう所定範囲とは、指標が飽和状態にあるか
否かの判断するための基準となるものであり、同様に、
指標に応じて設定すべきであるが、測定誤差を考慮する
と、過去の算出値に対する今回の算出値の変動が−１０
％〜＋１０％以内であれば飽和状態にあると考えて良
い。

【００５３】このような変動の判定において、いまだ所
定範囲内になければ、これはユーザーのリラックス状態
が十分でないことを意味しているから、カウンタの値が
所定値を越えていない場合と同様に、再びタイマー１２
から割り込みが入るのを待ち合わせる。このように、上
記の場合も含め、リラックス状態が十分でなければ、上
述した動作が繰り返し行なわれることになる。これに対
し、ＲＲ５０の値が所定範囲内に収まっていれば、十分
リラックスした状態にあるものとしてその旨をユーザー
へ告知する。ここで、この場合においてもユーザーは目
を閉じていると考えられるから、リラックス状態に移行
している旨を示すメロディーとは、異なるメロディーの
音楽を流すなどして、この旨をユーザーへ知らせるよう
にする。これと並行して、ＣＰＵ１はタイマー１２の設
定を解除して測定を終了させる。その後、ユーザーがボ
タン２１を押下すると、ＣＰＵ１は、いま実施した測定
によってどの程度リラックスの度合いが改善したのかを
定量化し、これをリラックス度としてユーザーへ告知す
る。

【００５４】このリラックス度の算定方法としては、例
えば、次のようなものが考えられる。すなわち、日常に
おける指標の値に対して、いま算出した指標がどの程度
変化しているかの「変動率」に基づくものである。その
ために、過去所定期間において、各測定の測定開始時点
のそれぞれにおいてＲＲ５０を求めておき、これをＲＡ
Ｍ３において、測定中に算出されるＲＲ５０の格納領域
とは別領域へ蓄積しておく。そして、これら過去所定期
間に蓄積したＲＲ５０の平均値を算出して、これを当該
ユーザーの日常のＲＲ５０とする。そしてここでは、こ
の平均値に対して、いま実施した測定の最後に得られた
ＲＲ５０の値が何倍になっているかを、「リラックス
度」と考える。そのためにユーザーは、常日頃、測定を
行なうようにすることが望ましい。

【００５５】もっとも、この倍率そのものを、単に図１
３に示すような棒グラフや、図１４に示すような円グラ
フなどを表示装置１０により告知してもユーザーには直
感的にわかりにくい。そこで、リラックス度の倍率を図
１５に示すようにグレード付けして告知することとす
る。すなわち、倍率Ｇが１．０倍未満であれば一律にグ
レードを「０」、１．０以上１．２倍未満であればグレ
ードを「１」、１．２以上１．４倍未満であればグレー
ドを「２」、１．４以上１．６倍未満であればグレード
を「３」、１．６倍以上であれば一律にグレードを
「４」とする。したがって、グレードの値が大きいほど
リラックスした状態にあるものと言える。そしてまた、
このようなグレードに対応したフェイスチャートを表示
装置１０により告知すれば、リラックス度を、ユーザー
が直感的に知ることが可能となる。さらに、倍率あるい
はグレードの値に対応する内容を告知しても良い。例え
ば、グレードの値が「０」であれば、「リラックス度が
改善されていません」の旨の内容を告知し、グレードの
値が「１」であれば、「リラックス度が多少改善されて
います」の旨の内容を告知し、グレードの値が「２」で
あれば、「リラックス度が改善されています」の旨の内
容を告知し、グレードの値が「３」であれば、「リラッ
クス度が良く改善されています」の旨の内容を告知し、
グレードの値が「４」であれば、「リラックス度が大変
良く改善されています」の旨の内容を告知しても良い。
このような告知により今回の訓練の効果を、測定終了
後、直ちに確認することができるので、ユーザーに対し
訓練の興味を抱かせるとともに、それによる訓練意欲の
助長にも寄与することが可能となる。なお、図１５にお
けるグレード付けは単なる一例に過ぎないのはいうまで
もない。

【００５６】また、訓練効果の評価方法としては、次の
ようなものを想定している。すなわち、予め設定された
目標値に対して、いま算出した指標の「変動率」がどの
程度であったのかに基づくものである。そのため、ＲＡ
Ｍ３には、外部機器（図１０（ｂ）参照）やボタン２
１、２２などにより設定された目標値がセットされる。
ここで、外部機器により設定される場合には、キーボー
ド５２で入力された目標値の設定情報がＬＥＤ５４を介
して近赤外光で外部へ放出され、腕時計２０側のフォト
トランジスタ６０を介して、図２のＩ／Ｏインターフェ
イス部１５へ送られ、これを、ＣＰＵ１は、ＲＡＭ３へ
格納する。また、ボタン２１、２２により設定される場
合、ＣＰＵ１は、操作部４により指示された値をＲＡＭ
３に直接的に格納する。そして、測定が終了した場合、
ＣＰＵ１は、求めた変動率と予め設定された目標値とを
比較し、その比較結果に応じた告知を行なう。この比較
結果には、種々の態様が考えられるが、例えば、変動率
の目標値に対する倍率を、図１５に示すようにグレート
付けして、その値に応じた内容の告知を行なう構成とす
るのが望ましい。ここで、倍率が１．０倍未満であれ
ば、それは、今回の変動率が目標値に達していないこと
を意味するので、「目標値に達しませんでした」旨の内
容を告知して、ユーザーに対し、さらに訓練努力を促す
ようにする。このような告知により、今回の訓練効果を
目標値に対して定量的に評価することが可能となる。な
お、この場合でも、図１５におけるグレード付けは単な
る一例に過ぎないのはいうまでもない。

【００５７】他方、設定してあった打ち切り時間が経過
し、タイマー１２から割り込みが入った場合は、ユーザ
ーがこれ以上、リラックス訓練を継続させても、十分リ
ラックスした状態になることは期待できない状況になっ
ていると考えられる。そこでＣＰＵ１は、測定を打ち切
る旨をユーザーへ告知した後、タイマー１２の設定を解
除して自動的に測定を終了させる。このような告知を受
けた場合、ユーザーはしばらく時間をおいてから再び測
定を行なうようにする。以上のように、ユーザーは、リ
ラックス訓練を実施する過程で、リラックス状態に移行
していればその旨の告知を受けられるとともに、リラッ
クス状態に到達したか、あるいは、リラックス状態とな
る見込みがなければ、その旨の告知を迅速に受けられる
ことが可能になる。

【００５８】ここで、上述した変動率は、日常における
指標の値、あるいは、予め設定された目標値に対して、
いま算出した指標がどの程度変化しているかを示すもの
であったが、今回測定中に算出されている指標の値が、
今回測定開始前に算出された指標の値に対して、どの程
度変化しているかを示すものであっても良い。これを用
いれば、測定中においてリラックス度の変化をリアルタ
イムに確認することが可能となる。この場合、リラック
スの度合いだけを告知する構成でも良いが、リラックス
の度合いを改善させるための具体的な指導内容も併せて
告知する構成が望ましい。例えば、リラックスの度合い
が改善されないのであれば、ユーザーに対して、深呼吸
数の回数を現時点よりも少なくさせる旨や、そのタイミ
ングなどを具体的に告知する構成が考えられる。その
際、告知する深呼吸の回数を、倍率あるいはグレードの
値に対応させれば、測定中においてリラックス度の度合
いを所望の大きさへと改善させることも容易となる。こ
の際、ユーザーの呼吸数を測定する必要があるが、前述
したようにＨＦ成分が呼吸に対応しているから、その周
波数を特定することにより呼吸数が求められる。例え
ば、図５（ｂ）に示す例にあっては、ＨＦ成分が「０．
２５Ｈｚ」であるから、１分あたりの呼吸数は「１５
回」と求められる。そして、求めた呼吸数よりも少ない
回数の深呼吸を実行するように告知して、ユーザーのリ
ラックス度の進行を促す構成とするのである。

【００５９】以上の述べた告知は、腕時計に組み込まれ
た本装置の音源７や表示装置１０により行なわれること
となるが、必要なデータをＩ／Ｏインターフェイス部１
５を介して図１０に示す外部機器に送信して、外部機器
側でリラックス度の判断を行なう構成としても良い。外
部機器側でリラックス度の判断を行なう場合、ユーザー
は、腕時計２０に設けられたボタン２２を用いて、装置
をデータ転送のためのモードに設定する。すると、ＣＰ
Ｕ１は、測定時間と対応付けてＲＡＭ３に格納されたＲ
Ｒ５０の値を読み出して、逐次、Ｉ／Ｏインターフェイ
ス部１５へ送出する。これにより、測定時間と対応付け
られたＲＲ５０の値が光信号へ変換されて通信コネクタ
５８に取り付けられたＬＥＤ５９から送出され、通信窓
５７およびフォトトランジスタ５５を介して、外部機器
のパーソナルコンピュータ側へ転送される。すると、パ
ーソナルコンピュータに内蔵のマイクロプロセッサ等
が、内蔵のＲＡＭやハードディスク等に測定結果を蓄積
する。したがって、医師等の指導者がパーソナルコンピ
ュータを操作することにより、ユーザーのリラックス度
の経過を、客観的に把握できることとなり、さらに、そ
のリラックス度に応じた指導内容が得られる。外部機器
側でリラックス度の判断を行なう場合において、リラッ
クス度からそれに対応する指導内容を判断する主体は、
外部機器であるパーソナルコンピュータであっても良い
し、それを操作する医師等の指導者であっても良い。く
わえて、外部機器側でリラックス度の判断を行なう場
合、外部機器側で判断されたリラックス度に応じた指導
内容を、腕時計側に送信してユーザに告知する構成とし
ても良い。このような構成は、腕時計に組み込まれた本
装置と外部機器との距離が離れている場合に有用であ
る。なお、本装置が、外部機器から指導内容を直接受信
する構成でも良いし、リラックス度に応じた制御情報を
受信して、その制御情報にしたがって指導内容を告知す
る構成であっても良い。

【００６０】＜２：第２実施形態＞次に、本発明の第２
実施形態かかるバイオフィードバック指導装置について
説明する。上述した第１実施形態は、ユーザーがリラッ
クスした状態となった時点でこれをユーザーへ告知する
ことに主眼を置いたものであった。一方、この第２実施
形態は、これを一歩進めたものであって、リラックスの
ための訓練を実施している間において、現時点における
指標とともに、その指標によりどの程度リラックスして
きているかをユーザーへ告知して、生体状態が向上して
きていることをユーザー自身が意識することで、より短
時間でより一層深いリラックス状態となるようにするも
のである。

【００６１】これを実現するため、本実施形態では、自
律訓練と呼ばれる訓練をユーザーが行なうことを前提と
している。そこでまず、本実施形態にかかるバイオフィ
ードバック指導装置が前提とする自律訓練の概要につい
て簡単に説明しておく。一般に、人間の自律神経系の状
態は、末梢部の脈波の変化などに顕著に現れるものとさ
れている。そこで、末梢部における脈波を連続的に計測
して、ユーザーに対し、脈波の揺らぎから得られるリラ
ックスの度合いとともに、現時点における指標の値を告
知する。一方、これに対応して、ユーザーは、自身がよ
りリラックスできるような環境を作ったり、よりリラッ
クスするような暗示をかける。そうすることで、これが
自律神経に作用し、結果的に一層リラックスした状態へ
と改善されていく。このような生体ループが先に触れた
バイオフィードバックであって、こうしたバイオフィー
ドバックが有効であることは、前述のように既に実証さ
れており、臨床においても治療の一環として利用されて
いる。

【００６２】図１（ｂ）は、第２実施形態かかるバイオ
フィードバック指導装置の機能構成を示すブロック図で
あり、この図と図１（ａ）にかかる第１実施形態との相
違点は、生体情報抽出部１０１により抽出された指標を
ユーザーＹに告知する告知部１０５を備える点である。
そして、ユーザーＹは、告知部１０４により告知された
判定結果やリラックス度とともに、告知部１０５により
告知される現時点における指標の値にしたがって自律訓
練を行なうこととなる。

【００６３】＜２−１：第２実施形態の具体的構成＞さ
て、本実施形態にかかるバイオフィードバック指導装置
の構成は、図１（ｂ）をみても判るように、図１（ａ）
に対して告知部１０５を実質的に付加したのみである。
また、告知部１０４および１０５は、図２における音源
７および表示装置１０で共有可能である。このため、本
実施形態にかかるバイオフィードバック指導装置の構成
は、第１実施形態のリラックス指導装置と略同一となっ
て、ＣＰＵ１が実行する処理が異なるだけである。

【００６４】＜２−２：第２実施形態の動作＞そこで以
下、この構成によるバイオフィードバック指導装置の動
作を説明する。まず、自律訓練を実施するにあたって、
各訓練における訓練時間の上限値と訓練の目標値（ＲＲ
５０の変化率；詳細は後述）とが設定される。ここで、
本実施形態にあっては、医師等の指導者が外部機器から
設定することとする。すなわち、指導者がキーボード５
２（図１０（ｂ）参照）から上限値設定用のコマンドお
よび目標値設定用のコマンドをそれぞれ指示すると、外
部機器であるパーソナルコンピュータに内蔵のマイクロ
プロセッサが腕時計２０に対して設定情報を送出する。
すると、これらの情報はＬＥＤ５４を介して近赤外光で
外部へ放出され、腕時計２０側のフォトトランジスタ６
０を介して、図２のＩ／Ｏインターフェイス部１５へ送
られる。そしてＣＰＵ１は、送られてきた情報を取り込
んでＲＡＭ３へ格納する。なお、この上限値や目標値の
設定は、外部機器によらず、装置本体のスイッチ２１、
２２を操作して設定することとしても良い。

【００６５】次いで、ユーザーがボタン２１を押下する
と、これをＣＰＵ１は自律訓練の開始であるものと検出
し、タイマー１２へ所定時間間隔で割り込みを発生させ
るように設定を行なう。さらにＣＰＵ１は、上記の訓練
時間の上限値に相当する時間後においても、上記割り込
みとは別の割り込みが発生するようにタイマー１２を設
定する。一方、ボタン２１を押下したユーザーは、リラ
ックスした状態となるように意識したり、暗示をかける
などの自律訓練を開始する。

【００６６】他方、装置本体の電源が投入された時点か
らは、脈波センサ５が検出した脈波信号がＡ／Ｄ変換器
６を介して出力されている。そこで、タイマー１２から
所定時間間隔の割り込みが報告されると、ＣＰＵ１は、
Ａ／Ｄ変換器６から読み出した脈波信号をＲＡＭ３へ取
り込み、第１実施形態と同様の手順に従って、ＲＲ５０
を算出し、これを測定時刻と一緒にＲＡＭ３へ格納す
る。次いでＣＰＵ１は、得られたＲＲ５０の値をユーザ
ーへ知らせるために、ＲＯＭ２から読み出したメッセー
ジ情報の雛形とＲＲ５０の値をもとに音声メッセージを
作成し、これを音源制御部８へ送出する。これにより、
現時点において生体情報を示すＲＲ５０の値が音声で音
源７からユーザーに対して告知される。

【００６７】すると、ユーザーは、聞こえてきたＲＲ５
０の値をさらに大きくするように意識する。これにより
バイオフィードバックが掛かり、これが功を奏するとユ
ーザー自身の状態が改善され、結果的に脈波間隔の揺ら
ぎが大きくなってＲＲ５０の値が次第に増大してゆく。
これに対し、バイオフィードバックの効果が無いと、ユ
ーザーの状態は以前ののままであるか、あるいは、緊張
側へ悪化することになって、ＲＲ５０の値は変わらない
か、あるいは、減少することになる。したがって、ユー
ザーは音源７から流れてくるＲＲ５０の値の増減を聴取
することで、自身のリラックス状態の具合をリアルタイ
ムに確認しつつ、これを自律訓練の目標とすることがで
きる。

【００６８】一方、ＣＰＵ１は各測定時点において、少
なくとも前回の測定時点を含む過去所定期間に測定され
たＲＲ５０の値と現時点におけるＲＲ５０の値とを用い
てその変化の傾きを算出し、現時点において全身弛緩の
方向にあるのかそうでないのかを判断し、その判断結果
を聴取させる。そして以後、ＣＰＵ１は、先にタイマー
１２に設定した所定時間間隔毎に、上述したＲＲ５０の
告知処理を繰り返して実施し、ユーザーは告知に従って
自律訓練を継続する。ここで、これら処理の繰り返し中
に、訓練時間の上限値に相当する時間が経過したことで
タイマー１２から割り込みが報告される場合がある。こ
れは、自律訓練がうまくいっていないためであって、こ
れ以上自律訓練を継続してみてもほとんど効果が上がら
ないことを意味している。そこで、ＣＰＵ１は自律訓練
を打ち切る旨の告知を行なうようにし、これに応じて、
ユーザーもいま実施している自律訓練を中止する。

【００６９】また、上記のように自律訓練の成果が上が
らない場合、ＣＰＵ１は、訓練の効果が出るようにユー
ザーに対して所定の処方を行なうようにする。こうした
処方の一例として、第１実施形態で詳述した各種のリラ
ックス訓練をユーザーに実践させることが考えられる。
もっとも、このようにリラックス訓練を単独で実施した
だけでは、本実施形態のようにバイオフィードバックに
よる自律訓練法のようには、その効果を知ることはでき
ない。そこで、こうした処方を行なった後、ユーザーは
上述した同様の手順に従って、バイオフィードバックに
よる自律訓練を再開して、その処方の効果を確認する。

【００７０】一方、以上のような訓練打ち切りの告知が
ない場合、その後に、訓練を終了させる目的でユーザー
がボタン２１を再び押すと、これを検知したＣＰＵ１が
訓練終了を認識して上述した処理を終了させる。次いで
ＣＰＵ１は、いま実施した自律訓練によるＲＲ５０の変
化率を算出する処理に入る。すなわち、ＣＰＵ１はＲＡ
Ｍ３に格納された情報のうち、訓練開始直後のものと訓
練終了直前のものとについて、それぞれＲＲ５０の値と
測定時刻とを取り出す。そして、測定の開始時刻と終了
時刻とから正味の訓練時間を算出するとともに、次式に
従って指標（ここではＲＲ５０）の変化率を求め、これ
をＲＡＭ３へ格納する。

【００７１】指標（ＲＲ５０）の変化率＝（訓練終了時
の指標−訓練開始時の指標）÷訓練時間 この変化率を算出することにより、バイオフィードバッ
クの効果を定量化することができる。すなわち、この変
化率は単位時間当たりに指標（したがってリラックス状
態）がどの程度変化したかを表わしており、この値が大
きいほど短期間によりリラックスした状態に到達したこ
とになり、バイオフィードバックによる効果が出ている
ことになる。

【００７２】以上の処理に加え、ＣＰＵ１は自律訓練の
効果をユーザーに提示するためのグレード付けを第１実
施形態と同様の手順により行ない、グレードとして
「０」が算出されたのであれば、上述したように、ユー
ザーに対して各種の処方を行なって、リラックスした後
に自律訓練を再度やり直すようにユーザーへ告知する。
他方、ＣＰＵ１は、ＲＲ５０の変化率を各訓練の終了時
点において測定時刻と関連づけてＲＡＭ３へ蓄積してゆ
く。また同時に、ＲＲ５０の変化率が時間経過とともに
推移していく様子（トレンド）をグラフ化して表示装置
１０に表示させる。これにより、上述した自律訓練を毎
日積み重ねることでＲＲ５０が上昇していけば、訓練が
身を結んでいることがわかる。また、その上昇の程度を
見れば、いかに短時間でリラックス状態が改善するよう
になったかを端的に知ることができる。これとは逆に、
ＲＲ５０の変化率が横ばいであったり下がって来ていれ
ば、自律訓練の効果が芳しくないことも知ることができ
る。

【００７３】また、こうしたトレンドの情報などのデー
タはパーソナルコンピュータ等の外部機器へ転送するこ
とができる。そのためには、ユーザーが腕時計２０に設
けられたボタン２２を用いて、装置をデータ転送のため
のモードに設定する。するとＣＰＵ１は、ＲＡＭ３に蓄
積されているトレンドの情報を読み出して、逐次、Ｉ／
Ｏインターフェイス部１５へ送出する。これにより、ト
レンドの情報が光信号へ変換されて通信コネクタ５８に
取り付けられたＬＥＤ５９から送出され、通信窓５７お
よびフォトトランジスタ５５を介して、外部機器のパー
ソナルコンピュータ側へ転送される。すると、パーソナ
ルコンピュータに内蔵のマイクロプロセッサ等が、内蔵
のＲＡＭやハードディスク等に測定結果を蓄積する。そ
して、以上により、医師等の指導者がパーソナルコンピ
ュータを操作して自律訓練の実施経過を把握できるよう
になり、生活処方の一環としての自律訓練における目標
設定を行なうことができる。

【００７４】ところで、毎日、自律訓練を繰り返し実施
すると、訓練を継続してもＲＲ５０の変化率に変化が見
られなくなり、一種の飽和状態となる。こうした状態は
一つの到達目標に達した状態と言えるので、これを検出
するために、ＣＰＵ１は自律訓練の開始前に予め設定さ
れた目標値とＲＲ５０の変化率の実測値とを各訓練の終
了時点において比較する。その結果、実測値が目標値を
上回っていれば、所期の到達目標に達したものとみなし
て、「自律訓練の効果が十分に出ています。今の状態を
維持して下さい」などといった告知をユーザーに対して
行なう。

【００７５】なお、ユーザーの身体が動いている場合、
ＲＲ５０の変化率の測定結果には、バイオフィードバッ
クによる変化分に加えて、運動負荷による変化分が含ま
れることになる。そこで、運動負荷による影響を脈拍数
の変化から推し量るようにする。そのために、予めユー
ザーに運動負荷をかけて、体動のピッチと脈拍数との間
の相関関係を測定しておく。一方、自律訓練の実施中
は、加速度センサ１３の出力振幅を調べ、所定値以上の
出力振幅が得られる時間周期から体動のピッチを算出す
る。加えて、Ａ／Ｄ変換器６から読み取った脈波波形を
ＲＡＭ３に蓄積し、蓄積された脈波波形を拍単位に分割
して体動検出時における脈拍数を算出する。そして、測
定した脈拍数と上記の体動のピッチと脈拍数との関係か
ら、自律訓練による脈拍数の変化分を算出し、これを参
考にして告知の結果を是正すれば良い。他方、ユーザー
が自律訓練を実施している間、ＣＰＵ１はＡ／Ｄ変換器
１４を介して加速度センサ１３の出力を読み取り、その
値が所定値（例えば、０．１Ｇ）を越えるか否かを判別
して、ユーザーの体動検出結果を「体動有」／「体動
無」といった形で聴取させるようにする。

【００７６】ここで、体動の有無をもう少し具体的に説
明すると、例えば腕を振っているような場合には体動有
の状態である。したがって、運動中は勿論のこと、散歩
や部屋の中を歩く程度であっても体動有と言える。体動
無の状態で自律訓練を実施するには以下のようにするこ
とが望ましいと考えられる。例えばユーザーが屋内に居
るのであれば、机と椅子のある部屋へ移動して、図１８
（ａ）に示すように椅子に腰掛けて、腕時計を装着した
方の手を机の上に置き、手を動かさないように注意しな
がら自律訓練を行なう。

【００７７】もっとも、本来はこのようにするのが理想
ではあるが、ユーザーが屋外にいる場合などはそうもい
かないこともある。そうした場合、運動の最中であれ
ば、まずは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、図１８（ｂ）
に示すような姿勢をとって、腕時計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のボタンの
押下などの必要な操作を行ないながら自律訓練を行な
う。ちなみに、装置の形態が後述するネックレスや眼鏡
などであれば、脈波センサ５を取り付ける態様におい
て、椅子に座っても良いし、立ち止まったままでも良い
から、とにかく身体をできる限り動かさないようにじっ
とするのが望ましい。

【００７８】このような第２実施形態によれば、告知さ
れた生体のリラックスの度合いを示す指標に基づいて、
ユーザーがバイオフィードバックによる自律訓練を実施
する一方、これにより生じた指標の変化の度合いを評価
してその結果をユーザーへ告知するようにしたので、ユ
ーザーはバイオフィードバックによる自律訓練の効果が
出ているのかが簡単に分かるという効果が得られる。ま
た、バイオフィードバックによる自律訓練を医師等の専
門家が付き添っていなくとも、ユーザーが一人で評価で
きるという効果も得られる。

【００７９】＜３：生体状態を示す指標の他の例＞上記
各実施形態では、生体状態を示す指標としてＲＲ５０を
用い、この変化の度合いにより、リラックス状態を判定
したが、ＨＦ成分を用いても同様である。また、ＬＦ成
分と振幅比ＬＦ／ＨＦとに関しては、リラックスするに
従ってこれらの値が小さくなる以外は、ＲＲ５０やＨＦ
成分と同様である。したがって、例えば自律訓練にあた
って、ユーザーは、ＬＦ成分や振幅比ＬＦ／ＨＦが、よ
り小さくなるように意識すれば良い。さらに、上記各実
施形態では脈波波形のゆらぎから得られる指標を、生体
状態を示す指標として用いることとしたが、これに限ら
れるものでないことは勿論である。そこで、生体状態を
示す指標について、これら以外の例について述べる。

【００８０】＜３−１：末梢部における血流状態（脈波
波形の振幅）＞一般に、人間の自律神経系の状態は、末
梢部の血流状態の変化などに顕著に現れるものとされて
いる。一方、体温は血管内を流れる血液の搬出量で制御
されていることから、血流量が多くなれば、それだけ体
温は上昇するものと言える。このため、末梢部における
血流変化を連続的に計測し、得られた計測結果を見なが
ら、ユーザー自身がよりリラックスできるような環境を
作ったり、指先等の末梢部の体温が上がるように暗示を
かけるなどすることにより、ユーザの自律神経が作用し
て末梢部の体温の上昇につながり、血流状態が改善され
る、と考えられる。

【００８１】ところで、末梢部における血流の状態を知
るには、次のような方法が一例として考えられる。すな
わち、第１あるいは第２実施形態における脈波センサ５
等を用いて、該センサを構成するＬＥＤ（発光ダイオー
ド）から血液中に存在する赤血球に光が放射されると、
特定の波長の光が赤血球中のヘモグロビンに吸収される
一方、吸収されなかった光は反射されて戻ってくる。そ
の反射された光を脈波センサを構成する受光素子が受光
すれば、この反射光の光量（すなわち、脈波センサが検
出する脈波波形信号）と血流量とは相関することにな
る。したがって、得られる脈波波形の振幅の変化を見る
ことで、末梢部における血流状態の相対的な変化を検出
することができる、と考えられる。

【００８２】このため、生体情報を示す指標として、脈
波波形の振幅を用いる構成は、実質的に、図２に示す第
１実施形態と同一で済む。ただし、脈波波形の振幅変化
を検出するだけの構成で足りるので、ＣＰＵ１が実行す
る処理の負担はＲＲ５０を用いる場合と比較して減少す
る。さらに、脈波波形の振幅変化の検出に特化させて、
図１９に示すような構成としても良い。この図におい
て、図２に示す構成と相違する点は、脈波センサ５の後
段に位置するＡ／Ｄ変換器６を、増幅器１９０１、レベ
ル判定部１９０２およびゲイン制御部１９０３に置換し
た点にある。そこで、以下、この点について説明する。

【００８３】図１９において、レベル判定部１９０２
は、ＣＰＵ１からの指示を契機として、増幅器１９０１
の出力信号に対してＡ／Ｄ変換処理を施し、変換後のデ
ィジタル信号（すなわち、脈波波形信号）を所定時間に
わたって蓄積する。そのため、レベル判定部１９０２
は、内部に図示しないメモリーを内蔵している。これに
続き、レベル判定部１９０３は、蓄積された脈波波形信
号の中から最大の信号値を求めて当該測定時点における
「脈波の振幅」を算出した後、この脈波の振幅値を２進
数へ変換した場合における「有効ビット長」を算出す
る。このことからわかるように、脈波の振幅値が大きい
ほど有効ビット長も大きくなる。なお、図におけるレベ
ル判定部１９０２は、取り込んだアナログ信号を７ビッ
トで量子化しており、有効ビット長は図２０に示すよう
に１ビット〜７ビットのいずれかになるが、本発明がこ
れに限られるものでないことは勿論である。

【００８４】さらに、レベル判定部１９０２は、算出し
た有効ビット長に基づいて、図２０に示す「シフト指示
量」および「ゲインコントロール量」を算出する。ここ
で、シフト指示量は、脈波信号の有効ビット長が小さい
場合に、当該脈波信号の値を左へシフトして有効ビット
長がフルスケール（７ビット）とするのに必要なビット
数である。したがって、シフト指示量は固定値「７」か
ら有効ビット長を減算することで算出される。一方、ゲ
インコントロール量は、上記の左シフトに対応した倍率
であって、同図から明らかなように、シフト指示量につ
いて２の累乗を取ることで算出される。なお、上述した
脈波波形の振幅、有効ビット長、シフト指示量、ゲイン
コントロール量は、いずれもバス上に読み出すことが可
能であるため、ＣＰＵ１は随時これらのデータをバスか
ら取り込むことが可能である。ここで、脈波振幅の真の
値は、レベル判定部１９０２が算出した脈波の振幅とゲ
インコントロール量（シフト指示量）を加味したもので
あって、前者の値を後者の値で除したものになる。

【００８５】また、レベル判定部１９０２は、上述した
シフト指示量やゲインコントロール指示量の算出処理
を、脈波信号取り込みの最初の時点だけで行なうように
しており、次の取り込み時点までは、これら諸量がレベ
ル判定部１９０２の内部に保持されてバスへ読み出され
る。さらに、電源投入直後でのこれら諸量の値は、ゲイ
ンコントロール量が「１」倍となるように設定され、こ
れはレベル判定部１９０２が脈波信号の取り込みを開始
する場合においても同様である。なお、ゲイン制御部１
９０３は、レベル判定部１９０２から出力されるゲイン
コントロール量に従って増幅器１９０１の増幅率を制御
するものである。

【００８６】このような構成において、脈波センサ５が
脈波の取り込みを開始すると、得られた脈波信号が増幅
器１９０１で増幅されて、レベル判定部１９０２へ入力
される。ただし、上述したように電源投入直後は増幅器
１９０１の増幅率が「１」に設定されている。レベル判
定部１９０２は、増幅器１９０１が出力するアナログ信
号をディジタル値に変換した後に、内蔵のメモリーへ順
次書き込んでいく。レベル判定部１９０２は、この書き
込み処理を所定時間に亙って実施することで脈波波形を
蓄積する。次いで、レベル判定部１９０２は、蓄積され
た脈波波形の中から信号値が最大のものを抽出し、これ
を脈波の振幅として算出するととに、脈波の振幅の有効
ビット長を決定する。ここで、有効ビット長として２ビ
ットが算出されたものと仮定すると、レベル判定部１９
０２によりシフト指示量として５ビット、ゲインコント
ロール量として３２倍がそれぞれ算出される。これによ
り、ゲイン制御部１９０３が増幅器１９０１の増幅率を
３２倍に変更して、以後は、レベル判定部１９０２内の
Ａ／Ｄ変換器においてフルスケールに近い値が増幅器１
９０１から出力されることとなる。

【００８７】一方、ＣＰＵ１は、レベル判定部１９０２
が算出した脈波波形の振幅とシフト指示量とをバスから
読み出し、これらの値をタイマー１２から読みだした時
刻と一緒にＲＡＭ３へ格納する一方、シフト指示量のビ
ット数である「５」を表示制御部１１へ送出し、シフト
指示量の値を表示装置１０に表示させる。すなわち、シ
フト指示量のビット数を、脈波波形の振幅変化としてユ
ーザーに告知するのである。そして、ＣＰＵ１が、脈波
波形の振幅変化を、第１実施形態における変動率や、第
２実施形態における変化率と同様に処理して求めること
で、生体情報を示す指標として脈波波形の振幅を用いた
場合でも、リラックス度やバイオフィードバックによる
自律訓練の効果を確認することが可能となる。

【００８８】＜３−２：循環動態パラメータ＞上述した
ように、末梢部での血流量変化と脈波波形とは密接な関
係を有するため、末梢部を含む循環系の状態が判れば、
脈波波形の変化もある程度推定できる。ここで、循環系
の状態を知るには、血管の粘性抵抗やコンプライアンス
のような循環動態パラメータの測定が必要となって、大
動脈起始部と切痕部における圧力波形や血流量を測定し
なければならない。これには、大動脈にカテーテルを挿
入して直接測定する方法をとるか、あるいは、超音波エ
コーなどで間接的に測定する方法をとるか、いずれかを
採ることになるが、前者の方法では侵襲的となり、後者
の方法では熟練が必要となり、さらに、両者とも装置が
大がかりになる、といった問題があった。そこで、本発
明者らは、動脈系の挙動をシミュレートした電気的モデ
ルにより、循環動態パラメータを近似的に算出する方法
を提案している（特開平６−２０５７４７号：発明の名
称「脈波解析装置」や、ＰＣＴ／ＪＰ９６／０３２１
１：発明の名称「生体状態測定装置」）。

【００８９】この電気的モデルについては、図２２
（ａ）に示すような四要素集中定数モデルや、同図
（ｂ）に示すような五要素集中定数モデルがある。特
に、後者の五要素集中定数モデルについては、人体の循
環系の挙動を決定する要因のうち、四要素集中定数モデ
ルで採用される中枢部での血液による慣性、中枢部での
血液粘性による血管抵抗（粘性抵抗）、末梢部での血管
のコンプライアンス（粘弾性）、末梢部での血管抵抗
（粘性抵抗）の４つのパラメータに対し、さらに、大動
脈コンプライアンスを追加して、これらのパラメータを
電気回路としてモデリングしたものである。以下、集中
定数モデルを構成する各素子と各パラメータとの対応関
係を記す。 静電容量Ｃ_c ：大動脈コンプライアンス［cm⁵/dy
n］ 電気抵抗Ｒ_c ：動脈系中枢部での血液粘性による血
管抵抗［dyn・s/cm⁵］ インダクタンスＬ：動脈系中枢部での血液による慣性
［dyn・s²/cm⁵］ 静電容量Ｃ ：動脈系末梢部での血管コンプライア
ンス［cm⁵/dyn］ 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［dyn・s/cm⁵］

【００９０】ここで、集中定数モデルに流れる電流ｉ、
ｉ_p、ｉ_c、ｉ_sは、各々対応する各部を流れる血流［cm⁵
/s］に相当する。なかでも、電流ｉは大動脈血流に相当
し、電流ｉ_sは左心室から拍出される血流に相当してい
る。また、入力電圧ｅは左心室圧［dyn/cm²］に相当
し、電圧ｖ₁は大動脈起始部での圧力［dyn/cm²］に相当
する。さらに、静電容量Ｃの端子電圧はｖ_pは橈骨動脈
部での圧力［dyn/cm²］に相当する。くわえて、ダイオ
ードＤは、大動脈弁に相当するものであって、心臓の収
縮期に相当する期間においてオン（弁が開いた状態）と
なる一方、拡張期に相当する期間においてオフ（弁が閉
じた状態）となる。以降、これらの技術の詳細について
は上記出願に譲るが、端的にいえば、図２１における１
回拍出量測定器２１０１により測定された１回拍出量に
基づいて、被験者の大動脈起始部の圧力波に対応する電
気信号を集中定数モデルに与えたとき、その応答波形が
脈波検出装置２１０２により検出された橈骨動脈波形と
一致するように、各素子の値を定める技術であり、図２
における構成に対し、１回拍出量測定器２１０１に相当
する構成を付加すれば、ＣＰＵ１により処理可能であ
る。

【００９１】ここで、動脈系末梢部での血管コンプライ
アンスや、血液粘性による血管抵抗は、上述した末梢部
での血流量と密接に関係すると考えられるから、静電容
量Ｃや、電気抵抗Ｒ_pを、生体情報を示す指標として、
その変化をＣＰＵ１が求めることで、リラックス度やバ
イオフィードバックによる自律訓練の効果を確認するこ
とが可能となる。さらに、バイオフィードバックによる
自律訓練時にあっては、これら循環動態パラメータを求
めて告知する構成としても良い。

【００９２】＜３−２−１：脈波波形の歪み率＞図２１
に示す構成によって、循環動態パラメータの各値を算出
する場合、ユーザーにとっては、橈骨動脈波形と１回拍
出量との双方を検出する必要があるので、煩わしさが伴
うといった問題がある。そこで、橈骨動脈波形の形状に
よって大動脈圧が変化するという現象に着目して、波形
の形状を歪率で代表させて循環動態パラメータを導出す
ることとする。この場合、ＣＰＵ１は、橈骨動脈波形の
１拍分の平均波形を求めた後、ＦＦＴ処理を実行してフ
ーリエ解析を行なう。そして、解析の結果として得られ
た周波数スペクトルから、基本波の振幅Ａ₁、第２高調
波の振幅Ａ₂、第３高調波の振幅Ａ₃、……、第ｎ高調波
の振幅Ａ_nをそれぞれ求める。なお、ｎは自然数であ
り、高調波の振幅により適宜決定するものとする。そし
て、ＣＰＵ１は、これらの振幅値をもとにして、次式で
定義される歪率ｄを算出する。 歪率ｄ＝√（Ａ₂ ²＋Ａ₃ ²＋……＋Ａ_n ²）／Ａ₁

【００９３】次に、ＣＰＵ１は、得られた歪率ｄから循
環動態パラメータを推定する。ここで、推定にあたって
は、橈骨動脈波形の歪率ｄと循環動態パラメータの各値
との間に相関関係があるとの前提に基づいて行なう。す
なわち、予め多数のユーザーについて歪率ｄと循環動態
パラメータとを測定して、これらの関係式を導出してお
く。ここで、歪率ｄと循環動態パラメータＲ_c、Ｒ_p、
Ｌ、Ｃの測定結果との相関関係の一例を、図２３〜図２
６に示す。なお、大動脈コンプライアンスＣ_cに関して
は図示しないが、他の４つのパラメータと同様に関係式
を求めることができる。そして、ＣＰＵ１は、算出した
歪率ｄから、対応する関係式を用いて循環動態パラメー
タＲ_c、Ｒ_p、Ｌ、Ｃ、Ｃ_cを計算する。このように構成
することで、図２１における１回拍出量測定器２１０１
の構成を不要とすることが可能となる。

【００９４】＜３−３：脈波波形の相違＞末梢部を含む
循環系の状態を知るため、上述した循環動態パラメータ
のほか、脈波波形のそのものに着目することも考えられ
る。そこで、脈波波形の形状を特定する波形パラメータ
の値から、当該ユーザーのリラックス度やバイオフィー
ドバックによる自律訓練の効果を確認することについて
検討してみる。ここで、脈波波形の形状について検討す
る場合、その時間領域について着目する方法と、その周
波数領域する場合との２通りが考えられる。そこで以
下、これらの２通りの場合についてそれぞれ検討してみ
る。

【００９５】＜３−３−１：時間領域について＞まず、
脈波波形の時間領域についての解析結果を用いて、リラ
ックス度等の効果を確認することについて検討してみ
る。一般的に、１拍分の脈波波形は、図２７に示すよう
な形状をしている。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
パラメータとして以下に述べるものを定義する。 １拍に対応した脈波が立ち上がってから（以下、この
立ち上がり時刻を脈波開始時刻という）次の拍に対応し
た脈波が立ち上がりを開始するまでの時間ｔ₆ 脈波内に順次現れる極大点Ｐ１、極小点Ｐ２、極大点
Ｐ３、極小点Ｐ４および極大点Ｐ５の血圧値ｙ₁〜ｙ₅ 脈波開始時刻以後、上記各点Ｐ１〜Ｐ５が現れるまで
の経過時間ｔ₁〜ｔ₅ これらの波形パラメータを算出するために、上記極大点
および極小点について、これら各点に関連した「ピーク
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ピーク情報を
抽出するものである。なお、ピ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説明する。

【００９６】＜３−３−１−１：波形抽出記憶部の構成
＞以下、波形抽出記憶部の構成について図２８を参照し
て説明するが、ここでは、波形抽出記憶部１８０がマイ
クロコンピュータ１８１によって制御されることを想定
する。なお、この構成は、ハードウェア的に実行される
が、かかる機能構成を、図２における構成によってソフ
トウェア的に等価的に実行することとしても良い。さ
て、図２８において、１８２はＡ／Ｄ変換器であり、脈
波センサ５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φに従ってディジタル信号に変換して出
力する。１８３はローパスフィルタであり、Ａ／Ｄ変換
器１８２から順次出力されるディジタル信号に対し、所
定のカッ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。１８４は
ＲＡＭによって構成される波形メモリであり、ローパス
フィルタ１８３を介して供給される波形値Ｗを順次記憶
する。１９１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１８１から波形採取指示ＳＴＡＲＴが出
力されている期間、サンプリングクロックφをカウント
し、そのカウント結果を波形値Ｗを書き込むべき波形値
アドレスＡＤＲ１として出力する。この波形値アドレス
ＡＤＲ１はマイクロコンピュータ１８１により監視され
る。１９２はセレクタであり、マイクロコンピュータ１
８１からセレクト信号Ｓ１が出力されていない場合、波
形値アドレスカウンタ１９１が出力する波形値アドレス
ＡＤＲ１を選択して波形メモリ１８４のアドレス入力端
へ供給する。一方、マイクロコンピュータ１８１からセ
レクト信号Ｓ１が出力されている場合、マイクロコンピ
ュータ１８１が出力する読み出しアドレスＡＤＲ４を選
択して波形メモリ１８４のアドレス入力端へ供給する。

【００９７】２０１は微分回路であり、ローパスフィル
タ１８３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。２０２は零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となった場合に零クロス検出パルスＺを出
力する。さらに詳述すると、零クロス検出回路２０２
は、図２９に例示する脈波の波形においてピーク点Ｐ
１、Ｐ２、…、を検出するために設けられた回路であ
り、これらのピーク点に対応した波形値Ｗが入力された
場合に零クロス検出パルスＺを出力する。２０３はピー
クアドレスカウンタであり、マイクロコンピュータ１８
１から波形採取指示ＳＴＡＲＴが出力されている期間、
零クロス検出パルスＺをカウントし、そのカウント結果
をピークアドレスＡＤＲ２として出力する。２０４は移
動平均算出回路であり、現時点までに微分回路２０１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ＳＬＰとして出力する。

【００９８】２０５は次に述べるピーク情報を記憶する
ために設けられたピーク情報メモリである。ここで、以
下にピーク情報の詳細について説明する。すなわち、図
３０に示すピーク情報の内容の詳細は以下に列挙する通
りである。 波形値アドレスＡＤＲ１ ローパスフィルタ１８３から出力される波形値Ｗが極大
値または極小値となった時点で波形値アドレスカウンタ
１９１から出力されている書き込みアドレスである。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１８４における書き込みアドレスである。 ピーク種別Ｂ／Ｔ 上記波形値アドレスＡＤＲ１に書き込まれた波形値Ｗが
極大値Ｔ（Ｔｏｐ）であるか極小値Ｂ（Ｂｏｔｔｏｍ）
であるかを示す情報である。 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。 ストローク情報ＳＴＲＫ 直前のピーク値から当該ピーク値に至るまでの波形値の
変化分である。 傾斜情報ＳＬＰ 当該ピ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。

【００９９】＜３−３−１−２：波形抽出記憶部の動作
＞次に、マイクロコンピュータ１８１の制御における波
形抽出記憶部１８０の動作について、いくつかに分けて
説明する。

【０１００】＜３−３−１−２−１：波形およびそのピ
ーク情報の採取＞マイクロコンピュータ１８１により波
形採取指示ＳＴＡＲＴが出力されると、波形値アドレス
カウンタ１９１およびピークアドレスカウンタ２０３の
リセットが解除される。この結果、波形値アドレスカウ
ンタ１９１によりサンプリングクロックφのカウントが
開始され、そのカウント値が波形値アドレスＡＤＲ１と
してセレクタ１９２を介して波形メモリ１８４に供給さ
れる。そして、人体から検出された脈波信号がＡ／Ｄ変
換器１８２に入力され、サンプリングクロックφに従っ
てディジタル信号に順次変換され、ローパスフィルタ１
８３を介し波形値Ｗ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１８４に順次供
給され、その時点において波形値アドレスＡＤＲ１によ
って指定される記憶領域に書込まれる。以上の動作によ
り、図２９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１８４に蓄積される。

【０１０１】一方、上記動作と並行して、ピーク情報の
検出およびピーク情報メモリ２０５への書込みが、以下
に説明するようにして行なわれる。まず、ローパスフィ
ルタ１８３から出力される波形値Ｗの時間微分が微分回
路２０１によって演算され、この時間微分が零クロス検
出回路２０２および移動平均算出回路２０４に入力され
る。移動平均算出回路２０４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
分値の平均値（すなわち、移動平均値）を演算し、演算
結果を傾斜情報ＳＬＰ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状態となっている
場合は傾斜情報ＳＬＰ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っている場合は傾斜
情報ＳＬＰとして負の値が出力される。

【０１０２】そして、例えば図２９に示す極大点Ｐ１に
対応した波形値Ｗがローパスフィルタ１８３から出力さ
れると、時間微分として０が微分回路２０１から出力さ
れ、零クロス検出回路２０２から零クロス検出パルスＺ
が出力される。この結果、マイクロコンピュータ１８１
により、その時点における波形値アドレスカウンタ１９
１のカウント値である波形アドレスＡＤＲ１、波形値
Ｗ、ピークアドレスカウンタのカウント値であるピーク
アドレスＡＤＲ２（この場合、ＡＤＲ２＝０）および傾
斜情報ＳＬＰが取り込まれる。また、零クロス検出パル
スＺが出力されることによってピークアドレスカウンタ
２０３のカウント値ＡＤＲ２が１になる。

【０１０３】一方、マイクロコンピュータ１８１は、取
り込んだ傾斜情報ＳＬＰの符号に基づいてピーク種別Ｂ
／Ｔを作成する。この場合のように極大値Ｐ１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、マイクロコンピュータ１８１
はピーク情報Ｂ／Ｔ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ピュータ１８１は、ピークアド
レスカウンタ２０３から取り込んだピークアドレスＡＤ
Ｒ２（この場合、ＡＤＲ２＝０）をそのまま書込アドレ
スＡＤＲ３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ＡＤＲ１、ピーク種別Ｂ／Ｔ、傾斜
情報ＳＬＰを第１回目のピーク情報としてピーク情報メ
モリ２０５に書き込む。なお、第１回目のピーク情報の
書き込みの場合は、直前のピーク情報がないためストロ
ーク情報ＳＴＲＫの作成および書き込みは行なわない。

【０１０４】その後、図２９に示す極小点Ｐ２に対応し
た波形値Ｗがローパスフィルタ１８３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、書
込アドレスＡＤＲ１、波形値Ｗ、ピークアドレスＡＤＲ
２（＝１）、傾斜情報ＳＬＰ（＜０）がマイクロコンピ
ュータ１８１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１８１により、傾斜情報ＳＬ
Ｐに基づいてピーク種別Ｂ／Ｔ（この場合、”Ｂ”）が
決定される。また、マイクロコンピュータ１８１により
ピークアドレスＡＤＲ２よりも１だけ小さいアドレスが
読み出しアドレスＡＤＲ３としてピーク情報メモリ２０
５に供給され、第１回目に書き込まれた波形値Ｗが読み
出される。そして、マイクロコンピュータ１８１によ
り、ローパスフィルタ１８３から今回取り込んだ波形値
Ｗとピーク情報メモリ２０５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ＳＴＲＫ
が求められる。このようにして求められたピーク種別Ｂ
／Ｔ、ストローク情報ＳＴＲＫが他の情報、すなわち波
形値アドレスＡＤＲ１、波形値Ｗ、傾斜情報ＳＬＰ、と
共に第２回目のピーク情報としてピーク情報メモリ２０
５のピークアドレスＡＤＲ３＝１に対応した記憶領域に
書き込まれる。以後、ピーク点Ｐ３、Ｐ４、…、が検出
された場合も同様の動作が行なわれる。そして所定時間
が経過すると、マイクロコンピュータ１８１により波形
採取指示ＳＴＡＲＴの出力が停止され、波形値Ｗおよび
ピーク情報の採取が終了する。

【０１０５】＜３−３−１−２−２：脈波波形の分割＞
ピーク情報メモリ２０５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なう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ピュータ１８
１により行なわれる。まず、ピーク情報メモリ２０５か
ら各ピーク点Ｐ１、Ｐ２、…、に対応した傾斜情報ＳＬ
Ｐおよびストローク情報ＳＴＲＫが順次読み出される。
次いで、各ストローク情報ＳＴＲＫ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
ＳＬＰ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ＳＴＲＫ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なうべき１拍分の脈波の立ち
上がり部（例えば図２９において符号ＳＴＲＫＭ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ピークアドレスより
も１だけ前のピークアドレス（すなわち、波形パラメー
タの抽出を行なうべき１拍分の脈波の開始点Ｐ６のピー
クアドレス）が求められる。

【０１０６】＜３−３−１−２−３：波形パラメータの
抽出＞マイクロコンピュータ１８１は、ピーク情報メモ
リ２０５に記憶された上記１拍分の脈波に対応した各ピ
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。 血圧値ｙ₁〜ｙ₅ ピーク点Ｐ７〜Ｐ１１に対応する波形値をそれぞれｙ₁
〜ｙ₅とする。 時間ｔ₁ ピーク点Ｐ７に対応する波形アドレスからピーク点Ｐ６
に対応する波形アドレスを差し引き、その結果に対して
サンプリングクロックφの周期を乗じてｔ₁ を算出す
る。 時間ｔ₂〜ｔ₆ 上記ｔ₁と同様、対応する各ピーク点間の波形アドレス
差に基づいて演算する。以上のようにして得られた各波
形パラメータは、マイクロコンピュータ１８１内部のバ
ッファメモリに蓄積される。そして、これらの波形パラ
メータに基づき、ＣＰＵ１が、生体情報を示す指標とし
て、その変化を求めることで、リラックス度やバイオフ
ィードバックによる自律訓練の効果を確認することが可
能となる。例えば、隣接する脈波のピーク点Ｐ１の間隔
は、前述したＲＲ間隔そのものであるから、上述したＦ
ＦＴ処理によらずにＲＲ５０を求めることができ、リラ
ックス度の効果を確認することができる。

【０１０７】＜３−３−２：周波数領域について＞次
に、脈波波形の周波数領域についての解析結果を用い
て、リラックス度等の効果を確認することについて検討
してみる。ここでは、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ペクトル、より詳しく言うと、
周波数スペクトルの振幅および位相が脈波の特徴情報と
して有用であると考えられる。一般的な波形の周波数解
析手法としては、上述したようにＦＦＴ処理などがあ
り、この種の周波数解析技術を用いて脈波の周波数解析
を行な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
変化する上に各波の波長も一定ではない。そこでＦＦＴ
処理を用いる場合には、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ＦＦＴ処理
を行なう手法が用いられる。

【０１０８】ところで、ＦＦＴ処理を用いると、脈波の
スペ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ペクト
ルを迅速に求めるような用途のため、本発明者らは、次
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ない、得られるスペクト
ルの振幅、位相を抽出するためのスペクトル検出回路で
あって、上述したマイクロコンピュータ１８１の制御の
下で、前述した波形抽出記憶部１８０と連動して高速に
脈波スペクトルを検出する。

【０１０９】＜３−３−２−１：周波数解析部の構成＞
以下、周波数解析部の構成について図３１を参照して説
明するが、ここでは、波形抽出記憶部１８０がマイクロ
コンピュータ１８１によって制御されることを想定す
る。なお、この構成も、ハードウェア的に実行される
が、かかる機能構成を、図２における構成によってソフ
トウェア的に等価的に実行することとしても良い。さ
て、図３１は、周波数解析部２１０の詳細を示すブロッ
ク図である。この周波数解析部２１０は、マイクロコン
ピュータ１８１を介し脈波の波形値ＷＤを拍単位で受け
取り、この受け取った波形値ＷＤを繰り返し高速再生
し、各拍毎に周波数解析を行なって、脈波を構成するス
ペクトルを演算する。また、周波数解析部２１０は、最
初は脈波の基本スペクトルを、次いで第２調波スペクト
ルを、... 、という具合に脈波を構成する各スペクトル
を時分割で演算する。マイクロコンピュータ１８１は、
周波数解析部２１０に１拍分の脈波の最初の波形値ＷＤ
を出力する際、同期信号ＳＹＮＣおよびその拍に含まれ
る波形値ＷＤの個数Ｎを出力するとともに、セレクト信
号Ｓ２を切り換える。また、マイクロコンピュータ１８
１は、１拍分の波形値ＷＤを出力している間、各波形値
ＷＤの引き渡しに同期して０〜Ｎ−１まで変化する書込
みアドレスＡＤＲ５を順次出力する。

【０１１０】バッファメモリ２１１および２１２は、こ
のようにしてマイクロコンピュータ１８１から出力され
る波形値ＷＤを蓄積するために設けられたメモリであ
る。分配器２１３は、マイクロコンピュータ１８１を介
して供給される脈波の波形値ＷＤをバッファメモリ２１
１または２１２のうちセレクト信号Ｓ２により指定され
た方へ出力する。セレクタ２１４は、バッファメモリ２
１１またはバッファメモリ２１２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２２０へ出力する。セレクタ２１５およびセレク
タ２１６は、書込みアドレスＡＤＲ５または高速再生部
２２０が発生する読み出しアドレスＡＤＲ６（後述）を
セレクト信号Ｓ２に従って選択し、バッファメモリ２１
１およびバッファメモリ２１２へ各々供給する。以上説
明した分配器２１３、セレクタ２１４〜２１６がセレク
ト信号Ｓ２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２１１にデータ書込みが行なわれている
間はバッファメモリ２１２からデータが読み出されて高
速再生部２２０へ供給され、バッファメモリ２１２にデ
ータ書込みが行なわれている間はバッファメモリ２１１
からデータが読み出されて高速再生部２２０へ供給され
る。

【０１１１】高速再生部２２０は、バッファメモリ２１
１およびバッファメモリ２１２から各拍に対応した波形
値を読み出す手段であり、読み出しアドレスＡＤＲ６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２２０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ＡＤＲ６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
ように読出しアドレスＡＤＲ６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、検出しようとする
スペクトルの次数に対応して切り換えられ、基本波スペ
クトルを検出する際にはＴ、第２調波スペクトルの場合
は２Ｔ、第３調波スペクトルの場合は３Ｔ、... 、とい
うように切り換えられる。また、高速再生部２２０は補
間器を内蔵しており、バッファメモリ２１１またはバッ
ファメモリ２１２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ｍ／Ｔ（ｍは所定の整数）の
波形値として出力する。

【０１１２】正弦波発生器２２１は、周波数可変の波形
発生器であり、マイクロコンピュータ１８１による制御
の下、検出すべきスペクトルの次数に対応し、周期が
Ｔ、２Ｔ、３Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、６Ｔの各正弦波を順次出
力する。バンドパスフィルタ２２２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ルタであ
る。スペクトル検出部２２３は、バンドパスフィルタ２
２２の出力信号レベルに基づいて脈波の各スペクトルの
振幅Ｈ₁〜Ｈ₆を検出すると共にバンドパスフィルタ２２
２の出力信号の位相と正弦波発生器２２１が出力する正
弦波の位相の差に基づいて各スペクトルの位相θ₁〜θ₆
を検出する。

【０１１３】＜３−３−２−２：周波数解析部の動作＞
上述したように、周波数解析部２１０は、波形抽出記憶
部１８０と連動して高速に脈波のスペクトルを検出する
ものである。そこで、以下では、マイクロコンピュータ
１８１および波形抽出記憶部１８０の動作を交えて説明
することとする。

【０１１４】＜３−３−２−２−１：波形の分割＞波形
抽出記憶部１８０の動作（３−３−１−２章）で詳述し
たように、マイクロコンピュータ１８１により波形採取
指示ＳＴＡＲＴが出力されると、波形およびそのピーク
情報の採取が行なわれ、波形抽出記憶部１８０内部の波
形メモリ１８４とピーク情報メモリ２０５にそれぞれ記
憶される。そして、極小点Ｐ２に対応してストローク情
報が作成された時点において、ピーク情報内のストロー
ク情報ＳＴＲＫ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２９におけるＳＴＲＫＭ）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、マイクロコンピュータ１８１は、さらに、そのスト
ロークの始点である極小値の波形アドレス（例えば図２
９においてはＳＴＲＫＭの始点Ｐ６）をピーク情報メモ
リ２０５から読み出して、当該マイクロコンピュータ１
８１に内蔵されたシフトレジスタへ書き込む。以後、ピ
ーク点Ｐ３、Ｐ４、…、が検出された場合も同様の動作
が行なわれる。

【０１１５】＜３−３−２−２−２：波形の引き渡し＞
以上の動作と並行し、マイクロコンピュータ１８１は、
波形抽出記憶部１８０内の波形メモリ１８４から波形値
を順次読み出し、波形データＷＤとして周波数解析部２
１０へ引き渡す。一方、図３３に示すように、セレクト
信号Ｓ１はクロックφ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１８４は書き込みモード／読
み出しモードのモード切り換えが行なわれる。

【０１１６】ところで、図３２において、ある拍に対応
した１拍分の脈波Ｗｎの波形値が波形メモリ１８４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零クロス検出パルスＺが発生さ
れ、その波形値アドレスＡＤＲ１＝Ａ₀ がピーク情報メ
モリ２０５に書き込まれる（図３３参照）。その後、極
大値（アドレスＡ1 ）が波形抽出記憶部１８０内に入力
されると、再び零クロス検出パルスＺが発生され（図３
３参照）、この極大値と直前の極小値（アドレスＡ₀ ）
との間のストロークが所定値以上である場合は、極小値
のアドレスＡ₀がマイクロコンピュータ１８１内のシフ
トレジスタに書き込まれる。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２１０に引き渡すべき
１拍分の波形値ＷＤの開始アドレスとしてマイクロコン
ピュータ１８１に取り込まれる。すなわち、図３２にお
いて、ある拍に対応した脈波Ｗｎの極大値のアドレスＷ
ｎがシフトレジスタに書き込まれると、それ以前に同シ
フトレジスタに書き込まれた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
タから出力され、マイクロコンピュータ１８１により検
知される。

【０１１７】この時点で、マイクロコンピュータ１８１
は上記シフトレジスタの内容を参照し、脈波Ｗｎ−２の
最初の極小値の波形アドレスからその次の脈波Ｗｎ−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ＳＹＮＣと共に周波数解析部２１０へ
出力する。また、同期信号ＳＹＮＣに同期してセレクト
信号Ｓ２が切り換えられ、分配器２１３、セレクタ２１
４〜２１６の内部接続状態が例えば図３１において実線
によって示した状態とされる。

【０１１８】そして、マイクロコンピュータ１８１は、
読み出しアドレスＡＤＲ４を脈波Ｗｎ−２の最初の極小
値の波形アドレスから順次増加させ、セレクタ１９２を
介して波形メモリ１８４へ供給する。ここで、読み出し
アドレスＡＤＲ４は書き込みアドレスＡＤＲ１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Ｗｎの次の拍の脈波Ｗｎ＋１の極大値が波形抽出記憶
部１８０に入力される前に脈波Ｗｎ−１の前の脈波Ｗｎ
−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Ｗｎの波形メモリ１８４へ
の蓄積と並行し、マイクロコンピュータ１８１によりそ
の２拍前の脈波Ｗｎ−２の波形値ＷＤが波形メモリ１８
４から読み出されて周波数解析部２１０へ引き渡され、
分配器２１３を介してバッファメモリ２１１へ順次供給
される。このようにして波形値ＷＤがバッファメモリ２
１１へ順次供給されるのに同期し、書込みアドレスＡＤ
Ｒ５が０〜Ｎ−１まで順次増加され、この書込みアドレ
スＡＤＲ５はセレクタ２１５を介しバッファメモリ２１
１へ供給される。この結果、バッファメモリ２１１のア
ドレス０〜Ｎ−１の各記憶領域に脈波Ｗｎ−２に対応し
た各波形値ＷＤが蓄積される。

【０１１９】＜３−３−２−２−３：高速再生＞上記動
作と並行して、高速再生部２２０によって読み出しアド
レスＡＤＲ６が出力され、セレクタ２１６を介しバッフ
ァメモリ２１２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ＷＤが、バ
ッファメモリ２１２から読み出され、セレクタ２１４を
介して高速再生部２２０へ取り込まれる。ここで、バッ
ファメモリ２１２内の脈波Ｗｎ−３に対応した各波形値
ＷＤは、バッファメモリ２１１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ＷＤは、一定の期間Ｔ内に全てが読み出され
るように読出しアドレスＡＤＲ６の増加速度が制御され
る。すなわち、高速再生部２２０は、バッファメモリ２
１２から読み出すべき波形値ＷＤの個数が図３４に例示
するように大きな値Ｎ１である場合には高速度で読み出
しアドレスＡＤＲ６を増加させ、逆に図３５に例示する
ように小さな値Ｎ２である場合には低速度で読み出しア
ドレスＡＤＲ６を増加させ、一定期間Ｔ内に読み出しア
ドレスＡＤＲ６が０〜Ｎ１−１または０〜Ｎ２−１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２２０内におい
て補間演算が施され、一定のサンプリング周波数ｍ／Ｔ
の波形値となってバンドパスフィルタ２２２へ供給され
る。

【０１２０】＜３−３−２−２−４：スペクトル検出＞
バンドパスフィルタ２２２は、受け取った波形値による
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、スペクトル検出部２２３に供給する。一
方、正弦波発生器２２１は、図３６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２２３へ供
給する。スペクトル検出部２２３は、バンドパスフィル
タ２２２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Ｗｎ−３の基本波スペクトルの振幅Ｈ₁と
して出力するとともに、バンドパスフィルタ２２２の出
力信号の位相と正弦波発生器２２１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Ｗｎ−３の基本波スペクトルの位相θ₁ として出
力する。各代表値は、例えば基本波スペクトルを出力す
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。

【０１２１】次に、高速再生部２２０は、一定期間２Ｔ
内に脈波Ｗｎ−３の全ての波形値が読み出されるように
読み出しアドレスＡＤＲ６の増加速度を上記基本波スペ
クトルの検出の場合の１／２にし、脈波Ｗｎ−３に対応
した波形値ＷＨを繰り返し読み出し、バンドパスフィル
タ２２２へ供給する（図３６参照）。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Ｗｎ−３の第２調波に対応した信号がバ
ンドパスフィルタ２２２を通過してスペクトル検出部２
２３に供給される。この結果、スペクトル検出部２２３
により脈波Ｗｎ−３の第２調波スペクトルの振幅Ｈ₂ が
検出されて出力される。一方、正弦波発生器２２１は、
周期が２Ｔである正弦波を発生してスペクトル検出部２
２３へ供給する（図３６参照）。この結果、スペクトル
検出部２２３により脈波Ｗｎ−３の基本波スペクトルの
位相θ₂が出力される。

【０１２２】以後、読み出しアドレスＡＤＲ６の増加速
度が基本波スペクトルの場合の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２２１により発生する正弦波の周期が３
Ｔ、４Ｔ、５Ｔ、６Ｔと順次切り換えられて、上記と同
様の動作により３次〜６次までの高調波スペクトルの振
幅Ｈ₃〜Ｈ₆および位相θ₃〜θ₆がスペクトル検出部２２
３から出力される。このようにして求められた脈波Ｗｎ
−３の各スペクトルはマイクロコンピュータ１８１に取
り込まれる。そして、マイクロコンピュータ１８１によ
り脈波Ｗｎ−３に対応した波形値ＷＤの個数Ｎとクロッ
クφの周期τを用いて基本波の周波数ｆ＝１／（Ｎτ）
が演算され、上記スペクトルと共に出力される。

【０１２３】その後、脈波Ｗｎよりも１拍後の脈波Ｗｎ
＋１が立ち上がり、最初の極大値が波形抽出記憶部１８
０内に入力されると、マイクロコンピュータ１８１によ
り同期信号ＳＹＮＣが発生されると共に脈波Ｗｎ−２に
含まれる波形値ＷＤの個数Ｎが出力される。また、セレ
クト信号Ｓ２が反転され、分配器２１３、セレクタ２１
４〜２１６の内部接続状態が図３１において破線によっ
て示した状態とされる。そして、脈波Ｗｎ＋１の波形メ
モリ１８４への蓄積と並行し、マイクロコンピュータ１
８１によりその２拍前の脈波Ｗｎ−１の波形値ＷＤが波
形メモリ１８４から読み出されて周波数解析部２１０へ
引き渡され、分配器２１３を介してバッファメモリ２１
２へ順次供給される。

【０１２４】この動作と並行し、高速再生部２２０によ
り脈波Ｗｎ−１の１拍前の脈波Ｗｎ−２に対応した各波
形値ＷＤがバッファメモリ２１１から読み出され、高速
再生部２２０により補間されて波形値ＷＨとして出力さ
れる。そして、この脈波Ｗｎ−２に対応した波形値ＷＨ
に対し脈波Ｗｎ−３と同様な処理が施され、そのスペク
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なわれ、各脈波のスペクトルが連
続して求められる。すなわち、個々の拍に対応したパラ
メータである振幅Ｈ₁〜Ｈ₆および位相θ₁〜θ₆が求めら
れる。このうち位相θ₄は、生体の体調変化を良く示す
ことが知られているため、ＣＰＵ１が、生体情報を示す
指標として、その変化を求めることで、リラックス度や
バイオフィードバックによる自律訓練の効果を確認する
ことが可能となる。

【０１２５】＜３−４：ウェーブレット変換＞また、上
述した実施形態にあっては、脈波センサ５による脈波波
形をＦＦＴ処理して脈波波形の変化を求めていたが、脈
波波形の処理については、ＦＦＴ処理に限られない。例
えば、脈波波形をウェーブレット変換して得られた各周
波数領域毎の脈波解析データを用いて、脈波波形の変化
を求めることも可能である。そこで、以下、脈波センサ
５による脈波波形をウェーブレット変換する構成につい
て説明する。この構成は、図１における生体情報抽出部
１０１を、図３７に示す構成に置換することで実現され
る。図において、ウエーブレット変換部７００は、脈波
センサ５から出力される脈波信号ＭＨに対して周知のウ
エーブレット変換を施して、脈波解析データＭＫＤを生
成するものである。一般に、信号を時間と周波数との両
面から同時に捉える時間周波数解析において、ウエーブ
レットは、信号の部分を切り出す単位となる。ウエーブ
レット変換は、この単位で切り出した信号各部の大きさ
を表している。ウエーブレット変換を定義するために基
底関数として、時間的にも周波数的にも局在化した関数
ψ（ｘ）をマザー・ウエーブレットとして導入する。こ
こで、関数ｆ（ｘ）のマザー・ウエーブレットψ（ｘ）
によるウエーブレット変換は、次のように定義される。

【０１２６】

【数１】

【０１２７】式（１）において、ｂは、マザー・ウエー
ブレットψ（ｘ）をトランスレート（平行移動）する際
に用いるパラメータであり、一方、ａはスケール（伸
縮）する際のパラメータである。したがって、式（１）
においてウエーブレットψ（（ｘ−ｂ）／ａ）は、マザ
ー・ウエーブレットψ（ｘ）をｂだけ平行移動し、ａだ
け伸縮したものである。この場合、スケールパラメータ
ａに対応してマザー・ウエーブレットψ（ｘ）の幅は伸
長されるので、１／ａは周波数に対応するものとなる。
なお、ウエーブレット変換部７００の詳細な構成につい
ては後述する。

【０１２８】次に、周波数補正部８００は、脈波解析デ
ータＭＫＤに対して周波数補正を行なう。上記式（１）
には周波数に対応する「１／ａ^1/2」の項があるが、異
なる周波数領域間でデータを比較する場合に、この項の
影響を補正する必要がある。周波数補正部８００は、こ
のために設けられたものであり、ウエーブレットデータ
ＷＤに係数ａ^1/2を乗算して、脈波補正データＭＫＤ’
を生成する。これにより、対応する各周波数に基づい
て、周波数当たりのパワー密度が一定になるように補正
を施すことができる。

【０１２９】＜３−４−１：ウェーブレット変換部＞次
に、ウエーブレット変換部７００の詳細構成について、
図３８を参照して説明する。脈波センサ５による脈波波
形ＭＨは、波形整形部７１０とＡ／Ｄ変換器７２０とに
供給される。このうち波形整形部７１０は、脈波波形Ｍ
Ｈに同期した制御信号ＣＳとクロックＣＫとを生成する
ものである。ここで、波形整形部７１０のブロック図を
図３９に示す。図において、リンギングフィルタ７１１
は、中心周波数を２．２Ｈｚ、通過帯域を０．８Ｈｚ〜
３．５ＨｚとするＱ値が高いフィルタである。脈波波形
の基本波成分は、０．８Ｈｚ〜３．５Ｈｚの範囲内にあ
るのが通常であるから、脈波波形ＭＨがリンギングフィ
ルタ７１１を通過すると、その基本波成分が抽出され
る。例えば、図４０（ａ）に示す脈波波形ＭＨがリンギ
ングフィルタ７１１を通過すると、図４０（ｂ）に示す
正弦波が得られる。

【０１３０】次に、ゼロクロス検出回路７１２は、コン
パレータ等から構成され、リンギングフィルタ１０１の
出力信号とグランドレベルを比較して矩形波を生成す
る。この矩形波は、心拍に同期したものとなる。例え
ば、リンギングフィルタ７１２の出力信号が図４０
（ｂ）に示すものであるならば、ゼロクロス検出回路７
１２の出力信号は図４０（ｃ）に示すものとなる。

【０１３１】次に、比較部７１３、ループフィルタ７１
４、電圧制御発振回路７１５、および、分周回路７１６
は、一種のＰＬＬを構成する。比較部７１３の一方の入
力にゼロクロス検出回路７１２の出力信号が、その他方
の入力に分周回路７１６の出力信号が、それぞれ供給さ
れると、比較部７１３は、両者の位相差に応じた誤差信
号を出力する。誤差信号がループフィルタ７１４を介し
て電圧制御発振回路７１５に供給されると、電圧制御発
振回路７１５はクロックＣＫを出力する。そして、クロ
ックＣＫは分周回路７１６で１／８分周され、比較部７
１３の他方の入力にフィードバックされる。この場合、
クロックＣＫの周波数は、図４０（ｄ）に示すように、
ゼロクロス検出回路７１２の出力信号の周波数と比較し
て８倍の周波数となる。この後、クロックＣＫは、分周
回路７１７で１／２分周され、図４０（ｅ）に示す制御
信号ＣＳとして出力される。

【０１３２】説明を再び図３８に戻す。脈波波形ＭＨ
は、Ａ／Ｄ変換器７２０によってディジタル信号に変換
され、この後、第１のメモリ７３０と第２のメモリ７４
０に格納される。ここで、第１のメモリ７３０のライト
イネーブル端子には制御信号ＣＳが直接供給される一
方、第２のメモリ７４０のライトイネーブル端子にはイ
ンバータ７５０によって反転された制御信号ＣＳが供給
されるようになっている。このため、第１，第２のメモ
リ７３０、７４０は、脈波波形ＭＨをクロック周期単位
で交互に格納することとなる。

【０１３３】また、マルチプレクサ７６０は、第１，第
２のメモリ７３０、７４０から交互に読み出される脈波
データＭＤを選択して基底関数展開部Ｗに出力する。こ
うして、脈波データＭＤは、第１のメモリ７３０の書込
期間に第２のメモリ７４０から脈波データＭＤを読み出
される一方、第１のメモリ７３０の読出期間に第２のメ
モリ７４０に書き込まれることとなる。

【０１３４】次に、基底関数展開部Ｗは、上記式（１）
の演算処理を行なう構成であって、上記クロックＣＫが
供給されて、クロック周期で演算処理が行なわれるよう
になっている。基底関数展開部Ｗは、マザー・ウエーブ
レットψ（ｘ）を記憶する基底関数記憶部Ｗ１、スケー
ルパラメータａを変換するスケール変換部Ｗ２、バッフ
ァメモリＷ３、トランスレートを行なう平行移動部Ｗ
４、および、乗算部Ｗ５からなる。なお、基底関数記憶
部Ｗ１に記憶するマザー・ウエーブレットψ（ｘ）とし
ては、ガボールウエーブレットの他、メキシカンハッ
ト、Ｈａａｒウエーブレット、Ｍｅｙｅｒウエーブレッ
ト、Ｓｈａｎｎｏｎウエーブレット等が適用できる。

【０１３５】まず、基底関数記憶部Ｗ１からマザー・ウ
エーブレットψ（ｘ）が読み出されると、スケール変換
部Ｗ２はスケールパラメータａの変換を行なう。ここ
で、スケールパラメータａは周期に対応するものである
から、ａが大きくなると、マザー・ウエーブレットψ
（ｘ）は時間軸上で伸長される。この場合、基底関数記
憶部Ｗ１に記憶されるマザー・ウエーブレットψ（ｘ）
のデータ量は一定であるので、ａが大きくなると単位時
間当たりのデータ量が減少してしまう。そこで、スケー
ル変換部Ｗ２は、これを補うように補間処理を行なうと
ともに、ａが小さくなると間引き処理を実行して、関数
ψ（ｘ／ａ）を生成する。このデータはバッファメモリ
Ｗ３に一旦格納される。

【０１３６】次に、平行移動部Ｗ４は、バッファメモリ
Ｗ３からトランスレートパラメータｂに応じたタイミン
グで関数ψ（ｘ／ａ）を読み出すことにより、関数ψ
（ｘ／ａ）の平行移動を行なって、関数ψ（ｘ−ｂ／
ａ）を生成する。乗算部Ｗ４は、変数１／ａ^1/2、関数
ψ（ｘ−ｂ／ａ）および脈波データＭＤを乗算して心拍
単位でウエーブレット変換を行ない、脈波解析データＭ
ＫＤを生成する。この例において、脈波解析データＭＫ
Ｄは、０Ｈｚ〜０．５Ｈｚ、０．５Ｈｚ〜１．０Ｈｚ、
１．０Ｈｚ〜１．５Ｈｚ、１．５Ｈｚ〜２．０Ｈｚ、
２．０Ｈｚ〜２．５Ｈｚ、２．５Ｈｚ〜３．０Ｈｚ、
３．０Ｈｚ〜３．５Ｈｚ、３．５Ｈｚ〜４．０Ｈｚとい
った８つの周波数領域に分割されて出力される。また、
基底関数展開部Ｗは、上述したようにクロック周期で演
算処理を行ない、クロック周波数は脈波波形ＭＨの基本
波周波数の８倍になるように設定されるので、１回の心
拍で生成される脈波解析データＭＫＤは、図４１に示す
ようにデータＭ11〜Ｍ88となる。この脈波解析データＭ
ＫＤは、周波数補正部８００によって補正されて、脈波
補正データＭＫＤ’、すなわち、生体状態を示す指標と
して、図１における蓄積部１０２および判定部１０３に
供給される。

【０１３７】なお、図３８〜図４１のウェーブレット変
換に関する構成は、あくまでも一例であって、生体情報
を示す指標として何を用いるべきかによって、その構成
を定めるべきである。例えば、脈波波形の振幅値等であ
れば、図示の構成で良いが、ＲＲ５０のように時間軸が
関与する場合であれば、波形整形部７１０にて拍のタイ
ミングを求めることなく、一定の間隔でウェーブレット
変換を実行し、データＭ18が現われる間隔を求める構成
であれば良い。この場合、データＭ18としたのは、脈波
波形においては１拍毎に急峻に立ち上がり、その立ち上
がり部分においては、高域周波数成分を示すデータが大
きくなって、特定しやすいためである。

【０１３８】＜４：形態における他の例＞次に、本装置
の形態について、他の例について説明する。

【０１３９】＜４−１：ネックレス型＞一方、腕時計以
外の携帯機器としても様々なものが考えられ、例えば、
図４２に示すように、ネックレス等のアクセサリーと組
み合わせることが考えられる。この図において、３１は
センサパッドであってスポンジ状の緩衝材などで構成さ
れる。このセンサパッド３１の中には、脈波センサ５が
皮膚面に接触するように取り付けられ、ネックレスを首
にかけると、脈波センサ５が首の後ろ側の皮膚に接触し
て脈波を測定することができる。また、同図中、ブロー
チに似た中空部を有するケース３２には装置の主要部が
組み込まれている。さらに、脈波センサ５とケース３２
はそれぞれ鎖３３に取り付けられており、この鎖３３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。

【０１４０】＜４−２：眼鏡型＞また、腕時計以外の携
帯機器の他の例として、図４３に示すように、眼鏡と組
み合わせることが考えられる。この態様では、装置本体
が眼鏡のフレームの蔓４１に取り付けられており、本体
は、さらにケース４２ａとケース４２ｂに分かれ、蔓４
１内部に埋め込まれたリード線を介して接続されてい
る。なお、このリード線は蔓４１に沿って這わせるよう
にしても良い。ケース４２ａにおいて、そのレンズ４３
側の側面の全面には液晶パネル４４が取り付けられ、さ
らに該側面の一端には鏡４５が所定の角度で固定されて
いる。これに加え、ケース４２ａには光源（図示略）を
含む液晶パネル４４の駆動回路が組み込まれており、こ
の光源から発射された光が液晶パネル４４を介して鏡４
５で反射されて眼鏡のレンズ４３に投射される。したが
って、この態様ではレンズ４３が図２の表示装置１０に
相当する。また、ケース４２ｂには装置の主要部が組み
込まれている。さらに、脈波センサ５は、パッド４６に
内蔵されており、これらパッド４６で耳朶を挟むことに
より脈波センサを耳へ固定するようになっている。

【０１４１】＜４−３：カード型＞また、他の形態例と
して、図４４に示すようなカード型が考えられる。この
カード型装置は、例えば、ユーザーの左胸ポケットに収
容されるものである。この態様において脈波センサ５
は、例えば図６に示す腕時計型と同様に、ユーザーの左
手人指し指の根元から第２指関節までの間に装着され、
ケーブル３１を介して、ケースに内蔵されたＡ／Ｄ変換
器６と電気的に接続される。

【０１４２】＜４−４：万歩計型＞さらに、他の形態例
として、図４５（ａ）に示すような万歩計型が考えられ
る。この万歩計の装置本体は、同図（ｂ）に示すよう
に、ユーザーの腰ベルトに取り付けられるものである。
この万歩計の装置本体は、同図（ｂ）に示すように、ユ
ーザーの腰ベルトに取り付けられるものである。この形
態における脈波センサ５は、カード型と同様に、ユーザ
ーの左手人指し指の根元から第２指関節までの間に装着
される。この際、装置本体と脈波センサとを結ぶケーブ
ル３３については、ユーザーの運動を妨げないように、
上着に縫い込むなどの対策を施すのが望ましい。

【０１４３】＜５：告知の他の例＞上述した第１あるい
は第２実施形態にあっては、生体情報を示す指標をユー
ザーに告知するには、音源７による聴覚に訴えるもので
あった。しかしながら、ユーザーへの告知手法としては
上述したもの以外にも種々考えられる。まず、これらの
告知は、基本的にユーザーが目を閉じた状態でなされる
ものであるから、視覚以外の感覚に訴える必要がある。
そこで、聴覚に訴える方法として、音源７を用いて、上
述したそれぞれの告知内容を音声に変換してユーザーへ
聴取させる方法がある。例えば、指標であるＲＲ５０
や、グレードであれば数字などをそのまま音声で読み上
げれば良く、体動の状態であれば、体動が所定値以上で
ある場合にその旨を音声で知らせるようにしても良い。
また、これらの告知内容に予め対応透けられた音楽の曲
目を聴取させる構成でも良い。

【０１４４】他方、嗅覚に訴える方法として、本装置に
香料等の吐出機構を設けるようにして、それぞれの告知
内容に応じて噴霧する香料の種類を変える方法がある。
最後に、触覚に訴える方法としては、偏心荷重を回転さ
せて振動を伝える振動アラームなどを用いて、告知の内
容に応じて振動の強弱や、振動の周波数を変化させるこ
とが考えられる。なお、ａ）指標が上向いていることの
告知、ｂ）十分リラックスした状態となったことの告
知、ｃ）測定の打ち切りの告知は、いずれもユーザーの
自律訓練中になされるものであるから、ａ）の告知を聴
覚に訴える告知としてｂ）の告知を嗅覚に訴える告知と
するか、あるいは、いずれの告知についても聴覚に訴え
るようにする場合などは、ａ）〜ｃ）の告知にそれぞれ
対応させて曲目、チャイム、ビープ音を使い分けるなど
しても良い。

【０１４５】＜６：変形例＞本発明は、上述した第１、
第２実施形態や、生体情報を示す種々の指標、装置の形
態のほか、以下の変形が可能である。

【０１４６】＜６−１：脈波センサ、加速度センサ＞脈
波センサ５については、携帯機器や装身具などと組み合
わせられるようなものであれば、どのようなものでも良
く、光学式のほか、圧力式、押圧式などの各種形態が考
えられる。また、脈波センサ５の装着場所も特にその制
限はなく、携帯機器と組み合わせるのであれば、いかな
る形態であっても良い。同様に、加速度センサ１３は、
実際の所、人体のいかなる部位に装着するようにしても
良い。

【０１４７】＜６−２：目標値の設定＞上述した第１、
第２実施形態にあっては、訓練時間の上限値や訓練の目
標値は、外部機器側から設定するようにしたが、これに
限られるものではなく、例えば、医師等の指導者の指示
（処方箋）に従って、ユーザー自身が操作部４の操作に
よって設定するようにしても良い。

【０１４８】＜６−３：アナログの表示装置＞自律訓練
が終了して、ユーザーが目を開けた後において、生体情
報を示す指標の変化率に関し、目標値と実測値とをアナ
ログ時計などに表示するようにしても良い。すなわち、
図１６に示すように、時針１６０１、分針１６０２、秒
針１６０３を用いることとし、例えば、時針１６０１
に、生体情報を示す指標の変化率についての目標値を割
り当て、分針１０２に、その実測値を割り当てるように
すれば良い。図示した場合では、指標の変化率が大きく
なるにつれて、針を時計方向に駆動するようにする。図
の例にあっては、時針１６０１が分針１６０２よりも６
時側にあるので、実測値がまだ目標値に達していないこ
とを示している。なお、時針１６０１、分針１６０２、
秒針１６０３以外に別の指針を設けるように構成しても
良い。

【０１４９】一方、目標値と実測値との関係が分かれば
良いのであれば、その関係を針を１本だけ用いて示すよ
うに構成しても良い。この構成例を図１７に示す。この
図に示すように、表示面１６０４には、指標の目標値と
実測値との差分を示す小針１６０５が設けられている。
この表示面１６０４の１２時の位置が目標値に相当し、
小針１６０５が実測値を示している。すなわち、この小
針１６０５の位置によって、目標値を基準とした場合の
実測値が示される。したがって、実測値と目標値とが一
致していれば、小針１６０５は１２時のところに位置
し、実測値が目標値を上回っていれば、小針１６０５は
例えば１時のところに位置することになり、さらに、実
測値が目標値を下回っていれば、小針１６０５は例えば
１１時のところに位置することになる。なお、小針１６
０５の移動がこれとは逆でも問題ないことは言うまでも
ない。また、この例において、時針１６０１、分針１６
０２、秒針１６０３は、単に時間を表示するのみに用い
られる。

【０１５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような効果がある。リラックス状態に移行するための
指導内容を、その状態に応じて適切に得ることが可能と
なる（請求項１）。リラックス状態に移行しているのか
否かを、迅速かつ容易に確認することが可能となる（請
求項２）。十分なリラックス状態に到達しているのか否
かを、迅速かつ容易に確認することが可能となる（請求
項３）。リラックス状態となる見込みがなければ、その
旨を迅速かつ容易に確認することが可能となる（請求項
４）。リラックスの度合いに応じた指導内容が告知され
るので、訓練を効果的に実行することが可能となる（請
求項５、６）。今回の訓練した結果たるリラックスの度
合いが、予め設定された目標値と比較してどの程度であ
るかを知って、次回以降の訓練において参考とすること
が可能なる（請求項７、８）。目標値を外部機器で設定
できるので、医師等の客観的な第三者による指導が間接
的に得られる（請求項９）。生体状態を示す指標を抽出
するための構成を装置本体に備えるので、ユーザーはリ
ラックス状態への移行・到達を手軽に確認することが可
能となる（請求項１０、１１）。さらに、算出結果や測
定結果を外部機器で解析・蓄積することができるので、
装置本体の処理負担を軽減することや、第三者による診
断・判断が可能となる（請求項１２）。バイオフィード
バックを用いた自律訓練を行なう場合に、その指導内容
を、その状態に応じて適切に得ることが可能となる（請
求項１３）。生体状態を示す指標の変化の度合いに応じ
た指導内容が告知されるので、バイオフィードバックに
よる自律訓練を効果的に実行することが可能となる（請
求項１４、１５）。今回の訓練した結果たる度合いが、
予め設定された目標値と比較してどの程度であるかを知
って、次回以降の訓練において参考とすることが可能な
る（請求項１６、１７）。目標値を外部機器で設定でき
るので、医師等の客観的な第三者による指導が間接的に
得られる（請求項１８）。生体状態を示す指標の度合い
が訓練中においてどのようなに推移しているかを知るこ
とが可能となる（請求項１９）。算出結果や測定結果を
外部機器で解析・蓄積することができるので、装置本体
の処理負担を軽減することや、第三者による診断・判断
が可能となる（請求項２０）。訓練において、運動負荷
が加味されていることを認識することが可能となる（請
求項２１）。生体情報を示す指標として脈波波形による
ものを用いたので、それを抽出する構成を簡易なものと
することができる。このため、装置を携帯機器や装身具
などに組み込むことができ、より手軽にリラックス訓練
やフィードバックによる自律訓練を行なうことが可能と
なる（請求項２２〜２５）。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は本発明の第１実施形態にかかるリラ
ックス指導装置の機能構成を示すブロック図であり、
（ｂ）は本発明の第１実施形態にかかるリラックス指導
装置の機能構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の第１実施形態にかかるリラックス指
導装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図３】 心電図とＲＲ間隔との関係を示す図である。

【図４】 心電図と脈波波形との関係を示す図である。

【図５】 （ａ）はＲＲ間隔変動と該変動を構成する周
波数成分との関係を示す図であり、（ｂ）はＲＲ間隔変
動のスペクトル分析した結果を示す図である。

【図６】 同装置を腕時計と組み合わせ、脈波センサを
指の付け根に取り付けた態様の図である。

【図７】 同装置を腕時計と組み合わせ、脈波センサを
指尖部に取り付けた態様の図である。

【図８】 同装置を腕時計と組み合わせ、脈波センサを
橈骨動脈部に接触させる態様の図である。

【図９】 同装置を腕時計と組み合わせ、脈波センサを
腕時計の表面に設けた態様の図である。

【図１０】 （ａ）は同装置が組み込まれた腕時計を示
す図であり、（ｂ）は当該装置と光通信を行なう外部機
器を示す図である。

【図１１】 同装置あるいは外部機器における送信部の
構成を示すブロック図である。

【図１２】 訓練を実施することにより、リラックス状
態が進んでＲＲ５０が変化する様子を表わしたグラフで
ある。

【図１３】 同装置における表示装置の一例を示す図で
ある。

【図１４】 同装置における表示装置の一例を示す図で
ある。

【図１５】 同装置における表示装置の一例を示す図で
ある。

【図１６】 指標の変化率について、目標値と実測値と
をアナログ時計に表示させた一例を示す図である。

【図１７】 指標の変化率について、目標値と実測値の
比較結果をアナログ時計に表示させた一例を示す図であ
る。

【図１８】 脈波を測定する際の望ましい態様を示す図
であって、（ａ）は座位の場合の態様であり、（ｂ）は
立位の場合の態様である。

【図１９】 脈波波形の振幅値を、生体情報を示す指標
として用いるための構成である。

【図２０】 同構成のレベル判定部にかかる有効ビット
数、シフト指示量、ゲインコントロール量の関係を示す
図である。

【図２１】 集中定数モデルを用いて循環動態パラメー
タを求めるための構成を示す図である。

【図２２】 （ａ）は、人体の動脈系をシミュレートし
た四要素集中定数モデルの構成を示す回路図であり、
（ｂ）は、同じく五要素集中定数モデルの構成を示す回
路図である。

【図２３】 中枢部血管抵抗Ｒ_cと歪率ｄとの相関関係
を示す図である。

【図２４】 末梢部血管抵抗Ｒ_pと歪率ｄとの相関関係
を示す図である。

【図２５】 血液による慣性Ｌと歪率ｄとの相関関係を
示す図である。

【図２６】 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２７】 １拍分の脈波波形と、その形状を特徴付け
る波形パラメータとの対応を示す図である。

【図２８】 パラメータ抽出部の構成を示すブロック図
である。

【図２９】 同パラメータ抽出部における波形パラメー
タに記憶された脈波波形を例示する図である。

【図３０】 同パラメータ抽出部におけるピーク情報メ
モリの記憶内容を示す図である。

【図３１】 周波数解析部の構成を示すブロック図であ
る。

【図３２】 波形の引き渡しタイミングを示す図であ
る。

【図３３】 パラメータ抽出部の動作を示すタイミング
チャートである。

【図３４】 周波数解析部における高速再生部の動作を
説明するための図である。

【図３５】 高速再生部の動作を説明するための図であ
る。

【図３６】 高速再生部および正弦波発生器の動作を説
明するための図である。

【図３７】 脈波波形をウェーブレット変換するための
構成を示すブロック図である。

【図３８】 ウェーブレット変換部の構成を示すブロッ
ク図である。

【図３９】 同ウェーブレット変換部における波形整形
部の構成を示すブロック図である。

【図４０】 （ａ）〜（ｅ）は、それぞれ同ウェーブレ
ット変換部の動作を示すタイミングチャートである。

【図４１】 １拍分の脈波から得られる脈波解析データ
を示す図である。

【図４２】 同装置をネックレス型とした場合の外観構
成を示す図である。

【図４３】 同装置を眼鏡型とした場合の外観構成を示
す図である。

【図４４】 同装置をポケットカードとした場合の外観
構成を示す図である。

【図４５】 （ａ）は同装置を万歩計型とした場合の外
観構成を示す図であり、（ｂ）はそれが取り付けられた
状態を示す図である。

【符号の説明】

１……ＣＰＵ（第１および第２の判定手段、生体情報抽
出手段、分析手段、目標値設定手段）、３……ＲＡＭ
（第１、第２の記憶手段、目標値記憶手段）、４……操
作部、５２……キーボード（４あるいは５２で目標設定
手段）、５……脈波センサ（脈波検出手段）、７……音
源、１０……表示装置（７あるいは１０で第１〜第７の
告知手段）、１３……加速度センサ（体動検出手段）、
１５……Ｉ／Ｏインターフェイス（送信手段、受信手
段）

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体から少なくとも２以上の異なる時点
   において抽出された当該生体状態を示す指標に基づき、
   当該生体のリラックス状態を判定する第１の判定手段
   と、 第１の判定手段によって判定されたリラックス状態に対
   応して指導内容を告知する第１の告知手段とを具備する
   ことを特徴とするリラックス指導装置。
2. 【請求項２】 前記第１の判定手段は、抽出された指標
   がリラックスを示す方向へと改善されているか否かを判
   定し、 前記第１の告知手段は、前記第１の判定手段による判定
   結果が肯定的であれば、当該生体がリラックス状態に移
   行している旨を告知することを特徴とする請求項１記載
   のリラックス指導装置。
3. 【請求項３】 前記第１の判定手段は、抽出された指標
   がリラックスを示す方向へと改善され、かつ、その後に
   前記指標の変化が所定範囲内に収束したか否かを判定
   し、 前記第１の告知手段は、前記第１の判定手段による判定
   結果が肯定的であれば、当該生体がリラックス状態にあ
   る旨を告知することを特徴とする請求項１記載のリラッ
   クス指導装置。
4. 【請求項４】 予め設定された時間を経過しても、前記
   第１の判定手段による判定結果が否定的であれば、前記
   第１の告知手段は、当該生体がリラックス状態となる見
   込みがない旨を告知することを特徴とする請求項３記載
   のリラックス指導装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のリラックス指導装置にお
   いて、 前記抽出手段により抽出された指標についての変化の度
   合いを算出する算出手段を備え、 前記第１の判定手段は、前記算出手段により算出された
   度合いにより当該生体のリラックス状態を判定すること
   を特徴とするリラックス指導装置。
6. 【請求項６】 前記第１の判定手段は、前記算出手段に
   より算出された度合いの大きさに対応して、当該生体の
   リラックス状態を複数段階で判定し、 前記第１の告知手段は、複数の指導内容を告知可能であ
   って、前記第１の判定手段によって判定されたリラック
   ス状態の段階に対応する一の指導内容を告知することを
   特徴とする請求項５記載のリラックス指導装置。
7. 【請求項７】 請求項５記載のリラックス指導装置にお
   いて、 目標値を予め記憶する目標値記憶手段と、 前記算出手段により算出される度合いと、前記目標値記
   憶手段に記憶された目標値とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果に応じた指導内容を告知す
   る第２の告知手段とを備えることを特徴とするリラック
   ス指導装置。
8. 【請求項８】 前記第２の告知手段は、 前記算出手段により算出された度合いが、前記目標値記
   憶手段に記憶された目標値に達しなければ、リラックス
   を促すための指導内容を告知することを特徴とする請求
   項７記載のリラックス指導装置。
9. 【請求項９】 請求項７記載のリラックス指導装置にお
   いて、 外部機器にて設定された情報を受信する受信手段と、 前記受信手段により受信された情報を、目標値として前
   記目標値記憶手段に記憶させる目標値設定手段とを備え
   ることを特徴とするリラックス指導装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載のリラックス指導装置に
    おいて、 生体状態を示す指標を当該生体から抽出する抽出手段を
    備えることを特徴とするリラックス指導装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のリラックス指導装置
    において、 前記抽出手段により抽出された指標を時間経過とともに
    記憶する第１の記憶手段を備え、 前記第１の判定手段は、前記第１の記憶手段によって抽
    出された指標を用いて、当該生体のリラックス状態を判
    定することを特徴とするリラックス指導装置。
12. 【請求項１２】 請求項１０記載のリラックス指導装置
    において、 前記抽出手段により抽出された指標を時間経過とともに
    記憶する第１の記憶手段と、 前記第１の記憶手段によって抽出された指標を送信する
    送信手段とを備えることを特徴とするリラックス指導装
    置。
13. 【請求項１３】 生体状態を示す指標を当該生体から抽
    出する抽出手段と、 前記抽出手段によって抽出された指標に基づく告知を行
    なう第３の告知手段と、 ２以上の異なる時点において前記抽出手段により抽出さ
    れた指標に基づき、当該生体の状態を判定する第２の判
    定手段と、 第２の判定手段によって判定された生体の状態に対応し
    て指導内容を告知する第４の告知手段とを備え、 当該生体は、前記第３の告知手段によって告知された指
    標で示される生体の状態を制御することを特徴とするバ
    イオフィードバック指導装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載のバイオフィードバ
    ック指導装置おいて、 前記抽出手段により抽出された指標についての変化の度
    合いを算出する算出手段を備え、 前記第２の判定手段は、前記算出手段により算出された
    度合いにより当該生体の状態を判定することを特徴とす
    るバイオフィードバック指導装置。
15. 【請求項１５】 前記第２の判定手段は、前記算出手段
    により算出された度合いの大きさに対応して、当該生体
    の状態を複数段階で判定し、 前記第４の告知手段は、複数の指導内容を告知可能であ
    って、前記第２の判定手段によって判定された状態の段
    階に対応する一の指導内容を告知することを特徴とする
    請求項１４記載のバイオフィードバック指導装置。
16. 【請求項１６】 請求項１４記載のバイオフィードバッ
    ク指導装置において、 目標値を予め記憶する目標値記憶手段と、 前記算出手段により算出される度合いと、前記目標値記
    憶手段に記憶された目標値とを比較する比較手段と、 前記比較手段による比較結果に応じた指導内容を告知す
    る第５の告知手段とを備えることを特徴とするバイオフ
    ィードバック指導装置。
17. 【請求項１７】 前記第５の告知手段は、 前記算出手段により算出された度合いが、前記目標値記
    憶手段に記憶された目標値に達しなければ、目標値に達
    するための指導内容を告知することを特徴とする請求項
    １６記載のバイオフィードバック指導装置。
18. 【請求項１８】 請求項１６記載のバイオフィードバッ
    ク指導装置において、 外部機器にて設定された情報を受信する受信手段と、 前記受信手段により受信された情報を、目標値として前
    記目標値記憶手段に記憶させる目標値設定手段とを備え
    ることを特徴とするバイオフィードバック指導装置。
19. 【請求項１９】 請求項１４記載のバイオフィードバッ
    ク指導装置において、 前記算出手段により算出された度合いを順次記憶する第
    ２の記憶手段と、 前記第２の記憶手段に記憶された度合いの時間的推移を
    告知する第６の告知手段とを備えることを特徴とするバ
    イオフィードバック指導装置。
20. 【請求項２０】 請求項１３記載のバイオフィードバッ
    ク指導装置において、 前記抽出手段により抽出された指標を時間経過とともに
    記憶する第１の記憶手段と、 前記第１の記憶手段によって抽出された指標を送信する
    送信手段とを備えることを特徴とするバイオフィードバ
    ック指導装置。
21. 【請求項２１】 請求項１３〜２０いずれかの一記載の
    バイオフィードバック指導装置において、 当該生体の体動を検出する体動検出手段と、 前記体動検出手段による体動の検出結果を告知する第７
    の告知手段とを備えることを特徴とするバイオフィード
    バック指導装置。
22. 【請求項２２】 請求項１〜１９いずれかの一記載の装
    置において、 当該生体から脈波波形を検出する脈波検出手段と、 前記脈波検出手段により検出された脈波波形について、
    互いに隣接する脈波の時間間隔の変動に対してスペクト
    ル分析を行なう分析手段とを備え、前記分析手段により
    得られたスペクトル成分の振幅値もしくはそれら２以上
    の比を、生体情報を示す指標として用いることを特徴と
    するリラックス指導装置またはバイオフィードバック指
    導装置。
23. 【請求項２３】 請求項１〜１９いずれかの一記載の装
    置において、 当該生体から脈波波形を検出する脈波検出手段を備え、 前記脈波検出手段により検出された脈波波形において互
    いに隣接する脈波の時間差が所定値以上となる個数を、
    生体情報を示す指標として用いることを特徴とするリラ
    ックス指導装置またはバイオフィードバック指導装置。
24. 【請求項２４】 請求項１〜１９いずれかの一記載の装
    置において、 当該生体から脈波波形を検出する脈波検出手段を備え、 前記脈波検出手段により検出された脈波波形の振幅値
    を、生体情報を示す指標として用いることを特徴とする
    リラックス指導装置またはバイオフィードバック指導装
    置。
25. 【請求項２５】 請求項１〜１９いずれかの一記載の
    装置において、 当該生体から脈波波形を検出する脈波検出手段を備え、 前記脈波検出手段により検出された１拍分の脈波波形の
    相違を、生体情報を示す指標として用いることを特徴と
    するリラックス指導装置またはバイオフィードバック指
    導装置。