(57)【要約】【課題】本発明は、長時間にわたる脈波の変動を検出することのできる脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法は、光電センサを用いて脈波を検出し、検出した脈波から脈波の変動を算出することを特徴とする。具体的には、本発明に係る脈波診断装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の検出する脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出部と、前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、
前記光電脈波検出部の検出する脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出部と、
前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする脈波診断装置。
【請求項２】
前記脈波振幅算出部は、前記光電脈波検出部の検出する脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた脈拍数であり、脈拍間隔のゆらぎを算出するために使用する脈拍データの数である第１脈拍数で、予め定められた脈拍数であり、脈拍間隔のゆらぎを算出するタイミングを決める脈拍データの数である第２脈拍数ごとに算出し、
外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部をさらに備え、
前記脈波振幅算出部は、前記脈拍数可変部の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することを特徴とする請求項１に記載の脈波診断装置。
【請求項３】
前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅の時間推移か、又は、前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示部をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の脈波診断装置。
【請求項４】
前記脈波振幅算出部の算出する平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出部をさらに備えることを特徴とする請求項１から３に記載のいずれかの脈波診断装置。
【請求項５】
前記光電脈波検出部は、人体の外耳への装着機構をさらに備えることを特徴とする請求項１から４に記載のいずれかの脈波診断装置。
【請求項６】
前記光電脈波検出部は、検出する脈波を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することを特徴とする請求項１から５に記載のいずれかの脈波診断装置。
【請求項７】
光電脈波検出部が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、
脈波振幅算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出過程と、
判定部が、前記脈波振幅算出過程で算出した脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定過程と、を有することを特徴とする脈波診断装置制御方法。
【請求項８】
前記脈波振幅算出過程において、前記脈波振幅算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた脈拍数であり、脈拍間隔のゆらぎを算出するために使用する脈拍データの数である第１脈拍数で、予め定められた脈拍数であり、脈拍間隔のゆらぎを算出するタイミングを決める脈拍データの数である第２脈拍数ごとに算出し、
脈拍数可変部が、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を前記脈波振幅算出過程の前にさらに有し、
前記脈波振幅算出過程において、前記脈波振幅算出部が、前記脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することを特徴とする請求項７に記載の脈波診断装置制御方法。
【請求項９】
表示部が、前記脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の時間推移か、又は、前記脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示過程をさらに有することを特徴とする請求項７又は８に記載の脈波診断装置制御方法。
【請求項１０】
脈波振幅比算出部が、前記脈波振幅算出過程で算出した平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出過程をさらに有することを特徴とする請求項７から９に記載のいずれかの脈波診断装置制御方法。
【請求項１１】
前記光電脈波検出過程において、前記光電脈波検出部が、検出する脈波を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することを特徴とする請求項７から１０に記載のいずれかの脈波診断装置制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波を検出して脈波間隔の変動や脈波振幅の変動を計測する脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
心拍変動が精神的ストレスの指標となることが知られており、この心拍変動を用いた精神状態判定装置が提案されている（例えば、非特許文献１又は特許文献１参照。）。従来の心拍変動を用いた判定装置は、電極を皮膚表面に装着して心電を検出する。電極を皮膚表面に装着する際、皮膚との接触抵抗を下げるために電極と皮膚との間隙をジェルなどの整合剤で充填する必要がある。このため、整合剤と皮膚表面とが長時間接触するので、長時間心電を検出するとかぶれなどの皮膚疾患を起こしやすかった。また、時間経過により整合剤が乾燥するので、長時間心電を検出すると電極が剥離する問題もあった。また、整合剤の乾燥とは逆に、被検者の発汗によっても電極が剥離しやすくなるという問題があった。さらに、心電を用いて心拍変動を検出するためには、このような電極を少なくとも３個装着する必要があるので、長時間にわたる心拍変動の検出が困難であった。
【特許文献１】特開２００４−３４４２６９号公報
【非特許文献１】林博史編集：「心拍変動の臨床応用」医学書院、１５頁〜１６頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記のように、従来は、皮膚表面に電極を装着して心電を検出していたので、長時間にわたる心拍変動の検出が困難であった。心拍変動は脈波の変動によっても検出することができる。よって、本発明は、長時間にわたる脈波の変動を検出することのできる脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明に係る脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法は、光電センサを用いて脈波を検出して脈波の変動を算出することを特徴とする。
【０００５】
光電センサを用いて脈波を検出するので、ジェルなどの整合剤を用いることなく脈波を検出することができる。また、光電センサを用いて脈波を検出するので、人体の外耳などの抹消血管から脈波を検出することができる。よって、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【０００６】
具体的には、本発明に係る脈波診断装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、前記脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する周波数成分抽出部と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。周波数成分抽出部が脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出するので、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【０００８】
前記周波数成分抽出部は、前記脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに抽出し、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部をさらに備え、前記周波数成分抽出部は、前記脈拍数可変部の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出することが好ましい。
【０００９】
ゆらぎを算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔の変動を算出することができる。
【００１０】
前記周波数成分抽出部の抽出するゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示部をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
ゆらぎの周波数成分をスペクトル表示することができるので、長時間にわたる脈拍間隔の変動を表示することができる。
【００１２】
前記周波数成分抽出部の抽出するゆらぎの周波数成分のうち特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出する周波数成分比算出部をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出するので、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分の変動を算出することができる。
【００１４】
前記周波数成分比算出部は、前記周波数成分抽出部の抽出するゆらぎの周波数成分のうち０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比を算出することが好ましい。
【００１５】
０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化を算定することができる。０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化は精神的ストレスの判定に役立つとされているので、精神的ストレスの推定に資することができる。
【００１６】
また、本発明に係る脈波診断装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の検出する脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、連続して算出された２つの前記脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での前記脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出する脈拍間隔ポアンカレ算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１７】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈拍間隔ポアンカレ算出部が脈拍間隔のポアンカレ座標を算出するので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を算出することができる。
【００１８】
前記脈拍間隔ポアンカレ算出部は、前記脈拍間隔のポアンカレ座標を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部をさらに備え、前記脈拍間隔ポアンカレ算出部は、前記脈拍数可変部の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することが好ましい。
【００１９】
脈拍間隔のポアンカレ座標を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することができる。
【００２０】
前記脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標を表示する表示部をさらに備えることが好ましい。
【００２１】
脈拍間隔のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を表示することができる。
【００２２】
前記脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈拍間隔統計処理部をさらに備えることが好ましい。
【００２３】
ポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布の統計値を算出することができる。
【００２４】
前記脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈拍間隔分布算出部をさらに備えることが好ましい。
【００２５】
脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【００２６】
前記脈拍間隔分布算出部は、脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。
【００２７】
予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出するので、脈拍間隔の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。
【００２８】
また、本発明に係る脈波診断装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の検出する脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出部と、前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定部と、を備えることを特徴とする。
【００２９】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈波振幅算出部が脈波振幅を算出するので、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。さらに、光電センサを用いて血管の容積変化を検出できるので、脈波振幅を算出することによって血管のスティフネス等の血管の状態の変化を検出することができる。
【００３０】
前記脈波振幅算出部は、前記光電脈波検出部の検出する脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部をさらに備え、前記脈波振幅算出部は、前記脈拍数可変部の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することが好ましい。
【００３１】
脈波振幅の平均値を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈波振幅の変動を算出することができる。
【００３２】
前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅の時間推移か、又は、前記脈波振幅算出部の算出する脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示部をさらに備えることが好ましい。
【００３３】
脈波振幅の時間推移又は脈波振幅の平均値の時間推移を表示することができるので、長時間にわたる脈波振幅の変動を表示することができる。
【００３４】
前記脈波振幅算出部の算出する平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出部をさらに備えることが好ましい。
【００３５】
脈波振幅算出部の算出する２つの脈波振幅の平均値の比を算出するので、２つの脈波振幅の平均値の増減を判定することができる。
【００３６】
また、本発明に係る脈波診断装置は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部と、前記光電脈波検出部の検出する脈波の１拍ごとの脈波振幅を算出し、連続して算出された２つの前記脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での前記脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出する脈波振幅ポアンカレ算出部と、を備えることを特徴とする。
【００３７】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈波振幅ポアンカレ算出部が脈波振幅のポアンカレ座標を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布を算出することができる。
【００３８】
前記脈波振幅ポアンカレ算出部は、脈波振幅のポアンカレ座標を予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、外部からの入力により前記第１脈拍数を新たな第１脈拍数として設定する脈拍数可変部をさらに備え、前記脈波振幅ポアンカレ算出部は、前記脈拍数可変部の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅のポアンカレ座標を算出することが好ましい。
【００３９】
脈波振幅のポアンカレ座標を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈波振幅のポアンカレ座標を算出することができる。
【００４０】
前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示部をさらに備えることが好ましい。
【００４１】
脈波振幅のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈波振幅の分布を表示することができる。
【００４２】
前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理部をさらに備えることが好ましい。
【００４３】
ポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布の統計値を算出することができる。
【００４４】
前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈波振幅分布算出部をさらに備えることが好ましい。
【００４５】
脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈波振幅のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【００４６】
前記脈波振幅分布算出部は、前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。
【００４７】
予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出するので、脈波振幅の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。
【００４８】
前記光電脈波検出部は、人体の外耳への装着機構をさらに備えることが好ましい。
【００４９】
装着機構を備えるので、光電脈波検出部を外耳に装着し、外耳の脈波を検出することができる。
【００５０】
前記光電脈波検出部は、検出する脈波を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【００５１】
光電脈波検出部が５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で脈波を抽出するので、脈波の変化を精度よく識別することができる。
【００５２】
本発明に係る脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、周波数成分抽出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を抽出し、前記脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する周波数成分抽出過程と、を有することを特徴とする。
【００５３】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。周波数成分抽出部が脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出するので、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【００５４】
前記周波数成分抽出過程において、前記周波数成分抽出部が、前記脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに抽出し、脈拍数可変部が、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を前記周波数成分抽出過程の前にさらに有し、前記周波数成分抽出過程において、前記周波数成分抽出部が、前記脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出することが好ましい。
【００５５】
ゆらぎを算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔の変動を算出することができる。
【００５６】
表示部が、前記周波数成分抽出過程で抽出したゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示過程をさらに有することが好ましい。
【００５７】
ゆらぎの周波数成分をスペクトル表示することができるので、長時間にわたる脈拍間隔の変動を表示することができる。
【００５８】
周波数成分比算出部が、前記周波数成分抽出過程で抽出したゆらぎの周波数成分のうち特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出する周波数成分比算出過程をさらに有することが好ましい。
【００５９】
特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出するので、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分の変動を算出することができる。
【００６０】
前記周波数成分比算出過程において、前記周波数成分比算出部が、前記周波数成分抽出過程で抽出した周波数成分のうち０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比を算出することが好ましい。
【００６１】
０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化を算定することができる。０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化は精神的ストレスの判定に役立つとされているので、精神的ストレスの推定に資することができる。
【００６２】
また、本発明に係る脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈拍間隔ポアンカレ算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、連続して算出された２つの前記脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での前記脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出する脈拍間隔ポアンカレ算出過程と、を有することを特徴とする。
【００６３】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈拍間隔ポアンカレ算出部が脈拍間隔のポアンカレ座標を算出するので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を算出することができる。
【００６４】
前記脈拍間隔ポアンカレ算出過程において、前記脈拍間隔ポアンカレ算出部が、前記脈拍間隔のポアンカレ座標を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、脈拍数可変部が、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を前記脈拍間隔ポアンカレ算出過程の前にさらに有し、前記脈拍間隔ポアンカレ算出過程において、前記脈拍間隔ポアンカレ算出部が、前記脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することが好ましい。
【００６５】
脈拍間隔のポアンカレ座標を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することができる。
【００６６】
表示部が、前記脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出した脈拍間隔のポアンカレ座標を表示するポアンカレプロット表示過程をさらに有することが好ましい。
【００６７】
脈拍間隔のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を表示することができる。
【００６８】
脈拍間隔統計処理部が、前記脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出した脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈拍間隔統計処理過程をさらに有することが好ましい。
【００６９】
ポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布の統計値を算出することができる。
【００７０】
前記脈拍間隔分布算出部が、前記脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈拍間隔分布算出過程をさらに有することが好ましい。
【００７１】
脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【００７２】
前記脈拍間隔分布算出過程において、前記脈拍間隔分布算出部が、前記脈拍間隔ポアンカレ算出部の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。
【００７３】
予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出するので、脈拍間隔の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。
【００７４】
また、本発明に係る脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈波振幅算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出過程と、判定部が、前記脈波振幅算出過程で算出した脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定過程と、を有することを特徴とする。
【００７５】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈波振幅算出部が脈波振幅を算出するので、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。さらに、光電センサを用いて血管の容積変化を検出できるので、脈波振幅を算出することによって血管のスティフネス等の血管の状態の変化を検出することができる。
【００７６】
前記脈波振幅算出過程において、前記脈波振幅算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、脈拍数可変部が、外部からの入力により、前記第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を前記脈波振幅算出過程の前にさらに有し、前記脈波振幅算出過程において、前記脈波振幅算出部が、前記脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することが好ましい。
【００７７】
脈波振幅の平均値を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈波振幅の変動を算出することができる。
【００７８】
表示部が、前記脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の時間推移か、又は、前記脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示過程をさらに有することが好ましい。
【００７９】
脈波振幅の時間推移又は脈波振幅の平均値の時間推移を表示することができるので、長時間にわたる脈波振幅の変動を表示することができる。
【００８０】
脈波振幅比算出部が、前記脈波振幅算出過程で算出した平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出過程をさらに有することが好ましい。
【００８１】
脈波振幅算出部の算出する２つの脈波振幅の平均値の比を算出するので、２つの脈波振幅の平均値の増減を判定することができる。
【００８２】
また、本発明に係る脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈波振幅ポアンカレ算出部が、前記光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈波振幅を算出し、連続して算出された２つの前記脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での前記脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出する脈波振幅ポアンカレ算出過程と、を有することを特徴とする。
【００８３】
光電センサを用い、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。脈波振幅ポアンカレ算出部が脈波振幅のポアンカレ座標を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布を算出することができる。
【００８４】
前記脈波振幅ポアンカレ算出過程において、前記脈波振幅ポアンカレ算出部が、前記ポアンカレ座標を予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出し、脈拍数可変部が、外部からの入力により前記第１脈拍数を新たな第１脈拍数として設定する脈拍数可変過程を前記脈波振幅ポアンカレ算出過程の前にさらに有し、前記脈波振幅ポアンカレ算出過程において、前記脈波振幅ポアンカレ算出部が、前記脈拍数可変過程で設定する新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅のポアンカレ座標を算出することが好ましい。
【００８５】
脈波振幅のポアンカレ座標を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈波振幅のポアンカレ座標を算出することができる。
【００８６】
表示部が、前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示過程をさらに有することが好ましい。
【００８７】
脈波振幅のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈波振幅の分布を表示することができる。
【００８８】
脈波振幅統計処理部が、前記脈波振幅ポアンカレ算出過程で算出した脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理過程をさらに有することが好ましい。
【００８９】
ポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布の統計値を算出することができる。
【００９０】
前記脈波振幅分布算出部が、前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈波振幅分布算出過程をさらに有することが好ましい。
【００９１】
脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈波振幅のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【００９２】
前記脈波振幅分布算出過程において、前記脈波振幅分布算出部が、前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。
【００９３】
予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出するので、脈波振幅の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。
【００９４】
前記光電脈波検出過程において、前記光電脈波検出部が、検出する脈波を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【００９５】
光電脈波検出部が５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で脈波を抽出するので、脈波の変化を精度よく識別することができる。
【発明の効果】
【００９６】
本発明によれば、光電センサを用いて脈波を検出し、検出した脈波の脈拍間隔の変動又は脈波振幅の変動を算出するので、長時間にわたる脈波の変動を検出することのできる脈波診断装置及び脈波診断装置制御方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９７】
添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。以下に説明する実施の形態は本発明の構成の例であり、本発明は、以下の実施の形態に制限されるものではない。
【００９８】
（実施形態１）
図１は、本実施形態に係る脈波診断装置の構成概略図である。図１に示す脈波診断装置９１は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部１１と、光電脈波検出部１１の検出した脈波１の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する周波数成分抽出部１２と、を備えることを特徴とする。
【００９９】
脈波診断装置９１は、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３と、周波数成分抽出部１２の抽出するゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示部１４と、周波数成分抽出部１２の抽出するゆらぎの周波数成分のうち特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出する周波数成分比算出部１５と、をさらに備えていてもよい。また、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を始めさせ、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を終了させるタイマー１６と、周波数成分比算出部１５の算出する周波数成分の比があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する判定部１７と、をさらに備えていてもよい。
【０１００】
光電脈波検出部１１は、動脈を透過した透過光を検出するものである。例えば、透過型の光電センサである。透過型の光電センサとしては、例えば、発光素子と、前記発光素子から出射された光が被検者の一部を透過した透過光を受光する受光素子とを用いることができる。また、光電脈波検出部１１は、動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出するものである。例えば、反射型の光電センサである。反射型の光電センサとしては、例えば、発光素子と、前記発光素子から出射された光が被検者の一部で反射された反射光を受光する受光素子とを備えるものである。発光素子としては、例えば、ＬＥＤ（半導体発光素子）又は半導体レーザを用いることができる。発光素子の出射する光の波長は、例えば、ヘモグロビンで吸収される波長や、血管壁で散乱される波長とすることができる。受光素子としては、例えば、フォトダイオード又はフォトトランジスタを用いることができる。発光素子、受光素子とも複数有してもよい。光電センサを用いて脈波を検出することにより、被検体の振動の影響の少ない脈波検出ができる。ここで、被検体とは、例えば、耳介１０１である。また、末梢血管での脈波検出の精度を向上することができる。
【０１０１】
光電脈波検出部１１は、人体の外耳１０３への装着機構３１をさらに備えることが好ましい。装着機構３１としては、例えば、挟持する機構を用いることができる。また、人体の外耳道１０２の内壁を押圧することによって脱離を防ぐ機構であってもよい。また、装着機構３１は、耳介１０１の上部に掛ける機構を用いてもよい。また、外耳道１０２に挿入する機構を用いてもよい。このように、光電脈波検出部１１が装着機構３１を備えれば、外耳１０３の脈波を検出することができる。
【０１０２】
光電脈波検出部１１は、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。脈波には１００Ｈｚまでの脈波の周波数成分が含まれている。よって、ナイキスト条件から、サンプリング間隔を５ｍｓｅｃ以下とすることによって、脈波を精度よく検出することができる。５００μｓｅｃ未満とすると、脈波と無関係の微細なノイズを検出する可能性がある。さらに、光電脈波検出部１１は、脈波１を１ｍｓｅｃのサンプリング間隔で抽出することが好ましい。５００μｓｅｃ以上１ｍｓｅｃ以下であれば、脈波の微細な変動を検出することができる。このように、光電脈波検出部１１のサンプリング間隔が５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下であれば、光電脈波検出部１１の検出した脈波１を精度よく検出することができる。
【０１０３】
周波数成分抽出部１２の構成について図２を用いて説明する。図２は、光電脈波検出部の検出する脈波の一例を示す模式図である。横軸は時間、縦軸は光電脈波検出部１１の出力する脈波１の信号出力を示す。図２に示す脈波信号出力は、山４１ａ、谷４２ａ、山４１ｂ、谷４２ｂ、山４１ｃ、谷４２ｃ、山４１ｄ及び谷４２ｄが連続している。
【０１０４】
周波数成分抽出部１２は、光電脈波検出部１１の検出した脈波１の１拍ごとの脈拍間隔を算出するものである。脈拍間隔は、例えば、隣接する山４１同士の時間間隔４３（Ｒ−Ｒ間隔）である。また、脈拍間隔は、隣接する谷４２同士の時間間隔（Ｐ−Ｐ間隔）としてもよい。又、脈拍間隔は、脈波の立ち上がり点の間隔としてもよい。又、脈拍間隔は、脈波が予め定めた閾値を超える時点の間隔としてもよい。
【０１０５】
さらに、図１に示す周波数成分抽出部１２は、算出した脈拍間隔から、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出するものである。図３は、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分の一例を示すグラフである。横軸が周波数、縦軸が周波数成分である。ここで、周波数成分は、例えばパワースペクトル密度とすることができる。
【０１０６】
さらに、周波数成分抽出部１２は、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を、予め定められた第１脈拍数で抽出することが好ましい。第１脈拍数とは、予め定められた脈拍数であり、例えば脈拍間隔のゆらぎを算出するデータ数である。例えば、２５６〜５１２拍程度の連続したデータである。さらに、第１脈拍数は、脈拍数可変部１３によって増減可能であることが好ましい。第１脈拍数が増減可能であれば、脈拍間隔のゆらぎを算出する時間幅を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔の変動を算出することができる。さらに、周波数成分抽出部１２は、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を、予め定められた第２脈拍数ごとに抽出することが好ましい。第２脈拍数とは、予め定められた脈拍数であり、例えば脈拍間隔のゆらぎを算出するタイミングである。第２脈拍数は、例えば、１拍とすることができる。また、１０分程度の間にわたり検出される脈拍数としてもよい。例えば、５００拍以上１０００拍以下の範囲内のいずれかの脈拍数とすることができる。また、６０分程度の間にわたり検出される脈拍数としてもよい。また、第２脈拍数は、第１脈拍数と同一であってもよい。また、第２脈拍数も可変であってもよい。例えば、１０００拍と６０００拍となどの所定の脈拍数が数段にわたり切り替えられることが好ましい。拍間隔のゆらぎの周波数成分を第２脈拍数ごとに算出することができるので、最新のゆらぎの周波数成分を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１０７】
脈波診断装置９１は、外部からの入力により、第１脈拍数を増加又は減少して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３をさらに備えることが好ましい。脈拍数可変部１３は、例えば、外部から入力された数値を新たな第１脈拍数として設定するものである。又、脈拍数可変部１３は、複数の脈拍数を記憶しているテーブルを格納しており、外部からの入力信号によりテーブルに記憶されている脈拍数のいずれかを選択し、新たな第１脈拍数として設定するものでもよい。
【０１０８】
図１に示す脈波診断装置９１は、周波数成分抽出部１２の抽出するゆらぎの周波数成分のうち特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出する周波数成分比算出部１５をさらに備えることが好ましい。特定の２つの周波数とは、あらかじめ定められた周波数である。例えば、０．１Ｈｚと０．３Ｈｚである。特定の２つの周波数は、０．１Ｈｚと０．３Ｈｚに限定するものではなく、０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近であってもよい。０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近とは、例えば、０．０５〜０．１５Ｈｚの範囲のいずれかの周波数と、０．２〜０．４Ｈｚの範囲のいずれかの周波数であってもよい。このように、０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化を算定することができる。０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化は精神的ストレスの判定に役立つとされているので、精神的ストレスの推定に資することができる。
【０１０９】
図１に示す脈波診断装置９１は、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を始めさせ、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を終了させるタイマー１６をさらに備えていてもよい。
【０１１０】
図１に示す脈波診断装置９１は、周波数成分比算出部１５の算出する脈拍間隔の周波数成分があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する判定部１７を備えていてもよい。この場合、あらかじめ定められた閾値とは、例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈拍間隔の周波数成分とすることができる。閾値は、被検者に応じて可変であることが好ましい。例えば、使用する被検者の脈拍間隔の周波数成分を予め算出し、メモリーに記憶させることができる。判定部１７は、メモリーから閾値を取得する。このように、判定部１７が、周波数成分比算出部１５の算出する脈拍間隔の周波数成分の変動を、記憶されている脈拍間隔の周波数成分を基準に判定すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１１１】
脈波診断装置９１は、周波数成分抽出部１２の抽出する脈拍間隔のゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示部１４をさらに備えることが好ましい。表示部１４としては、例えば、液晶表示装置又はＬＥＤディスプレイを用いることができる。表示部１４は、さらに、脈拍数可変部１３の設定した新たな第１脈拍数を表示してもよい。又、第２脈拍数を表示してもよい。又、周波数成分比算出部１５の算出する特定の２つの周波数の周波数成分の比をさらに表示してもよい。又、判定部１７の判定結果を表示してもよい。このように、表示部１４は、ゆらぎの周波数成分をスペクトル表示することができるので、長時間にわたる脈拍間隔の変動を表示することができる。
【０１１２】
次に、脈波診断装置９１の動作について説明する。本実施形態に係る脈波診断装置９１を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波１を検出する光電脈波検出過程と、周波数成分抽出部１２が、光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を抽出し、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する周波数成分抽出過程と、を有する。
【０１１３】
脈波診断装置９１を用いた脈波診断装置制御方法は、脈拍数可変部１３が、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を算出する予め定められた第１脈拍数を、外部からの入力により増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を周波数成分抽出過程の前にさらに有していてもよい。又、表示部１４が、周波数成分抽出過程で抽出したゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示過程をさらに有していてもよい。周波数成分抽出過程の後に周波数成分比算出過程をさらに有していてもよいし、周波数成分比算出過程の後に判定過程をさらに有していてもよい。
【０１１４】
光電脈波検出過程では、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波１を検出する。脈波１の検出は、例えば、光電脈波検出部１１へ信号が入力されたのを受けて脈波１の検出を開始し、再度信号が入力されたのを受けて脈波１の検出を終了する。また、脈波診断装置９１がタイマー１６を備え、タイマー１６からの入力信号によって脈波１の検出を開始又は終了してもよい。
【０１１５】
光電脈波検出過程において、光電脈波検出部１１が、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。光電脈波検出部１１が５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で脈波１を抽出するので、ナイキスト条件から、サンプリング間隔を５ｍｓｅｃ以下とすることによって、脈波１を精度よく検出することができる。さらに、光電脈波検出部１１は、脈波１を１ｍｓｅｃのサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１１６】
周波数成分抽出過程では、周波数成分抽出部１２が、光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を抽出し、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する。周波数成分抽出部１２が脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出するので、脈波１の変動を検出することができる。
【０１１７】
脈拍間隔のゆらぎの周波数成分は、精神的ストレスが印加されないときではピークが２つであるのに対し、精神的ストレスが印加されるとピークが１つになるとされている。脈拍間隔のゆらぎの周波数成分のピークが２つから１つになったことを用いて、精神的ストレスの判定に資することができる。例えば、表示部１４を備え、表示部１４がゆらぎの周波数成分をスペクトル表示すれば、ピークが２つから１つになったか、ピークのいずれかが小さくなったことを視認することができる。また、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分をコンピュータへ転送し、コンピュータで脈拍間隔のゆらぎの周波数成分のピークの１つが小さくなったことを判定してもよい。このように、周波数成分抽出部１２が脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を算出することによって、精神的ストレスの推定に資することができる。
【０１１８】
周波数成分抽出過程において、周波数成分抽出部１２が、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに抽出することが好ましい。さらに、周波数成分抽出過程において、周波数成分抽出部１２が、脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。このように、ゆらぎを算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈拍間隔の変動を算出することができる。
【０１１９】
脈拍数可変過程では、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する。外部から脈拍数可変部１３に信号が入力されたときに脈拍数可変過程が行われ、新たな第１脈拍数を設定する。その後、光電脈波検出部１１の検出した脈波１が周波数成分抽出部１２に入力されると、周波数成分抽出部１２が新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出する。
【０１２０】
周波数成分比算出過程では、周波数成分比算出部１５が、周波数成分抽出過程で抽出したゆらぎの周波数成分のうち特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出する。特定の２つの周波数の周波数成分の比を算出するので、いずれか一方のみの周波数の周波数成分が著しく減少したことを判定することができる。これにより、脈拍間隔のゆらぎの周波数成分の変動を算出することができる。
【０１２１】
また、周波数成分比算出過程において、周波数成分比算出部１５が、周波数成分抽出過程で抽出した周波数成分のうち０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比を算出することが好ましい。０．１Ｈｚ付近と０．３Ｈｚ付近との周波数成分の比の変化は精神的ストレスの判定に役立つとされているので、精神的ストレスの推定に資することができる。
【０１２２】
判定過程では、判定部１７が、周波数成分比算出過程において周波数成分比算出部１５の算出する脈拍間隔の周波数成分があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する。
【０１２３】
表示部１４が、周波数成分抽出過程で抽出したゆらぎの周波数成分をスペクトル表示する表示過程をさらに有することが好ましい。スペクトル表示とは、本実施形態では、周波数ごとの周波数成分を表示するグラフ表示である。表示過程は、算出された脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を入力されたときは常時表示することが好ましい。また、外部から信号が入力されたときに表示してもよい。このように、表示過程を有すれば、表示部１４がゆらぎの周波数成分をスペクトル表示することができるので、長時間にわたる脈拍間隔の変動を表示することができる。
【０１２４】
以上説明したように、本実施形態に係る脈波診断装置９１及び脈波診断装置９１を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が光電センサを用いて外耳１０３の脈波１を検出することができるので、長時間にわたり脈波を検出算出することができる。さらに、周波数成分抽出部１２が脈拍間隔のゆらぎの周波数成分を抽出することができるので、脈波の変動を検出することができる。よって、脈波診断装置９１及び脈波診断装置９１を用いた脈波診断装置制御方法は、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【０１２５】
（実施形態２）
図４は、本実施形態に係る脈波診断装置の構成概略図である。図４に示す脈波診断装置９２は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部１１と、光電脈波検出部１１の検出する脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、連続して算出された２つの脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出する脈拍間隔ポアンカレ算出部２１と、を備える。
【０１２６】
脈波診断装置９２は、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３と、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標を表示する表示部１４と、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈拍間隔統計処理部２３と、をさらに備えていてもよい。また、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を始めさせ、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波の検出を終了させるタイマー１６と、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定する判定部２４と、をさらに備えていてもよい。
【０１２７】
光電脈波検出部１１は、動脈を透過した透過光を検出するものである。また、光電脈波検出部１１は、動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出するものである。例えば、前述の実施形態１と同様のものを用いることができる。光電脈波検出部１１は、人体の外耳１０３への装着機構３１をさらに備えることが好ましい。また、光電脈波検出部１１は、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１２８】
脈拍間隔ポアンカレ算出部２１は、光電脈波検出部１１の検出する脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出するものである。光電脈波検出部１１の検出する脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出する構成は、前述の実施形態１で説明した周波数成分抽出部１２と同様のものを用いることができる。
【０１２９】
脈拍間隔ポアンカレ算出部２１は、さらに、連続して算出された２つの脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出するものである。図５は、脈拍間隔の第１例を示すポアンカレプロットである。図６は、脈拍間隔の第２例を示すポアンカレプロットである。図５は、精神的ストレスの印加されていない状態での脈拍間隔の一例を示す。図６は、精神的ストレスの印加された状態での脈拍間隔の一例を示す。図５及び図６において、横軸の脈拍間隔（ｉ）はｉ番目に算出された脈拍間隔、縦軸の脈拍間隔（ｉ＋１）は（ｉ＋１）番目に算出された脈拍間隔を示す。脈拍間隔のポアンカレ座標は、例えばこの座標平面上の座標とすることができる。なお、脈拍間隔のポアンカレ座標は図５、図６に示す座標系に限定されるものではない。例えば、縦軸及び横軸の目盛が異なっていてもよい。
【０１３０】
脈拍間隔のポアンカレ座標を算出した場合、精神的ストレスが印加されていなければ、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布は図５に示すような楕円形若しくは長円形又はこれらに近い形状となる。しかし、精神的ストレスが印加されると、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布は図６に示すような円に近い形状となる。よって、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布の形状に基づいて精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。また、このように、脈拍間隔のポアンカレ座標を算出すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１３１】
脈拍間隔ポアンカレ算出部２１は、脈拍間隔のポアンカレ座標を、予め定められた第１脈拍数で算出することが好ましい。さらに、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１は、脈拍間隔のポアンカレ座標を、予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。脈拍間隔のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに算出することができるので、最新のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１３２】
脈波診断装置９２は、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３をさらに備えることが好ましい。脈拍数可変部１３は、前述の実施形態１で説明した脈拍数可変部１３と同様のものを用いることができる。
【０１３３】
図４に示す脈波診断装置９２は、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈拍間隔統計処理部２３をさらに備えることが好ましい。脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出することができれば、時刻に依存しない脈拍間隔の分布の統計値を算出することができる。
【０１３４】
脈拍間隔統計処理部２３に代えて、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出する脈拍間隔分布算出部が配置されていてもよい。図１２は、脈拍間隔の第３例を示すポアンカレプロットである。横軸の脈拍間隔（ｉ）はｉ番目に算出された脈拍間隔、縦軸の脈拍間隔（ｉ＋１）は（ｉ＋１）番目に算出された脈拍間隔を示す。ポアンカレ座標上にＹ＝Ｘを示す直線４５と、Ｙ＝Ｘ＋ａを示す直線４６と、Ｙ＝Ｘ−ａを示す直線４７とが示されている。この場合、脈拍間隔分布算出部は、脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する。例えば、ポアンカレ座標の最大と最小の差を算出する。さらに、脈拍間隔分布算出部は、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅４８を算出することが好ましい。予め定められた座標範囲内とは、例えば、図中に示す直線４６及び直線４７で囲まれた座標範囲である。このように、最大及び最小の変化幅４８を算出すれば、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。さらに、脈拍間隔分布算出部は、脈拍間隔のポアンカレ座標が直線４６及び直線４７で囲まれる座標範囲内にあるか否かを判定してもよい。また、脈拍間隔分布算出部は、直線４６及び直線４７で囲まれる座標範囲に入った脈拍間隔のポアンカレ座標の最大又は最小を算出するにとどまるものでもよい。
【０１３５】
ここで、ａは、予め定められた値である。例えば、１０〜２０ｍｓｅｃとすることができる。また、ａは可変であることが好ましい。例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈拍間隔のポアンカレ座標が分布する座標範囲と、ストレス印加時に検出した脈波の脈拍間隔のポアンカレ座標が分布する座標範囲とを比較し、ストレス印加時では収まるが安静時では収まらないポアンカレ座標の座標範囲からａを定めることが好ましい。
【０１３６】
また、Ｘ軸データとＹ軸データの積の最大値から最小値を差し引いてもよい。この場合、前述の図５及び図６に示す脈拍間隔（ｉ）及び脈拍間隔（ｉ＋１）を用いて表すと、（脈拍間隔（ｉ）×脈拍間隔（ｉ＋１））ｍａｘ−（脈拍間隔（ｉ）×脈拍間隔（ｉ＋１））ｍｉｎとなる。このような算出を行うことでも、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。このように、ポアンカレ座標の分布範囲を算出すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１３７】
図４に示す脈波診断装置９２は、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定する判定部２４をさらに備えることが好ましい。この場合、あらかじめ定められた座標範囲とは、例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈拍間隔のポアンカレ座標とすることができる。あらかじめ定められた座標範囲は、前述の図１２で説明した座標範囲と同様の座標範囲を用いることができる。あらかじめ定められた座標範囲は、被検者に応じて可変であることが好ましい。例えば、被検者の脈拍間隔のポアンカレ座標を予め算出し、メモリーに記憶させることができる。判定部２４は、メモリーからあらかじめ定められた座標範囲を取得する。このように、判定部２４が脈拍間隔のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１３８】
図４に示す脈波診断装置９２は、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標を表示する表示部１４をさらに備えることが好ましい。表示部１４としては、例えば、前述の実施形態１で説明した表示部１４と同様のものを用いることができる。表示部１４は、さらに、脈拍数可変部１３の設定した新たな第１脈拍数を表示してもよい。又、第２脈拍数を表示してもよい。又、脈拍間隔統計処理部２３の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を表示してもよい。このように、表示部１４は、脈拍間隔のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を表示することができる。
【０１３９】
次に、脈波診断装置９２の動作について説明する。本実施形態に係る脈波診断装置９２を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１が、光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出し、連続して算出された２つの脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出する脈拍間隔ポアンカレ算出過程と、を有する。
【０１４０】
脈波診断装置９２を用いた脈波診断装置制御方法は、表示部１４が、脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出した脈拍間隔のポアンカレ座標を表示するポアンカレプロット表示過程をさらに有していてもよい。又、脈拍間隔統計処理部２３が、脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出した脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈拍間隔統計処理過程をさらに有していてもよい。又、脈拍数可変過程を脈拍間隔ポアンカレ算出過程の前にさらに有していてもよい。又、脈拍間隔ポアンカレ算出過程の後に脈拍間隔統計処理過程をさらに有していてもよい。又、脈拍間隔ポアンカレ算出過程の後に判定過程をさらに有していてもよい。
【０１４１】
光電脈波検出過程では、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。光電脈波検出過程は前述の実施形態１で説明した光電脈波検出過程と同様としてもよい。又、光電脈波検出過程において、光電脈波検出部１１が、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１４２】
脈拍間隔ポアンカレ算出過程では、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１が、光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈拍間隔を算出する。
【０１４３】
さらに、脈拍間隔ポアンカレ算出過程では、連続して算出された２つの脈拍間隔同士で形成される直交座標平面上での脈拍間隔の点をポアンカレ座標として算出する。
【０１４４】
脈拍間隔ポアンカレ算出過程において、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１が、脈拍間隔のポアンカレ座標を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。さらに、脈拍間隔ポアンカレ算出過程において、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１が、脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。
【０１４５】
脈拍数可変過程では、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する。脈拍間隔のポアンカレ座標を算出する脈拍数を増減することができるので、所望のデータ数での脈拍間隔のポアンカレ座標を算出することができる。
【０１４６】
脈拍間隔統計処理過程では、脈拍間隔統計処理部２３が、脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出したポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する。脈拍間隔統計処理過程において、脈拍間隔統計処理部２３は、脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出したポアンカレ座標の標準偏差、中央値及び平均値を表示してもよい。脈拍間隔のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布の統計値を算出することができる。
【０１４７】
脈拍間隔統計処理部２３に脈拍間隔分布算出部が配置される場合、前記脈拍間隔統計処理過程は、脈拍間隔分布算出部が、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１の算出する脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈拍間隔分布算出過程となる。この場合、脈拍間隔分布算出過程では、予め定められた時間範囲内の脈拍間隔のポアンカレ座標の最大値と脈拍間隔のポアンカレ座標の最小値との差を算出する。さらに、脈拍間隔分布算出過程において、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。予め定められた座標範囲内とは、例えば、前述の図１２で説明した直線４６及び直線４７で囲まれた座標範囲内である。このように、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈拍間隔の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。このように、脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【０１４８】
判定過程では、判定部２４が、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定する。判定過程を有することで、脈拍間隔のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かの判定を自動化することができる。
【０１４９】
表示部１４が、脈拍間隔ポアンカレ算出過程で算出した脈拍間隔のポアンカレ座標を表示するポアンカレプロット表示過程をさらに有することが好ましい。表示過程は、算出された脈拍間隔のポアンカレ座標を入力されたときは常時表示することが好ましい。また、外部から信号が入力されたときに脈拍間隔のポアンカレ座標を表示してもよい。表示過程において、表示部１４は、例えば、予め定められた時間範囲内に算出されたポアンカレ座標を表示する。表示する時間範囲は可変であることが好ましい。このように、表示過程において、表示部１４は脈拍間隔のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を表示することができる。
【０１５０】
以上説明したように、本実施形態に係る脈波診断装置９２及び脈波診断装置９２を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が光電センサを用いて外耳１０３の脈波１を検出することができるので、長時間にわたり脈波を検出することができる。さらに、脈拍間隔ポアンカレ算出部２１が脈拍間隔のポアンカレ座標を算出するので、脈波の変動を検出することができる。よって、脈波診断装置９２及び脈波診断装置９２を用いた脈波診断装置制御方法は、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【０１５１】
（実施形態３）
図７は、本実施形態に係る脈波診断装置の構成概略図である。図７に示す脈波診断装置９３は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部１１と、光電脈波検出部１１の検出する脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出部２５と、脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定部２６と、を備える。
【０１５２】
脈波診断装置９３は、脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅の時間推移を表示する表示部１４と、脈波振幅算出部２５の算出する平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出部２７と、外部からの入力により、第１脈拍数を増加又は減少して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３と、をさらに備えていてもよい。また、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波１の検出を始めさせ、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波１の検出を終了させるタイマー１６をさらに備えていてもよい。
【０１５３】
光電脈波検出部１１は、動脈を透過した透過光を検出するものである。また、光電脈波検出部１１は、動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出するものである。例えば、前述の実施形態１と同様のものを用いることができる。光電脈波検出部１１は、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。また、光電脈波検出部１１は、人体の外耳１０３への装着機構３１をさらに備えることが好ましい。さらに、装着機構３１は、光電センサを耳介１０１の付け根に装着することが好ましい。光電センサを耳介１０１の付け根に装着すれば、後耳介動脈及び迷走神経の耳介枝に近接しているため、後耳介動脈の血管状態を検出することができる。
【０１５４】
脈波振幅算出部２５は、光電脈波検出部１１の検出する脈波の脈波振幅を算出するものである。脈波振幅は、例えば、前述の図２に示す隣接する山４１と谷４２との信号出力の差異とすることができる。
【０１５５】
図８は、光電脈波検出部の検出する脈波振幅の一例を示す時系列グラフである。図８に示す脈波振幅は、点線で示す略１００ｓｅｃの時点以降に精神的ストレスを印加したときの脈波振幅の時間推移を示す。ストレスが印加されていない状態では略１．２Ｖ以下から略１．８Ｖ以上の脈波振幅が算出されているのに対し、精神的ストレスを印加後の略２００ｓｅｃ以降に脈波振幅が略１．２Ｖから略１．８Ｖまでの範囲内しか算出されていない。このように、精神的ストレスの印加を脈波振幅の算出によって推定することができる。これは、ストレスが加わると、「防御反応」により、脳、筋肉の血管は拡張するが、皮膚近傍や内臓の血管は収縮する。光電センサで捕らえる血管は皮膚表面に近いため、血管の収縮による脈波振幅の減少が現れる。心電は心臓を駆動するタイミング信号であるのに対し、脈波振幅は人体の血管の拡張又は収縮の影響を受けるので、脈波振幅から血管の収縮を検出すれば、精神的ストレスが印加されたことを検出することができる。
【０１５６】
さらに、血管が体表面に多く出ている指や外耳１０３のうち、指では血管運動（Ｖａｓｏｍｏｔｉｏｎ）が多く、人体からの情報が隠されてしまう。一方の外耳１０３では、血管運動の影響が少ないので、血管からの情報を容易に取得することができる。さらに、脈波振幅の変化は、ストレスの印加に対する応答が速いので、リアルタイムでのストレスの評価に用いることができる。
【０１５７】
脈波振幅算出部２５は、光電脈波検出部１１の検出する脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。さらに、脈波振幅算出部２５は、脈拍数可変部１３の設定する新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。脈波振幅の平均値を第２脈拍数ごとに算出することができるので、最新の脈波振幅の平均値を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１５８】
脈波診断装置９３は、外部からの入力により、第１脈拍数を増加又は減少して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３をさらに備えることが好ましい。脈拍数可変部１３は、前述の実施形態１で説明した脈拍数可変部１３と同様のものを用いることができる。
【０１５９】
脈波診断装置９３は、脈波振幅算出部２５の算出する平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出部２７をさらに備えることが好ましい。脈波振幅算出部２５の算出する２つの脈波振幅の平均値の比を算出するので、２つの脈波振幅の平均値の増減を判定することができる。
【０１６０】
判定部２６は、脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定するものである。所定の大きさとは、あらかじめ定められた脈波振幅の大きさである。例えば、ストレスが印加されている時の脈波振幅と、ストレスが印加されていないときの脈波振幅との境界の値である。ストレスが印加されていないときの脈波振幅とは、例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈波振幅である。脈波振幅は個人によって大きさが異なるので、被検者ごとにあらかじめ測定し、閾値を定めることが好ましい。さらに、脈波診断装置９３が脈波振幅比算出部２７をさらに備える場合、判定部２６は脈波振幅算出部２５の算出する２つの脈波振幅の平均値の比が所定の大きさ以上か否かを判定することが好ましい。
【０１６１】
脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅の時間推移を表示する表示部１４をさらに備えることが好ましい。又は、脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示部１４をさらに備えることが好ましい。表示部１４としては、例えば、前述の実施形態１で説明したものと同様のものを用いることができる。表示部１４は、脈波振幅算出部２５が脈波振幅の平均値を算出する場合は、脈波振幅の平均値の時間推移を表示することが好ましい。表示部１４は、さらに、脈拍数可変部１３の設定した新たな第１脈拍数を表示してもよい。又、第２脈拍数を表示してもよい。又、判定部２６の判定結果を表示してもよい。又、脈波振幅比算出部２７の算出する特定の２つの平均値の比を表示してもよい。このように、表示部１４は、脈波振幅の時間推移又は脈波振幅の平均値の時間推移を表示することができるので、時刻に依存しない脈拍間隔の分布を表示することができる。
【０１６２】
次に、脈波診断装置９３の動作について説明する。本実施形態に係る脈波診断装置９３を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈波振幅算出部２５が、光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅を算出する脈波振幅算出過程と、判定部２６が、脈波振幅算出過程で算出した脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する判定過程と、を有する。
【０１６３】
脈波診断装置９３を用いた脈波診断装置制御方法は、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変過程を脈波振幅算出過程の前にさらに有していてもよい。又、表示部１４が、脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の時間推移か、又は、脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示過程をさらに有していてもよい。又、脈波振幅算出過程の後に、判定過程をさらに有していてもよい。
【０１６４】
光電脈波検出過程では、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する。光電脈波検出過程は前述の実施形態１で説明した光電脈波検出過程と同様としてもよい。光電脈波検出過程において、光電脈波検出部１１が、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１６５】
脈波振幅算出過程では、脈波振幅算出部２５が、光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅を算出する。
【０１６６】
判定過程では、判定部２６が、脈波振幅算出過程で算出した脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する。所定の大きさは、前述の判定部２６で説明したものと同様である。判定過程は、例えば、脈波振幅が算出されるたびに行うことができる。
【０１６７】
脈波振幅算出過程において、脈波振幅算出部２５が、光電脈波検出過程で検出した脈波の脈波振幅の平均値を、予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。さらに、脈波振幅算出過程において、脈波振幅算出部２５が、脈拍数可変過程で設定した新たな第１脈拍数を用いて脈波振幅の平均値を算出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。このように、脈波振幅の平均値を第２脈拍数ごとに算出することができるので、最新の脈波振幅の平均値を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１６８】
脈拍数可変過程では、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により、第１脈拍数を増減して新たな第１脈拍数を設定する。脈波振幅の平均値を算出する脈拍数を可変できるので、所望のデータ数での脈波振幅の変動を算出することができる。
【０１６９】
脈波振幅比算出部２７が、脈波振幅算出過程で算出した平均値のうち特定の２つの平均値の比を算出する脈波振幅比算出過程をさらに有することが好ましい。脈波振幅算出部２５の算出する２つの脈波振幅の平均値の比を算出するので、２つの脈波振幅の平均値の増減を判定することができる。
【０１７０】
判定過程では、判定部２６は、脈波振幅算出過程において脈波振幅算出部２５の算出する脈波振幅が所定の大きさ以上か否かを判定する。所定の大きさとは、前述の判定部２６で説明したとおりである。
【０１７１】
表示部１４が、脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の時間推移を表示する表示過程をさらに有することが好ましい。又、表示部１４が、脈波振幅算出過程で算出された脈波振幅の平均値の時間推移を表示する表示過程をさらに有することが好ましい。表示過程において表示部１４が表示する脈波振幅の時間推移は、予め定められた時間範囲のものとすることができる。脈波振幅の平均値の時間推移についても同様である。このように、表示過程において、表示部１４は脈波振幅の時間推移又は脈波振幅の平均値の時間推移を表示することができる。
【０１７２】
以上説明したように、本実施形態に係る脈波診断装置９３及び脈波診断装置９３を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が光電センサを用いて外耳１０３の脈波１を検出することができるので、長時間にわたり脈波を検出算出することができる。さらに、脈波振幅算出部２５が脈波の脈波振幅を算出するので、脈波の変動を検出することができる。よって、脈波診断装置９３及び脈波診断装置９３を用いた脈波診断装置制御方法は、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。さらに、光電センサを用いて抹消血管の脈波を検出することができるので、血管運動が大きい場合でも、脈波振幅を算出することによって血管状態の変化を検出することができる。
【０１７３】
（実施形態４）
図９は、本実施形態に係る脈波診断装置の構成概略図である。図９に示す脈波診断装置９４は、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出部１１と、光電脈波検出部１１の検出する脈波の１拍ごとの脈波振幅を算出し、連続して算出された２つの脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出する脈波振幅ポアンカレ算出部２８と、を備えることを特徴とする。
【０１７４】
脈波診断装置９４は、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示部１４と、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理部２９と、外部からの入力により、第１脈拍数を増加又は減少して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３と、をさらに備えていてもよい。また、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波１の検出を始めさせ、所定時刻に光電脈波検出部１１に脈波１の検出を終了させるタイマー１６と、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する周波数成分の比があらかじめ定められた閾値以上であるか否かを判定する判定部３０と、をさらに備えていてもよい。
【０１７５】
光電脈波検出部１１は、動脈を透過した透過光を検出するものである。また、光電脈波検出部１１は、動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出するものである。例えば、前述の実施形態１と同様のものを用いることができる。光電脈波検出部１１は、人体の外耳１０３への装着機構３１をさらに備えることが好ましい。また、光電脈波検出部１１は、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１７６】
脈波振幅ポアンカレ算出部２８は、光電脈波検出部１１の検出する脈波１の１拍ごとの脈波振幅を算出するものである。脈波振幅は、例えば、前述の図２に示す隣接する山４１と谷４２との信号出力の差異とすることができる。
【０１７７】
脈波振幅ポアンカレ算出部２８は、連続して算出された２つの脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出するものである。図１０は、脈波振幅の第１例を示すポアンカレプロットである。図１１は、脈波振幅の第２例を示すポアンカレプロットである。図１０は、精神的ストレスの印加されていない状態での脈波振幅の一例を示す。図１１は、精神的ストレスの印加された状態での脈波振幅の一例を示す。図１０及び図１１において、横軸はｉ番目に算出された脈波振幅、縦軸は（ｉ＋１）番目に算出された脈波振幅を示す。脈波振幅のポアンカレ座標は、例えばこの座標平面上の座標とすることができる。なお、脈波振幅のポアンカレ座標は図１０、図１１に示す座標系に限定されるものではない。例えば、縦軸及び横軸の目盛が異なっていてもよい。
【０１７８】
脈波振幅のポアンカレ座標を算出した場合、精神的ストレスが印加されていなければ、脈波振幅のポアンカレ座標の分布は楕円形若しくは長円形又はこれらに近い形状となる。しかし、精神的ストレスが印加されると、脈波振幅のポアンカレ座標の分布は円に近くなる。よって、脈波振幅のポアンカレ座標の分布の形状に基づいて精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。このように、脈波振幅のポアンカレ座標を算出すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１７９】
脈波振幅ポアンカレ算出部２８は、脈波振幅のポアンカレ座標を予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。さらに、脈波振幅ポアンカレ算出部２８は、脈波振幅のポアンカレ座標を、予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。脈波振幅のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに算出することができるので、脈波振幅のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１８０】
脈波診断装置９４は、外部からの入力により、第１脈拍数を増加又は減少して新たな第１脈拍数を設定する脈拍数可変部１３をさらに備えることが好ましい。脈拍数可変部１３は、前述の実施形態１で説明した脈拍数可変部１３と同様のものを用いることができる。
【０１８１】
脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理部２９をさらに備えることが好ましい。脈波振幅統計処理部２９が脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布の統計値を算出することができる。
【０１８２】
脈波振幅統計処理部２９に代えて、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出する脈波振幅分布算出部が配置されていてもよい。図１３は、脈波振幅の第３例を示すポアンカレプロットである。横軸はｉ番目に算出された脈波振幅、縦軸は（ｉ＋１）番目に算出された脈波振幅を示す。ポアンカレ座標上にＹ＝Ｘを示す直線５５と、Ｙ＝Ｘ＋ａを示す直線５６と、Ｙ＝Ｘ−ａを示す直線５７とが示されている。この場合、脈波振幅分布算出部は、脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する。例えば、ポアンカレ座標の最大と最小の差を算出する。さらに、脈波振幅分布算出部は、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅５８を算出することが好ましい。予め定められた座標範囲内とは、例えば、図中に示す直線５６及び直線５７で囲まれた座標範囲である。このように、最大及び最小の変化幅５８を算出すれば、脈波振幅のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。さらに、脈波振幅分布算出部は、脈波振幅のポアンカレ座標が直線５６及び直線５７で囲まれる座標範囲内にあるか否かを判定してもよい。また、脈波振幅分布算出部は、直線５６及び直線５７で囲まれる座標範囲に入った脈波振幅のポアンカレ座標の最大又は最小を算出するにとどまるものでもよい。
【０１８３】
ここで、ａは、予め定められた値である。ａは可変であることが好ましい。例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈波振幅のポアンカレ座標が分布する座標範囲と、ストレス印加時に検出した脈波の脈波振幅のポアンカレ座標が分布する座標範囲とを比較し、ストレス印加時では収まるが安静時では収まらない座標範囲をａとすることが好ましい。
【０１８４】
また、脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出してもよい。また、Ｘ軸データとＹ軸データの積の最大値から最小値を差し引いてもよい。この場合、前述の図１０及び図１１に示す脈波振幅（ｉ）及び脈波振幅（ｉ＋１）を用いてあらわすと、（脈波振幅（ｉ）×脈波振幅（ｉ＋１））ｍａｘ−（脈波振幅（ｉ）×脈波振幅（ｉ＋１））ｍｉｎとなる。このような算出を行うことで、脈波振幅のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。これにより、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１８５】
脈波診断装置９４は、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定する判定部３０をさらに備えることが好ましい。この場合、あらかじめ定められた座標範囲とは、例えば、ある時間安静を保ったときに検出された脈波の脈波振幅のポアンカレ座標とすることができる。あらかじめ定められた座標範囲は、前述の図１３で説明した座標範囲と同様の座標範囲を用いることができる。あらかじめ定められた座標範囲は、被検者に応じて可変であることが好ましい。例えば、被検者の脈波振幅のポアンカレ座標を予め算出し、メモリーに記憶させることができる。判定部３０は、メモリーからあらかじめ定められた座標範囲を取得する。このように、判定部３０が、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の分布があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定すれば、医師又は被検者は、精神的ストレスの有無又はその強度を推定することができる。
【０１８６】
脈波診断装置９４は、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示部１４をさらに備えることが好ましい。表示部１４は、さらに、脈波振幅統計処理部２９の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を表示してもよい。又、判定部３０の判定結果を表示してもよい。このように、表示部１４は、脈波振幅のポアンカレ座標を表示することができるので、時刻に依存しない脈波振幅の分布を表示することができる。
【０１８７】
次に、脈波診断装置９４の動作について説明する。本実施形態に係る脈波診断装置９４を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波を検出する光電脈波検出過程と、脈波振幅ポアンカレ算出部２８が、光電脈波検出過程で検出した脈波の１拍ごとの脈波振幅を算出し、連続して算出された２つの脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出する脈波振幅ポアンカレ算出過程と、を有する。
【０１８８】
脈波診断装置９４を用いた脈波診断装置制御方法は、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により第１脈拍数を新たな第１脈拍数として設定する脈拍数可変過程を脈波振幅ポアンカレ算出過程の前にさらに有していてもよい。又、表示部１４が、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示過程をさらに有していてもよい。又、脈波振幅統計処理部２９が、脈波振幅ポアンカレ算出過程で算出した脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理過程をさらに有していてもよい。又、脈波振幅ポアンカレ算出過程の後に判定過程をさらに有していてもよい。
【０１８９】
光電脈波検出過程では、光電脈波検出部１１が、動脈を透過した透過光又は動脈で散乱された散乱光を受光して脈波１を検出する。光電脈波検出過程は前述の実施形態１で説明した光電脈波検出過程と同様としてもよい。光電脈波検出過程において、光電脈波検出部１１が、検出する脈波１を５００μｓｅｃ以上５ｍｓｅｃ以下のサンプリング間隔で抽出することが好ましい。
【０１９０】
脈波振幅ポアンカレ算出過程では、脈波振幅ポアンカレ算出部２８が、光電脈波検出過程で検出した脈波１の１拍ごとの脈波振幅を算出し、連続して算出された２つの脈波振幅同士で形成される直交座標平面上での脈波振幅の点をポアンカレ座標として１拍ごとに算出する。
【０１９１】
脈波振幅ポアンカレ算出過程において、脈波振幅ポアンカレ算出部２８が、脈波振幅のポアンカレ座標を予め定められた第１脈拍数で予め定められた第２脈拍数ごとに算出することが好ましい。ここで、第１脈拍数は、脈拍数可変過程で設定する新たな第１脈拍数である。第１脈拍数及び第２脈拍数は、前述の実施形態１の周波数成分抽出部１２で説明したものと同様とすることができる。脈波振幅のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに算出することができるので、最新の脈波振幅のポアンカレ座標を第２脈拍数ごとに取得することができる。
【０１９２】
脈拍数可変過程では、脈拍数可変部１３が、外部からの入力により第１脈拍数を新たな第１脈拍数として設定する。脈波振幅のポアンカレ座標を算出する脈拍数を増減することができるので、所望のデータ数での脈波振幅のポアンカレ座標を算出することができる。
【０１９３】
脈波振幅統計処理部２９が、脈波振幅ポアンカレ算出過程で算出した脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出する脈波振幅統計処理過程をさらに有することが好ましい。脈波振幅統計処理過程では、脈波振幅統計処理部２９が脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値及び平均値を算出してもよい。このように、脈波振幅のポアンカレ座標の標準偏差、中央値又は平均値を算出するので、時刻に依存しない脈波振幅の分布の統計値を算出することができる。
【０１９４】
脈波振幅統計処理部２９に脈波振幅分布算出部が配置される場合、前記脈波振幅統計処理過程は、脈波振幅分布算出部が、前記脈波振幅ポアンカレ算出部の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出する脈波振幅分布算出過程となる。この場合、脈波振幅分布算出過程では、予め定められた時間範囲内の脈波振幅のポアンカレ座標の最大値と脈波振幅のポアンカレ座標の最小値との差を算出する。さらに、脈波振幅分布算出過程において、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出することが好ましい。予め定められた座標範囲内とは、例えば、前述の図１３で説明した直線５６及び直線５７である。このように、予め定められた座標範囲内での最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈波振幅の診断に有用な座標範囲内での変化幅を検出することができる。このように、脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅を算出すれば、脈波振幅のポアンカレ座標の分布が狭まったことを検出できる。
【０１９５】
判定過程では、判定部３０が、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定する。あらかじめ定められた座標範囲とは、前述の図９の判定部３０で説明したとおりである。判定過程では、脈波振幅分布算出過程で算出した最大及び最小の変化幅があらかじめ定められた座標範囲内であるか否かを判定してもよい。
【０１９６】
表示部１４が、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標を表示する表示過程をさらに有することが好ましい。表示過程は、算出された脈波振幅のポアンカレ座標を入力されたときは常時表示することが好ましい。また、外部から信号が入力されたときに脈波振幅のポアンカレ座標を表示してもよい。表示過程において、表示部１４は、例えば、予め定められた時間範囲内に算出されたポアンカレ座標を表示する。表示する時間範囲は可変であることが好ましい。なお、表示部１４が、脈波振幅ポアンカレ算出部２８の算出する脈波振幅のポアンカレ座標の平均値の時間推移を表示してもよい。このように、表示過程において、表示部１４は脈波振幅のポアンカレ座標の平均値の時間推移を表示することができる。
【０１９７】
以上説明したように、本実施形態に係る脈波診断装置９４及び脈波診断装置９４を用いた脈波診断装置制御方法は、光電脈波検出部１１が光電センサを用いて外耳１０３の脈波１を検出することができるので、長時間にわたり脈波を検出算出することができる。さらに、脈波振幅ポアンカレ算出部２８が脈波振幅のポアンカレ座標を算出するので、脈波１の変動を検出することができる。よって、脈波診断装置９４及び脈波診断装置９４を用いた脈波診断装置制御方法は、長時間にわたる脈波の変動を検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１９８】
本発明は、脈波を検出できるので、美容や健康の用途にも用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】実施形態１に係る脈波診断装置の構成概略図である。
【図２】光電脈波検出部の検出する脈波の一例を示す模式図である。
【図３】脈拍間隔のゆらぎの周波数成分の一例を示すグラフである。
【図４】実施形態２に係る脈波診断装置の構成概略図である。
【図５】精神的ストレスの印加されていない状態での脈拍間隔の一例を示すポアンカレプロットである。
【図６】精神的ストレスの印加された状態での脈拍間隔の一例を示すポアンカレプロットである。
【図７】実施形態３に係る脈波診断装置の構成概略図である。
【図８】光電脈波検出部の検出する脈波振幅の一例を示す時系列グラフである。
【図９】実施形態４に係る脈波診断装置の構成概略図である。
【図１０】精神的ストレスの印加されていない状態での脈波振幅の一例を示すポアンカレプロットである。
【図１１】精神的ストレスの印加された状態での脈波振幅の一例を示すポアンカレプロットである。
【図１２】脈拍間隔の第３例を示すポアンカレプロットである。
【図１３】脈波振幅の第３例を示すポアンカレプロットである。
【符号の説明】
【０２００】
１  脈波
１１  光電脈波検出部
１２  周波数成分抽出部
１３  脈拍数可変部
１４  表示部
１５  周波数成分比算出部
１６  タイマー
１７、２４、２６、３０  判定部
２１  脈拍間隔ポアンカレ算出部
２３  脈拍間隔統計処理部
２５  脈波振幅算出部
２７  脈波振幅比算出部
２８  脈波振幅ポアンカレ算出部
２９  脈波振幅統計処理部
３１  装着機構
４１  山
４２  谷
４３  脈拍間隔
４５  脈拍間隔のポアンカレ座標平面状のＹ＝Ｘを示す直線
４６  Ｙ＝Ｘ＋ａを示す直線
４７  Ｙ＝Ｘ−ａを示す直線
４８  脈拍間隔のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅
５５  脈波振幅のポアンカレ座標平面上のＹ＝Ｘを示す直線
５６  脈波振幅のポアンカレ座標平面上のＹ＝Ｘ＋ａを示す直線
５７  脈波振幅のポアンカレ座標平面上のＹ＝Ｘ−ａを示す直線
５８  脈波振幅のポアンカレ座標の最大及び最小の変化幅
９１、９２、９３、９４  脈波診断装置
１０１  耳介
１０２  外耳道
１０３  外耳
Ｆ１、Ｆ２  周波数
【図１】
2010188152.tif 000003
【図２】
2010188152.tif 000004
【図３】
2010188152.tif 000005
【図４】
2010188152.tif 000006
【図５】
2010188152.tif 000007
【図６】
2010188152.tif 000008
【図７】
2010188152.tif 000009
【図８】
2010188152.tif 000010
【図９】
2010188152.tif 000011
【図１０】
2010188152.tif 000012
【図１１】
2010188152.tif 000013
【図１２】
2010188152.tif 000014
【図１３】
2010188152.tif 000015