(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置と、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置と、を備えた生体検査システムであって、
前記生体検査装置は、
記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、前記速度および前記加速度を取得または計算し、
前記取得または計算した前記速度および前記加速度を用いて、前記二指の伸展力に関する前記評価指標、および／または、前記二指の開閉力に関する前記評価指標を算出し、
前記算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査システム。
【請求項２】
前記評価指標は、前記速度と前記加速度との比を用いた筋力学モデルに基づく所定の計算式で算出される、前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスとであり、
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらに前記二指の質量で除算して規格化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の生体検査システム。
【請求項３】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらにそれぞれの平均値および標準偏差によって正規化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の生体検査システム。
【請求項４】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスを機械抵抗として算出し、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスをコンプライアンスまたはバネ定数として算出する
ことを特徴とする請求項２に記載の生体検査システム。
【請求項５】
前記所定の計算式は、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値と、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値と、を加算して２で除算した値を前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、
および、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値から、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値を、減算して２で除算した値を前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、である
ことを特徴とする請求項２に記載の生体検査システム。
【請求項６】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置であって、
記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、前記速度および前記加速度を取得または計算し、
前記取得または計算した前記速度および前記加速度を用いて、前記二指の伸展力に関する前記評価指標、および／または、前記二指の開閉力に関する前記評価指標を算出し、
前記算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査装置。
【請求項７】
前記評価指標は、前記速度と前記加速度との比を用いた筋力学モデルに基づく所定の計算式で算出される、前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスとであり、
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらに前記二指の質量で除算して規格化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の生体検査装置。
【請求項８】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらにそれぞれの平均値および標準偏差によって正規化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の生体検査装置。
【請求項９】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスを機械抵抗として算出し、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスをコンプライアンスまたはバネ定数として算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の生体検査装置。
【請求項１０】
前記所定の計算式は、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値と、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値と、を加算して２で除算した値を前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、
および、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値から、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値を、減算して２で除算した値を前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、である
ことを特徴とする請求項７に記載の生体検査装置。
【請求項１１】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置による生体検査方法であって、
前記生体検査装置は、記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、前記速度および前記加速度を取得または計算し、
前記取得または計算した前記速度および前記加速度を用いて、前記二指の伸展力に関する前記評価指標、および／または、前記二指の開閉力に関する前記評価指標を算出し、
前記算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査方法。
【請求項１２】
前記評価指標は、前記速度と前記加速度との比を用いた筋力学モデルに基づく所定の計算式で算出される、前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスとであり、
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらに前記二指の質量で除算して規格化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項１１に記載の生体検査方法。
【請求項１３】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、をさらにそれぞれの平均値および標準偏差によって正規化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の生体検査方法。
【請求項１４】
前記処理部は、
前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスを機械抵抗として算出し、前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスをコンプライアンスまたはバネ定数として算出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の生体検査方法。
【請求項１５】
前記所定の計算式は、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値と、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値と、を加算して２で除算した値を前記二指の伸展力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、
および、
前記二指の開動作に関する前記速度／前記加速度の値から、前記二指の閉動作に関する前記速度／前記加速度の値を、減算して２で除算した値を前記二指の開閉力に関する機械インピーダンスの値として算出する式、である
ことを特徴とする請求項１２に記載の生体検査方法。
【請求項１６】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置と、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置と、を備えた生体検査システムであって、
前記生体検査装置は、
記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、
前記二指を開ききった開放状態近傍において、
当該開放状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該開放状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記開放状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する開放状態近傍での処理と、
前記二指を閉じきった接触状態近傍において、
当該接触状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該接触状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記接触状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する接触状態近傍での処理と、
の少なくとも一方の処理を行い、当該処理により算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査システム。
【請求項１７】
前記評価指標は、
前記開放状態近傍での開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記開放状態近傍での閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いた開放状態近傍用の開運動と閉運動それぞれの計算式により算出される、開放状態近傍における前記二指の開運動に関する機械インピーダンス、および、開放状態近傍における前記二指の閉運動に関する機械インピーダンスであるとともに、
前記接触状態近傍での開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記接触状態近傍での閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いた接触状態近傍用の開運動と閉運動それぞれの計算式により算出される、接触状態近傍における前記二指の開運動に関する機械インピーダンス、および、接触状態近傍における前記二指の閉運動に関する機械インピーダンスであり、
前記処理部は、
前記二指の開運動に関する機械インピーダンスと、前記二指の閉運動に関する機械インピーダンスと、をさらに前記二指の質量で除算して規格化した値に変換して前記評価指標として算出し、前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする請求項１６に記載の生体検査システム。
【請求項１８】
前記処理部は、
前記二指の開運動に関する機械インピーダンスと、前記二指の閉運動に関する機械インピーダンスと、をさらにそれぞれの平均値および標準偏差によって正規化した値に変換して前記評価指標として算出する
ことを特徴とする請求項１７に記載の生体検査システム。
【請求項１９】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置であって、
記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、
前記二指を開ききった開放状態近傍において、
当該開放状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該開放状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記開放状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する開放状態近傍での処理と、
前記二指を閉じきった接触状態近傍において、
当該接触状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該接触状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記接触状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する接触状態近傍での処理と、
の少なくとも一方の処理を行い、当該処理により算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査装置。
【請求項２０】
被験者の片手の二指の開閉動作であるタッピングにおける、前記二指の間の距離、前記二指の速度、前記二指の加速度のいずれかに関する情報である運動情報を検出するタッピング検出装置から得られた運動情報に基づいて、前記被験者の指運動に関する評価指標を算出する生体検査装置による生体検査方法であって、
前記生体検査装置は、記憶部と、処理部と、を有し、
前記処理部は、
前記タッピング検出装置から得られた運動情報に基づき、
前記二指を開ききった開放状態近傍において、
当該開放状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該開放状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記開放状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する開放状態近傍での処理と、
前記二指を閉じきった接触状態近傍において、
当該接触状態近傍での前記二指の開運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
当該接触状態近傍での前記二指の閉運動に関する前記速度の極大値および前記加速度の極大値を、取得または計算し、
前記取得または計算した速度および加速度の極大値のそれぞれについて、前記開運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比と、前記閉運動に関する速度の極大値および加速度の極大値の比とを用いて、前記接触状態近傍における前記二指の運動に関する前記評価指標を算出する接触状態近傍での処理と、
の少なくとも一方の処理を行い、当該処理により算出した評価指標を前記記憶部に記憶する
ことを特徴とする生体検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脳神経疾患等の検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、我が国では、パーキンソン病や脳卒中等の脳神経疾患の患者が急増している。例えば、パーキンソン病は、振戦（ふるえ）、筋強剛（筋肉の緊張が高まっている状態のひとつ）、姿勢反射障害（姿勢の立て直し不良）、寡動（動作の鈍化）の４つを主要徴候とする脳神経疾患である。これらの脳神経疾患の患者の急増は、医療費の増大だけでなく、それらの患者が就労不能であることによる大きな社会的損失も招くことになる。したがって、このような脳神経疾患による社会的問題を解決するには、被験者が脳神経疾患か否か、また、脳神経疾患である場合はその度合いを、ある程度以上の精度で判定することが必要となる。
【０００３】
しかし、被験者が脳神経疾患か否かやその度合いは、血液検査やＭＲＩ(Magnetic Resonance Imaging)の画像所見等で判定することが難しい。健常者の場合との差異が必ずしも明確ではないからである。したがって、被験者が脳神経疾患か否かやその度合いは、検査者である医師の経験や能力によって主観的に判断されることも少なくない。そういった背景の中で、例えば、パーキンソン病による運動機能低下や調律異常を評価するために、手の指の運動をモニタする指運動テストが行なわれるようになってきた。
【０００４】
この指運動をモニタする方法として、例えば、電気スイッチ、金属ループ、キーボード、３次元カメラ等を使用した方法が考案されている。しかし、これらの方法は簡易な方法とは言えず、十分普及していない。
そこで、本出願人は、磁気を発生するコイルを用いて、生体の部位の動きを検出することが可能な生体検査装置を提案している（特許文献１参照）。特許文献１の技術によれば、指運動の動きから得た波形を解析することで、脳神経疾患患者か健常者かを高精度で判定することができる。
【特許文献１】特許第３８４１０７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、被験者の指運動を力学的に解析しているわけではないので、被験者の指運動に使用される筋肉の硬さ等に関する適切な評価指標を求めているとは言えないという問題があった。
そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、被験者の指運動を力学的に解析し、被験者の指運動に使用される筋肉の硬さ等に関する適切な評価指標を求めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、生体検査装置の処理部は、タッピング検出装置から得られた二指の運動情報に基づき、二指の速度および加速度を取得または計算し、その速度および加速度の比を算出し、算出した比を筋力学モデルに基づく所定の計算式に適用して、二指の伸展力に関する機械インピーダンスと、二指の開閉力に関する機械インピーダンスと、を評価指標として算出する。その他の手段については後記する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被験者の指運動を力学的に解析し、被験者の指運動に使用される筋肉の硬さ等に関する適切な評価指標を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、図面を参照（言及図以外の図も適宜参照）しながら詳細に説明する。
【０００９】
[第１の実施形態]
以下、まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
＜＜構成＞＞
図１は、第１の実施形態の生体検査システムの全体構成図である。第１の実施形態の動作の流れに沿って、各構成について詳細に説明する。
【００１０】
まず、交流発生回路１０９によって特定の周波数（例えば、２０ｋＨｚ等）を持つ交流電圧が生成される。交流発生回路１０９によって生成された特定の周波数を持つ交流電圧は、電流発生用アンプ回路１１０によって特定の周波数を持つ交流電流に変換される。そして、電流発生用アンプ回路１１０によって変換して生成された交流電流が、発信用コイル１０２に流れる。発信用コイル１０２を流れる電流によって発生した磁場は、近傍の受信用コイル１０１に誘起起電力を発生させる。なお、例えば、発信用コイル１０２は被験者の片手の親指に取り付けられ、受信用コイル１０１は被験者の同じ手の人差し指に取り付けられるが、その様子の詳細については図２の説明で後記する。
【００１１】
受信用コイル１０１に発生した誘起起電力（周波数が交流発生回路１０９によって生成された交流電圧の周波数と同じ）は、プリアンプ回路１０３によって増幅され、増幅後の信号は検波回路１０４に入力される。検波回路１０４では、交流発生回路１０９によって生成された特定の周波数又は２倍周波数によって検波を行なう。そのため、位相調整回路１１１は、交流発生回路１０９からの出力の位相を調整した後、参照信号１１２を検波回路１０４の参照信号入力端子に入力する。
【００１２】
また、特定周波数の２倍周波数で検波する場合は、位相調整回路１１１は必ずしも必要ではない。２倍周波数で検波する簡単な回路構成としては、例えば、交流発生回路１０９の特定周波数を２倍の周波数としておき、分周期によって半分の周波数に変換した後に、電流発生用アンプ回路１１０に入力する構成とし、特定周波数の２倍の周波数の信号を参照信号１１２として検波回路１０４の参照信号入力端子に入力するようにすればよい。
【００１３】
検波回路１０４からの出力信号は、ＬＰＦ（Low-Pass Filter）回路１０５を通過した後、所望の電圧を得るためにアンプ回路１０６によって増幅されて、出力信号１０７として生体検査装置１０８に導入される。出力信号１０７は、親指と人差し指にそれぞれ装着された発信用コイル１０２と受信用コイル１０１との距離Ｄに対応する電圧を有する。なお、前記した構成のうち、出力信号１０７と参照信号１１２以外は、特許請求の範囲における「タッピング検出装置」の一部に相当する。
【００１４】
生体検査装置１０８は、出力信号１０７の記録や解析等を行うコンピュータ装置であり、処理部１２１、記憶部１２２、情報入力部１２３、表示部１２４および信号入力部１２５を備えて構成される。
処理部１２１は、出力信号１０７に基づいて、被験者の指運動を力学的に解析し、その解析結果等を表示部１２４に表示等させるものであり、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)によって実現される。
【００１５】
記憶部１２２は、各種プログラム、データ、解析結果等を記憶するための記憶装置または一時記憶装置であり、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスク等から構成される。処理部１２１は、記憶部１２２に記憶されたプログラムやデータ等を記憶部１２２に展開することにより各種動作を実行し、また、データ、解析結果等を記憶部１２２に記憶させることができる。
【００１６】
情報入力部１２３は、生体検査装置１０８の操作者が、被験者に関する情報を入力するためのものであって、例えば、キーボードやマウス等から構成される。また、情報入力部１２３は、ＧＵＩ(Graphical User Interface）の機能を備えていてもよい。
表示部１２４は、処理部１２１によって生成されたデータや解析結果等を表示するものであって、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ等から構成される。
信号入力部１２５は、アンプ回路１０６からの出力信号１０７の入力を受け付けるインタフェースである。
【００１７】
図２は、第１の実施形態において、発信用コイル１０２と受信用コイル１０１とを被験者の片手（ここでは左手）に装着した様子を示す説明図である。
図２に示すように、電流発生用アンプ回路１１０と接続された発信用コイル１０２がコイル装着部材２２に巻き付けられ、そのコイル装着部材２２と接着しているバンド部２４が親指Ｔに取り付けられることで、コイル装着部材２２と発信用コイル１０２とが親指Ｔに対して固定されている。
【００１８】
同様に、プリアンプ回路１０３と接続された受信用コイル１０１がコイル装着部材２１に巻き付けられ、そのコイル装着部材２１と接着しているバンド部２３が人差し指Ｆに取り付けられることで、コイル装着部材２１と受信用コイル１０１とが人差し指Ｆに対して固定されている。
なお、バンド部２３，２４は、ゴムやスポンジ等から構成され、指の大きさ（太さ）の個人差を吸収できるものが好ましい。
【００１９】
このような構成により、また、予め親指Ｔと人差し指Ｆの間の距離Ｄと出力信号１０７の電圧との関係を生体検査装置１０８の記憶部１２２に記憶させておくことで、出力信号１０７の電圧から距離Ｄを特定することができる。なお、発信用コイル１０２と受信用コイル１０１とを固定する指は、親指Ｔや人差し指Ｆに限定されるものではなく、任意の指であってよい。
【００２０】
図３は、被験者のタッピング（二指（親指Ｔと残りのいずれかの一指）の開閉動作）により得られる情報の例であり、（ａ）が時間と二指（親指Ｔと人差し指Ｆ）の距離の関係図、（ｂ）が時間と二指の相対速度（速度）の関係図、（ｃ）が時間と二指の相対加速度（加速度）の関係図である。なお、以下において、「極大値」と「極小値」を合わせて「極大値」と表現する。このため、本明細書では、「極小値」という用語は用いていない。ちなみに、「関数の局所的な（つまりある点の近傍における）最大値または最小値」のことを、それぞれ「極大値、極小値」といい、これらを併せて「極値」と総称されている。本実施形態では、時系列的に得られるデータの所定の区間における最大値が極大値（最小値が極小値）である。
【００２１】
図３（ａ）に示すように、波形３１（距離波形）は、二指の距離Ｄ（ｍｍ）の時間変化を表し、図中に白丸（○）で示した部分（波形の谷の部分）は距離Ｄが「０」、つまり、二指がくっついた瞬間を表している。この波形３１は、生体検査装置１０８の処理部１２１が、出力信号１０７の電圧値を距離に変換することによって、生成される。
【００２２】
図３（ｂ）に示すように、波形３２（速度波形）は、二指の相対速度（ｍ／ｓ）の時間変化を表し、図中に十字（＋）で示した部分は二指が開くとき（オープニング）の速度のプラスのピーク（極大値）時を表し、図中に白丸（○）で示した部分は二指が閉じるとき（クロージング）の速度のマイナスのピーク（極大値）時を表している。つまり、速度は、オープニングの方向を正の向きとし、加速度についても同様である。この波形３２は、生体検査装置１０８の処理部１２１が、二指の距離Ｄの波形３１を時間微分することによって、生成される。ちなみに、二指がくっついた瞬間は速度が０ｍ／ｓになる。同様に、二指が開ききった瞬間も速度が０ｍ／ｓになる。
【００２３】
図３（ｃ）に示すように、波形３３(加速度波形)は、二指の相対加速度（ｍ／ｓ２）の時間変化を表し、図中に十字（＋）で示した部分はオープニングの加速度のプラスのピーク時を表し、図中に白丸（○）で示した部分はクロージングの加速度のマイナスのピーク時を表している。この波形３３は、生体検査装置１０８の処理部１２１が、波形３２を時間微分することによって、生成される。
【００２４】
以下、これらの距離波形、速度波形および加速度波形を総称して「運動波形」という。なお、発信用コイル１０２および受信用コイル１０１の代わりにストレインゲージや加速度計等を適用した場合であっても、少なくとも１つの運動波形が測定されれば、微積分演算することによって補完的に他の運動波形を求めることができる。また、運動波形の生成の詳細については、特許文献１に詳述されているので、ここではこれ以上の詳細な説明を省略する。
【００２５】
＜＜運動力学的な解析モデル＞＞
次に、第１の実施形態の運動力学的な解析モデルについて説明する。なお、以下において、機械インピーダンスとは、物体（ここでは指）の動きにくさを示す量であり、物体の質量、物体が動作するときの機械抵抗（摩擦等）、バネ定数（ここでは腱がバネに相当）等に依存して決定する量である。電気回路におけるインピーダンスに相当することから、その名が付けられている。
【００２６】
機械インピーダンスを考慮した指の運動力学の公式と、慣性の法則を利用し、以下の簡単な２式（式（１）、式（２））を考える。
【数１】
0005385555.tif 000002
【００２７】
ここで、Ｆ（Ｎ＝kg・m／s2）は指に働く力、Ｚ（kg／s）は指の機械インピーダンス、Ｍ（kg）は指の質量、Ａ（m／s2）は指の加速度、Ｖ（m／s）は指の速度である。
【００２８】
この式（１），（２）を連立することで、以下の式（３）を導くことができる。
【数２】
0005385555.tif 000003
【００２９】
式（３）を見れば、Ａ／Ｖの値を用いれば、指の質量で規格化した機械インピーダンス（Ｚ／Ｍ）を評価できることが分かる。この規格化をすることにより、指の大きさ等の個人差を吸収できるものと考えられる。第１の実施形態では、Ａ／Ｖの値を用いてモデル解析を行っていく。つまり、Ａ／Ｖの値を求めることで、Ｚ／Ｍの値を間接的に求めることができるので、機械インピーダンス（Ｚ）や指の質量（Ｍ）を直接、計測または算出しなくても、Ｚ／Ｍの値を得ることができる。
【００３０】
Ａ／Ｖの値を評価するために、タッピングのオープニング時の速度と加速度の極大値（以下、極大速度、極大加速度という。）、および、クロージング時の極大速度と極大加速度を、全てのタッピング周期で図３（ｂ），（ｃ）のように抽出する。そして、抽出した各極大速度と各極大加速度の平均値を計算する。ここで、オープニングの平均極大速度をＶｏ、オープニングの平均極大加速度をＡｏ、クロージングの平均極大速度をＶｃ、クロージングの平均極大加速度をＡｃとする。
【００３１】
（測定方法）
ここで、解析モデルに関する理解を助けるために、測定方法とその解析結果の一例について説明する。
指運動を測定する場合、被験者は、図２のように、発信用コイル１０２を親指Ｔに装着し、受信用コイル１０１を人差し指Ｆに装着し、その状態でタッピングを行い、そのときの両コイル間の距離を計測する。なお、バンド部２３，２４の代わりに、医療用両面テープ等を使用して、発信用コイル１０２を親指Ｔの爪に装着し、受信用コイル１０１を人差し指Ｆの爪に装着するようにしてもよい。また、発信用コイル１０２と受信用コイル１０１の配置はどちらが親指Ｔあるいは人差し指Ｆであってもよく、取り付け位置も爪の位置に限ることはない。
【００３２】
そして、発信用コイル１０２から２０ｋＨｚの磁場を発生させ、受信用コイル１０１に誘起された起電力を検出する。次に、検出された起電力を、２０ｋＨｚでロックイン検波（２０ｋＨｚ（付近）の成分のみ検出）することによって得られる出力を距離換算して指の間の距離を計測する。これらの動作の詳細は、図１の説明で前記した通りである。
【００３３】
被験者は、リラックスした座位の状態でタッピングを行う。検査の種類としては、メトロノームを使用して１，２，３，４，５Ｈｚ等のタイミングに合わせてタッピングを行う周期検査と、できるだけ速く大きくタッピングを行う非周期検査（周波数は２〜５Ｈｚ程度になる）とがある。
【００３４】
図４は、周期検査で測定された指の動きの解析結果（３人の平均）を示す図であり、（ａ）が右手の解析結果、（ｂ）が左手の解析結果である。図４（ａ），（ｂ）に示すように、右手（３人とも利き手）も左手もオープニング（Ｏｐｅｎ）のＡ／Ｖの値（符号４０１，４１１）が全周波数で比較的大きい。また、周波数が大きくなると、クロージング（Ｃｌｏｓｅ）のＡ／Ｖの値（符号４０４，４１４）が大きくなり、一方、オープニングのＡ／Ｖ（符号４０１，４１１）の値が下がってくる傾向がある。
【００３５】
また、これらの傾向から、クロージングとオープニングのＡ／Ｖの値を足して２で割った値［（Ｏ＋Ｃ）／２］（符号４０２，４１２）は周波数にあまり依存せず一定の値になっていることが分かる。これとは逆に、オープニングからクロージングのＡ／Ｖの値を引き算して２で割った値［（Ｏ−Ｃ）／２］（符号４０３，４１３）は、周波数の増加と共にＡ／Ｖの値が減少していく様子が分かる。これらの傾向は右手と左手で両方に共通して認められる。
【００３６】
＜タッピングの筋力学モデル（解析モデル）＞
図４のＡ／Ｖの値と周波数との関係も引用しながら、タッピングの筋力学モデルについて説明する。
まず、指先に質量Ｍがあり、速度Ｖ・加速度Ａで開閉していると考える。そして、この質量Ｍの動作は、伸展力（Ｆｔ）に影響する機械インピーダンスＺｔと、開閉の力（Ｆｍ）に影響する機械インピーダンスＺｍとのバランスで成り立っていると考える。ここで、力Ｆｔは常に指の閉まる（指同士が近づく）方向に指先の質量Ｍを押していると考える。このようなモデルの場合、Ｚｔは主に伸筋腱（指の腱の一つ）を、Ｚｍは主に虫様筋（指の筋肉の一つ）に基づいて決定する機械インピーダンスであると考えられる。
【００３７】
これらを模式的に図示したのが図５である。図５は、タッピングの筋力学モデルを示す模式図である。力Ｆｔは常に指の閉まる方向に指先の質量Ｍを押していると考えるので、指を閉じる筋力（Ｆｍ）よりも、指を開く筋力（−Ｆｍ）のほうが、大きい力が必要となる。
【００３８】
指が開く方向に動く時には、以下の式（４ａ）が成り立ち、式（１）を使って変形すると式（４ｂ）となり、さらに式変形すると式（４）となる。
【数３】
0005385555.tif 000004
【００３９】
また、指が閉じる方向に動く時には、以下の式（５ａ）が成り立ち、式（１）を使って変形すると式（５ｂ）となり、さらに式変形すると式（５）となる。
【数４】
0005385555.tif 000005
【００４０】
そして、式（４），（５）を連立して計算すると、次の式（６）（所定の計算式），（７）（所定の計算式）を得ることができる。
【数５】
0005385555.tif 000006
【００４１】
式（６），（７）を用いれば、Ａｏ，Ａｃ，ＶｏおよびＶｃの値から、Ｚｍ／ＭとＺｔ／Ｍの値を求める（推定する）ことができる。
【００４２】
式（６），（７）を用いてＺｍ／ＭとＺｔ／Ｍの値を計算すると、図６に示すような結果が得られる。図６は、周波数ごとのＺｍ／ＭとＺｔ／Ｍの値を示す図である。
図６に示すように、Ｚｍ／Ｍ（符号６１，６２）については周波数依存が小さく、一定値に近いことが分かる。一方、Ｚｔ／Ｍ（符号６３，６４）については、周波数の増加と共に急激に減少していくことが分かる。
【００４３】
図６で示した計算結果から、Ｚｍは主に機械抵抗（Ｒｍ）が支配的であると考えられ、Ｚｔは主にコンプライアンス（Ｃｔ（外力印加時の弾力性やたわみ強度）：１／Ｃｔが（腱の）バネ定数Ｋｔとなる）による周波数特性を反映していると考えることができる。このような考えを基に、ＺｍとＺｔの等価回路図を考えると、図７のようになる。なお、以下において、各パラメータを質量で規格化する場合は、各パラメータをＭで割って考えればよい。
【００４４】
図７において、（ａ）はＺｍに関する等価回路図であり、（ｂ）はＺｔに関する等価回路図である。（ｂ）のＺｔに関しては、周波数と共に減少する特性と１Ｈｚから２Ｈｚの間ではややフラットの特性を持っていることから、ＣｔとＲｔの並列接続（図７（ｂ）の（ｂ２））も考えられるため、並列接続のモデルも検討を行う。
図７（ａ）に示すように、Ｚｍは、次の式（８）で表される。
【数６】
0005385555.tif 000007
【００４５】
また、ＺｔをＣｔのみで近似すると（図７（ｂ）の（ｂ１））、式（９）となり、そのとき、Ｚｔの大きさは式（１０）で表される。なお、ｊは虚数単位、ωは角周波数である。
【数７】
0005385555.tif 000008
【００４６】
ＺｔをＣｔとＲｔの並列接続で近似（図７（ｂ）の（ｂ２））する場合は、計算を簡単にするため、Ｚｔの逆数であるアドミタンス（Ｙｔ＝１／Ｚｔ）で計算を行うと、Ｙｔとその大きさは式（１１），（１２）の通りとなる。
【数８】
0005385555.tif 000009
【００４７】
式（８），（１０），（１２）による計算および規格化によって得られるＲｍ／Ｍ、Ｋｔ／Ｍ（＝１／ＣｔＭ）を図８に示す。図８（ａ）に示すように、Ｒｍ／Ｍは右手も左手も周波数と共に少し減少傾向はあるものの、ほぼ一定値であり、値が「７０」から「８０」の間くらいにあることが分かる。
【００４８】
Ｋｔ／Ｍに関しては、Ｃｔのみでの計算（図７（ｂ）の（ｂ１））では、フラットな特性に近い１Ｈｚ近傍では「４００」以下と小さい値であるが、２Ｈｚ以降では「５００」から「１０００」の値であり、比較的安定した値が得られることが分かる（図８（ｂ））。
【００４９】
一方、並列接続の計算（図７（ｂ）の（ｂ２））では、フラットな特性である１ＨｚのＺｔ／Ｍの値がそのままＲｔ／Ｍの値であると仮定して１／ＣｔＭを計算している。計算された１／ＣｔＭの値は、周波数の増加と共に大きく減少していく様子が認められる（図８（ｃ））。
【００５０】
また、ここでは、上記のように簡易に計算を行ったが、ＲｔとＣｔの値を計算する方法としては測定された２点（例えば１Ｈｚと３Ｈｚの値）を用いて計算することもできる。しかしながら、実際のデータに適応して計算したところ、モデルと実測値との不適合により、解を求めることができなかった。以上のことから、Ｚｔは２Ｈｚ以上においてＣｔのみの近似で考えることが最も妥当であると考えられる。
【００５１】
＜まとめ＞
タッピングの筋力学モデルとして、二指の伸展力に関する機械インピーダンスＺｍを主に虫様筋等の指の開閉を司る筋肉等の機械抵抗Ｒｍとして仮定し、二指の開閉力に関する機械インピーダンスＺｔを主に伸筋腱等に代表されるバネ的役割を果たすコンプライアンスＣｍ（１／Ｋｔ）として仮定することが、タッピングの筋力学モデルに適していると考えられる。
【００５２】
このように推定された結果から、Ｒｍ／Ｍは「７０」から「８０」の間くらいに、Ｋｔ／Ｍの値は「５００」から「１０００」の間くらいにあることが、健常者の範囲である可能性が見出せた。したがって、Ｒｍ／ＭとＫｔ／Ｍの値に関する健常者のデータベースを作ることにより、Ｒｍ／Ｍ（＝Ｚｍ／Ｍ）の値やＫｔ／Ｍ（＝Ｍ／Ｚｔ）の値を筋肉や腱の硬さの評価指標とすることができると考えられる。
【００５３】
今回推定したＲｍ／ＭとＫｔ／Ｍは、一般に歩行解析等に使われるＨｉｌｌモデル（Delp S, Loan P, Hoy M, Zajac F E, Fisher S, and Rosen J. An interactive graphics-based model of the lower extremity to study orthopaedicsurgical procedures. IEEE Trans. on Biomedical Engineering, 37(8), August 1990, 757-767.参照）といわれる筋肉モデル（図９（ａ））に非常に近い。図９（ａ）に示すように、収縮部９０２と並列弾性部９０３（絵がコイル状になっているのはバネ性を意味している。）が並列接続され、それらと腱部９０１が直列接続されている。
【００５４】
そして、一例として、このＨｉｌｌモデルで使われている一般的な用語に今回のパラメータを置き換えてモデル化したものが図９（ｂ）である。Ｒｍが収縮部（contractile element: CE）９１３、Ｒｔが収縮部９１２、Ｋｔが腱部（series elastic element: SEE）９１１に対応すると考えられる。つまり、腱部９１１と収縮部９１２がＺｔに相当し（図７（ｂ）の（ｂ２））参照）、収縮部９１３がＺｍに相当する（図７（ａ）参照）。
【００５５】
このように、第１の実施形態におけるタッピングの筋力学モデルは、Ｈｉｌｌモデルと類似しており、妥当性が高いと言える。ただし、第１の実施形態におけるタッピングの筋力学モデルを利用した解析方法は、慣性の法則等を利用して、オープニング時とクロージング時の速度と加速度から、指運動に使用される筋肉の硬さ等の評価指標を求めるという点で、Ｈｉｌｌモデルと比較しても新規性および進歩性を有するものである。
【００５６】
＜＜実験データ＞＞
次に、図１０〜図１２を参照しながら、第１の実施形態のタッピングの筋力学モデルに関する非周期検査による実験のデータについて説明する。図１０は、脳疾患等の既往歴のない健康な高齢者（以下、単に「高齢者」ともいう。）５名を被験者として行った実験に関するデータである。図１０（ａ）において、横軸は高齢者ＩＤ、縦軸はＲｍ／Ｍの値（各高齢者について、左の棒グラフが左手、右の棒グラフが右手）を示している。同様に、図１０（ｂ）において、横軸は高齢者ＩＤ、縦軸はＫｔ／Ｍの値を示している。
【００５７】
図１０の場合と同様に、図１１は、パーキンソン病患者４名を被験者として行った実験に関するデータである。図１１（ａ）において、横軸は患者ＩＤ、縦軸はＲｍ／Ｍの値を示している。同様に、図１１（ｂ）において、横軸は患者ＩＤ、縦軸はＫｔ／Ｍの値を示している。
【００５８】
図１０と図１１を比較すれば分かるように、Ｒｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値ともに、パーキンソン病患者のほうが高い傾向がある。したがって、Ｒｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値について、例えば、多くの健康な高齢者のデータを収集して平均値を出し、その平均値に比べてどれだけ高いかを、指運動に使用される筋肉の硬さ等の評価指標として使用することができる。なお、指の質量Ｍで除算することによる規格化は必須ではない。
【００５９】
具体的には、「標準正規分布の値＝(測定値−平均値）／標準偏差」という計算式で正規化した値に変換した値を評価指標として算出することができる。ここで、「平均値」は健康な高齢者で測定された値の平均値を示し、「標準偏差」はその健康な高齢者（複数人）で測定された値の標準偏差を示す。また、Ｒｍ／Ｍの値やＫｔ／Ｍの値以外に、各運動波形から得られる他のパラメータに関して、前記評価指標を作成してもよい。
【００６０】
この標準正規分布の値（正規化された値）を評価指標とすることで、測定されたデータが標準値（平均値）に対してどれくらい外れているかを定量的に理解することができる。つまり、平均値と同じであれば「１」になり、値が小さければ標準値より小さい値（例えば「０．８」）であり、値が大きければ標準値より大きい値（例えば「１．３」）であるので、高齢者等にとっても容易に理解することができる。これらの評価指標の値は、生体検査装置１０８の表示部１２４に表示され、検査者や被験者に評価基準を提示することができる。
【００６１】
また、各タッピングごとにＲｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値を計算し、表示してもよい。図１２は、各タッピングごとにＲｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値を計算する場合についての説明図である。図１２（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）と同様なので、説明を省略する。図１２（ｄ）に示すように、各タッピングごとにＲｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値を計算して表示することができる。このようにすれば、例えば、健常者は２０秒経過してもＲｍ／Ｍの値やＫｔ／Ｍの値があまり変化しないが、パーキンソン病患者等は２０秒経過するとＲｍ／Ｍの値やＫｔ／Ｍの値が大きく変化する、等の、健常者とパーキンソン病患者等との相違に基づいて、指運動に使用される筋肉の硬さ等の評価指標を算出し、使用することができる。
【００６２】
このように、第１の実施形態の生体検査システムＳによれば、被験者の指運動を力学的に解析し、指運動に使用される筋肉の硬さ等の評価指標を求めることができる。つまり、例えば、パーキンソン病患者は、常時、全身または部分的に、筋肉に力が入っている状態となることが多く、そのために筋肉の硬直等が起こりやすいが、第１の実施形態のように筋力学モデルに基づいた解析を行うことで、筋肉の硬さ等の適切な評価指標を得ることができる。
【００６３】
以上で、第１の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
例えば、本発明は、パーキンソン病の検査に適用される他、例えば、脳梗塞等、他の脳神経疾患やリウマチなどの変性疾患の検査にも有効に利用することができる。
その他、ハードウェア、プログラム等の具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【００６４】
[第２の実施形態]
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第１の実施形態との違いは、二指を開いた（開ききった）状態の近く（以下、「開放状態近傍」という。）での指の運動と、二指を閉じた（二指が接触した）状態の近く（以下、「接触状態近傍」という。）での指の運動と、を分離して扱い、二指の運動に関して、より詳細なモデル化および各計算を行うことにある。
【００６５】
＜＜構成＞＞
第２の実施形態の生体検査システムの構成は、第１の実施形態の生体検査システムの構成（図１、図２）と同様なので、説明を省略する。
【００６６】
図１３は、被験者のタッピング（二指（親指Ｔと残りのいずれかの一指）の開閉動作）により得られる情報の例である。図１３（ａ）〜（ｃ）は、図３（ａ）〜（ｃ）と同様の図を時間軸方向に拡大した図であり、図３（ａ）〜（ｃ）と共通の事項については説明を省略する。
【００６７】
図１３（ａ）〜（ｃ）に示すように、各回のタッピングは、オープニング区間１３４とクロージング区間１３５に分けることができる。オープニング区間１３４とクロージング区間１３５の境界は、図１３（ａ）に示すポイントＰ１（二指の距離Ｄ（ｍｍ）の最大値の地点）である。オープニング区間１３４の時間帯において、被験者は二指の開動作を行っており、クロージング区間１３５の時間帯において、被験者は二指の閉動作を行っている。
【００６８】
図１３（ｂ）において、ポイントＯＰ１は、二指が開くとき（オープニング）の速度のプラスのピーク（極大値）時を示し、ポイントＣＰ１は、二指が閉じるとき（クロージング）の速度のマイナスのピーク（極大値）時を示している。
【００６９】
図１３（ｃ）において、ポイントＯＰ２は、オープニング（開運動区間）の加速度のプラスのピーク（極大値）時を示し、ポイントＯＰ３は、オープニングの加速度のマイナスのピーク（極大値）時を示している。
図１３（ｃ）において、ポイントＣＰ２は、クロージング（閉運動区間）の加速度のプラスのピーク（極大値）時を示し、ポイントＣＰ３は、クロージングの加速度のマイナスのピーク（極大値）時を示している。
【００７０】
ここで、オープニング区間１３４とクロージング区間１３５とを合わせた区間の時間帯のうち、例えば、図１３（ｂ）に示すポイントＯＰ１からポイントＣＰ１までの時間帯が二指の開放状態近傍での運動を含む時間帯であり、それ以外の時間帯が二指の接触状態近傍での運動を含む時間帯である。そして、この第２の実施形態では、それぞれの時間帯に関し、Ｖｏ，Ａｏ，ＶｃおよびＡｃの値を計算して使用する。ここでは、二指の開放状態近傍での運動におけるＶｏ，Ａｏ，ＶｃおよびＡｃとして、ポイントＯＰ１、ＯＰ３、ＣＰ１およびＣＰ３での各値を使用する（表１参照）。また、二指の接触状態近傍での運動におけるＶｏ，Ａｏ，ＶｃおよびＡｃとして、ポイントＯＰ１、ＯＰ２、ＣＰ１およびＣＰ２での各値を使用する（表１参照）。ちなみに、この第２実施形態でも、Ｖｏはオープニングの平均極大速度、Ａｏはオープニングの平均極大加速度、Ｖｃはクロージングの平均極大速度、Ａｃはクロージングの平均極大加速度である。
【表１】
0005385555.tif 000010
【００７１】
＜＜運動力学的な解析モデル＞＞
次に、第２の実施形態の運動力学的な解析モデルについて説明する。なお、第１の実施形態と同様の事項については、説明を適宜省略する。式（１）、式（２）、式（３）およびその前提となる考え方については、第１の実施形態と同様である。
【００７２】
第１の実施形態と同様、Ａ／Ｖの値を評価するために、タッピングのオープニング時の極大速度、極大加速度、および、クロージング時の極大速度と極大加速度を、全てのタッピング周期で図１３（ｂ），（ｃ）のように抽出する。
【００７３】
図１４は、第２の実施形態の運動力学的な解析モデルの説明図である。図１４（ａ）は、開放状態近傍に関する説明図で、（ａ１）は被験者の手の模式図であり、（ａ２）は力学モデル図である。
【００７４】
図１４（ａ１）に示すように、タッピングの際、実際には親指Ｔと人差し指Ｆの両方が動くが、ここでは、説明を簡単にするため、親指Ｔは固定され、人差し指Ｆだけが動くものとする。また、実際の人の手の構造を簡単にモデル化するため、人差し指Ｆの内部には、骨１４０、屈筋Ｑ１、伸筋Ｑ２があるものとする。
【００７５】
屈筋Ｑ１は、被験者の意思により収縮することで、人差し指Ｆを親指Ｔに近づける役割を果たす。伸筋Ｑ２は、被験者の意思により収縮することで、人差し指Ｆを親指Ｔから遠ざける役割を果たす。
【００７６】
Ｆ１は、屈筋Ｑ１により生み出される力と、屈筋Ｑ１につながっている腱によるバネ力との合成力（以下、「屈筋Ｑ１側の力」という。）を示す。Ｆ２は、伸筋Ｑ２により生み出される収縮力と、伸筋Ｑ２につながっている腱によるバネ力との合成力（以下、「伸筋Ｑ２側の力」という。）を示す。また、Ｆ１とＦ２は「０」以上の値をとるものとし、二指の開放方向を正の向きとする。
【００７７】
ここで、開放状態近傍では、被験者が脱力すると二指が自然に近づくという事実から、二指を開く場合には伸筋Ｑ２の収縮力のほかに屈筋Ｑ１の腱による反発力が生じるものと仮定し、二指を閉じる場合には屈筋Ｑ１の収縮力のほかに伸筋Ｑ２の腱による付勢力（サポートする力）が生じるものと仮定する。
【００７８】
つまり、図１４（ａ２）に示すように、開放状態近傍で二指を開く場合、伸筋Ｑ２側の力Ｆ２が駆動力となり、屈筋Ｑ１側の力−Ｆ１に抗って、二指が開く動作を行うものとする。この場合、運動方程式として式（１３ａ）が成り立ち、式（１）を使ってこの式（１３ａ）を変形すると式（１３ｂ）となり、この式（１３ｂ）をさらに変形すると式（１３）となる。
【００７９】
【数９】
0005385555.tif 000011
【００８０】
また、図１４（ａ２）に示すように、開放状態近傍で二指を閉じる場合、屈筋Ｑ１側の力−Ｆ１が駆動力となり、伸筋Ｑ２側の力−Ｆ２がさらに加わり、二指が閉じる動作を行うものとする。この場合、運動方程式として式（１４ａ）が成り立ち、式（１）を使ってこの式（１４ａ）を変形すると式（１４ｂ）となり、この式（１４ｂ）をさらに変形すると式（１４）となる。
【００８１】
【数１０】
0005385555.tif 000012
【００８２】
そして、式（１３），（１４）を連立して計算すると、次の式（１５）（開放状態近傍用の開運動の計算式），（１６）（開放状態近傍用の閉運動の計算式）を得ることができる。
【数１１】
0005385555.tif 000013
【００８３】
式（１５），（１６）を用いれば、開放状態近傍におけるＡｏ，Ａｃ，ＶｏおよびＶｃの値から、Ｚ１／ＭとＺ２／Ｍの値を求める（推定する）ことができる。この場合、Ｚ１／Ｍは二指の閉運動に関する機械インピーダンスを示し、Ｚ２／Ｍは二指の開運動に関する機械インピーダンスを示す。
【００８４】
一方、接触状態近傍では、被験者が脱力すると二指が自然に遠ざかるという事実から、二指を開く場合には伸筋Ｑ２の収縮力のほかに屈筋Ｑ１の腱による付勢力が生じるものと仮定し、二指を閉じる場合には屈筋Ｑ１の収縮力のほかに伸筋Ｑ２の腱による反発力が生じるものと仮定する。
【００８５】
つまり、図１４（ｂ２）に示すように、接触状態近傍で二指を開く場合、伸筋Ｑ２側の力Ｆ２が駆動力となり、屈筋Ｑ１側の力Ｆ１がさらに加わり、二指が開く動作を行うものとする。この場合、運動方程式として式（１７ａ）が成り立ち、式（１）を使ってこの式（１７ａ）を変形すると式（１７ｂ）となり、この式（１７ｂ）をさらに変形すると式（１７）となる。
【００８６】
【数１２】
0005385555.tif 000014
【００８７】
また、図１４（ｂ２）に示すように、接触状態近傍で二指を閉じる場合、屈筋Ｑ１側の力−Ｆ１が駆動力となり、伸筋Ｑ２側の力Ｆ２に抗って、二指が閉じる動作を行うものとする。この場合、運動方程式として式（１８ａ）が成り立ち、式（１）を使ってこの式（１８ａ）を変形すると式（１８ｂ）となり、この式（１８ｂ）をさらに変形すると式（１８）となる。
【００８８】
【数１３】
0005385555.tif 000015
【００８９】
そして、式（１７），（１８）を連立して計算すると、次の式（１９）（接触状態近傍用の開運動の計算式），（２０）（接触状態近傍用の閉運動の計算式）を得ることができる。
【数１４】
0005385555.tif 000016
【００９０】
式（１９），（２０）を用いれば、接触状態近傍におけるＡｏ，Ａｃ，ＶｏおよびＶｃの値から、Ｚ１／ＭとＺ２／Ｍの値を求める（推定する）ことができる。
【００９１】
図１５は、二指の開放状態近傍（二指を開いた状態の近く）の運動について、周期検査で測定された指の動きの解析結果（複数人の平均）を示す図であり、（ａ）が女性の左手の解析結果、（ｂ）が女性の右手の解析結果、（ｃ）が男性の左手の解析結果、（ｄ）が男性の右手の解析結果を示している。なお、各値に付した「Ｉ」の形状の両端は各値の標準偏差を示している。これにより、ほとんどの値は、標準偏差が小さい、つまり、ばらつきが少なく信頼性のあるデータであることがわかる。
【００９２】
図１５（ａ）に示すように、符号１００１の各値はオープニング（Ｏｐｅｎ）のＡ／Ｖの値、符号１００２の各値はクロージングとオープニングのＡ／Ｖの値を足して２で割った値［（Ｃ＋Ｏ）／２］（Ｚ２）、符号１００３の各値はクロージングのＡ／Ｖの値からオープニングのＡ／Ｖの値を引いて２で割った値［（Ｃ−Ｏ）／２］（Ｚ１）、符号１００４の各値はクロージング（Ｃｌｏｓｅ）のＡ／Ｖの値を、それぞれ示している。
【００９３】
図１５（ａ）からわかるように、Ｚ２の値は周波数によらずほぼ一定の値であり、Ｚ１の値は周波数２〜３Hzあたりから周波数と共に減少する傾向がある。したがって、各機械インピーダンスを電気回路に置き換えると、図１７に示すように、Ｚ１は抵抗ＲとコンデンサＣの並列回路と考えることができ（（ａ１）参照）、Ｚ２は電気抵抗Ｒと考えることができる（（ａ２）参照）。図１７は、図７と同様の等価回路図である。
【００９４】
図１５（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、符号１０１１〜１０１４、符号１０２１〜１０２４および符号１０３１〜１０３４は、図１５（ａ）における符号１０１１〜１０１４に対応しており、Ｚ１とＺ２に関して、図１５（ａ）と同様の傾向が見られる（男女差や右手左手による差異が認められない）。
【００９５】
図１６は、二指の接触状態近傍（二指を閉じた状態の近く）の運動について、周期検査で測定された指の動きの解析結果（複数人の平均）を示す図であり、（ａ）が女性の左手の解析結果、（ｂ）が女性の右手の解析結果、（ｃ）が男性の左手の解析結果、（ｄ）が男性の右手の解析結果を示している。
【００９６】
図１６（ａ）に示すように、符号２００１の各値はオープニング（Ｏｐｅｎ）のＡ／Ｖの値、符号２００２の各値はオープニングとクロージングのＡ／Ｖの値を足して２で割った値［（Ｏ＋Ｃ）／２］（Ｚ１）、符号２００３の各値はオープニングのＡ／Ｖの値からクロージングのＡ／Ｖの値を引いて２で割った値［（Ｏ−Ｃ）／２］（Ｚ２）、符号２００４の各値はクロージング（Ｃｌｏｓｅ）のＡ／Ｖの値を、それぞれ示している。
【００９７】
図１６（ａ）からわかるように、Ｚ１の値は周波数によらずほぼ一定の値であり、Ｚ２の値は３Hz位までは一定の値となり４Hz以上ではほとんど値を持たない。したがって、各機械インピーダンスを電気回路に置き換えると、図１７に示すように、Ｚ１とＺ２（１〜３Hz）はともに電気抵抗Ｒと考えることができる（（ｂ１）、（ｂ２）参照）。
【００９８】
図１６（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）において、符号２０１１〜２０１４、符号２０２１〜２０２４および符号２０３１〜２０３４は、図１６（ａ）における符号２０１１〜１０２４に対応しており、Ｚ１とＺ２に関して、図１６（ａ）と同様の傾向が見られる（男女差や右手左手による差異が認められない）。
【００９９】
＜＜実験データ＞＞
次に、図１８を参照しながら、第２の実施形態の実験のデータについて説明する。被験者は、脳疾患等の既往歴のない健康な男女（複数ずつ）の中高齢者である。図１８（ａ１）、（ａ２）は二指の開放状態近傍の運動に関するデータであり、図１８（ｂ）は二指の接触状態近傍の運動に関するデータである（いずれのデータも周波数２Ｈｚ程度の場合のもの）。
【０１００】
図１８（ａ１）において、横軸は左から順に女性の左手、右手、男性の左手、右手を示し、縦軸はＲ／Ｍの値（白い棒グラフはＺ１に対応。斜線付き棒グラフはＺ２に対応）を示している。図１８（ａ２）において、横軸は図１８（ａ１）と同様であり、縦軸はＫ／Ｍの値（図１０（ｂ）と同様）を示している。
【０１０１】
図１８（ｂ）において、横軸は図１８（ａ１）と同様であり、縦軸はＲ／Ｍの値（白い棒グラフはＺ１に対応。斜線付き棒グラフはＺ２に対応）を示している。
なお、図１８（ａ１）、（ｂ）において、各値に付した「Ｔ」の形状の上端は各値の標準偏差を示している。これにより、ほとんどの値は、標準偏差が小さい、つまり、ばらつきが少なく信頼性のあるデータであることがわかる。
【０１０２】
図１８に示すように、第２の実施形態の生体検査システムＳによれば、被験者の指運動を力学的に解析し、被験者の指運動に使用される筋肉の硬さ等に関する適切な評価指標を求めることができ、さらに、二指の開放状態近傍と接触状態近傍での運動に関する各値の特徴を、別々に評価することができる。つまり、接触状態近傍で異常が出やすい疾患（例えばパーキンソン病）や、開放状態近傍で異常が出やすい疾患（例えば脳卒中）を、より高精度に把握するためのパラメータ（各値）を導出することができる。
【０１０３】
以上で、第２の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
例えば、第１の実施形態と同様、各機械インピーダンスを、二指の質量で除算して規格化したり、それぞれの平均値および標準偏差によって正規化したりして、評価指標とすることができる。
その他、ハードウェア、プログラム等の具体的な構成について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本実施形態の生体検査システムの全体構成図である。
【図２】本実施形態において、発信用コイルと受信用コイルとを被験者の片手に装着した様子を示す説明図である。
【図３】被験者のタッピングにより得られる情報の例であり、（ａ）が時間と二指（親指Ｔと人差し指Ｆ）の距離の関係図、（ｂ）が時間と二指の相対速度の関係図、（ｃ）が時間と二指の相対加速度の関係図である。
【図４】周期検査で測定された指の動きの解析結果を示す図であり、（ａ）が右手の解析結果、（ｂ）が左手の解析結果である。
【図５】タッピングの筋力学モデルを示す模式図である。
【図６】周波数ごとのＺｍ／ＭとＺｔ／Ｍの値を示す図である。
【図７】（ａ）がＺｍの等価回路図、（ｂ）がＺｔの等価回路図である。
【図８】（ａ）がＲｍ／Ｍの値を示す図、（ｂ）と（ｃ）がＫｔ／Ｍの値を示す図である。
【図９】（ａ）が一般的なＨｉｌｌモデルの模式図、（ｂ）がＨｉｌｌモデルに合わせたタッピングモデルの模式図である。
【図１０】健康な高齢者５名を被験者として行った実験に関するデータである。
【図１１】パーキンソン病患者４名を被験者として行った実験に関するデータである。
【図１２】各タッピングごとにＲｍ／Ｍの値とＫｔ／Ｍの値を計算する場合についての説明図である。
【図１３】第２の実施形態において、被験者のタッピングにより得られる情報の例である。
【図１４】第２の実施形態の運動力学的な解析モデルの説明図である。
【図１５】第２の実施形態において、二指の開放状態近傍の運動について、周期検査で測定された指の動きの解析結果（複数人の平均）を示す図である。
【図１６】第２の実施形態において、二指の接触状態近傍の運動について、周期検査で測定された指の動きの解析結果（複数人の平均）を示す図である。
【図１７】第２の実施形態における等価回路図である。
【図１８】第２の実施形態において、（ａ１）、（ａ２）は二指の開放状態近傍の運動に関するデータであり、図１８（ｂ）は二指の接触状態近傍の運動に関するデータである。
【符号の説明】
【０１０５】
１０１  受信用コイル
１０２  発信用コイル
１０３  プリアンプ回路
１０４  検波回路
１０５  ＬＰＦ回路
１０６  アンプ回路
１０７  出力信号
１０８  生体検査装置
１０９  交流発生回路
１１０  電流発生用アンプ回路
１１１  位相調整回路
１１２  参照信号
１２１  処理部
１２２  記憶部
１２３  情報入力部
１２４  表示部
１２５  信号入力部
Ｓ      生体検査システム
Ｚｍ，Ｚｔ，Ｚ１，Ｚ２    機械インピーダンス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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