(57)【要約】【課題】  多様なバイタル情報及びその組み合わせ並びにそれらとノイズとの組合せを定量的に供給することができるバイタル情報生成装置の提供。【解決手段】  拍動を生じる運動領域１と、前記運動領域１に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータ２と、前記アクチュエータ２に前記振幅及び振動リズムを励起させる駆動エネルギーを供給するジェネレータ３と、前記ジェネレータ３に前記駆動エネルギーを生成するための制御信号を供給する制御部４を備えることを特徴とするバイタル情報生成装置。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
拍動を生じる運動領域と、
前記運動領域に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータと、
前記アクチュエータに前記振幅及び振動リズムを励起させる駆動エネルギーを供給するジェネレータと、
前記ジェネレータに前記駆動エネルギーを生成するための制御信号を供給する制御部を備えることを特徴とするバイタル情報生成装置。
【請求項２】
前記運動領域に、
バイタル情報となる拍動を行う単一又は複数の拍動部と、
前記拍動部を支持し且つ生態器官の拍動振幅を許容するダンパー部を備え、
前記拍動部に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータを備えることを特徴とする請求項１に記載のバイタル情報生成装置。
【請求項３】
前記運動領域に他の運動領域を備える複層運動領域を備える請求項１又は請求項２のいずれかに記載のバイタル情報生成装置。
【請求項４】
前記拍動部と前記ダンパー部は一体的に構成され、
前記拍動部と前記ダンパー部の伸縮性が相違することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のバイタル情報生成装置。
【請求項５】
１つの拍動部に対して複数のアクチュエータを連結したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバイタル情報生成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工的に生体（哺乳類や爬虫類や鳥類などを含む様々な生物）の体動や、生体に生じる拍動及び脈動並びに各種のノイズを生成するバイタル情報生成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、下記特許文献１乃至４のように、ドップラー効果を利用してバイタル情報を検出し、様々なかたちで被検者の様態を検証し、検証結果に適した対応を行うシステムが多く紹介されている（例えば、下記特許文献１参照）。
【０００３】
バイタル情報の採取に如何なる手法を採るとしても、正確な検証結果を得るには、多様な多くのサンプルを確保することが不可欠である一方、個々のシステムの機能及び精度を担保するためには、出荷前に多様なバイタル情報及びその組み合わせ並びにそれらとノイズとの組合せに対して、より確からしい検証結果を出力することの動作確認を行うことも不可欠である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０８３９２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２７１９４９号公報
【特許文献３】特開２０１２−１７０５２８号公報
【特許文献４】特開２０１２−２０５６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、生身の生物に対して、個々のシステムの動作確認のためのサンプルとなるように求めることは極めて困難であるという大きな問題がある。
また、生身の生物をサンプルとする以上、得られるバイタル情報には一定の限界があり、診断の基準を定量的に検証することも困難である。
これらの背景にあっても、実際に運用される個々のシステムについて、安定的な動作確認を行い、人命にかかわる用途の実用に足る一定の保証を提供することは避けられない。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、多様なバイタル情報及びその組み合わせ並びにそれらとノイズとの組合せを定量的に供給することができるバイタル情報生成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するためになされた本発明によるバイタル情報生成装置は、拍動を生じる運動領域と、前記運動領域に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータと、前記アクチュエータに前記振幅及び振動リズムを励起させる駆動エネルギーを供給するジェネレータと、前記ジェネレータに前記駆動エネルギーを生成するための制御信号を供給する制御部を備えることを特徴とする。
【０００８】
前記運動領域に、バイタル情報となる拍動を行う単一又は複数の拍動部と、前記拍動部を支持し且つ生態器官の拍動振幅を許容するダンパー部を備え、前記拍動部に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータを備える構成を採ってもよい。前記ダンパー部は、前記アクチュエータによって与えられるストロークを許容する構成又は性状を要する。
具体的には、前記拍動部と前記ダンパー部は一体的に構成され、前記拍動部と前記ダンパー部の伸縮性が、前記ダンパー部の方が大きいという状態で相違する構成が挙げられる。
【０００９】
前記運動領域は、一の運動領域に他の運動領域を備える複層運動領域を備える構成とすることもできる（例えば図５参照）。
即ち、大きな運動領域の外縁の内側に、アクチュエータを別途備える単数又は複数の運動領域を設けることによって、運動領域に部分的な動きの相違を与えるものである。
【００１０】
１つの拍動部に三次元的な動きを与える場合などには、１つの拍動部に対して複数のアクチュエータを連結した構成を採ることもできる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によるバイタル情報生成装置によれば、実際に運用される個々のシステムについて、安定的な動作確認を行い、命にかかわる用途の実用に足る一定の保証を提供することができ、多様なバイタル情報及びその組み合わせ並びにそれらとノイズとの組合せを定量的に供給することができるバイタル情報生成装置の提供に寄与する。
【００１２】
その結果、生身の人間に対して、個々のバイタル情報採取システムの動作確認のためのサンプルとして依頼するなど、生身の生物をサンプルとする必要もなく、様々な臨床例から収集された情報に基づき、多様な症例のバイタル情報を実現し、マイクロ波を検出するドップラーセンサなどの拍動検出センサを用いた診断の基準を定量的に検証することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明によるバイタル情報生成装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明によるバイタル情報生成装置の実施態様例を示す概略図である。
【図３】本発明によるバイタル情報生成装置で検出する心室拍動の一例を示す心電図波形−心室伸縮波形のタイミングチャートである。
【図４】本発明によるバイタル情報生成装置の一例を示す概略図である。
【図５】本発明によるバイタル情報生成装置の一例を示すブロック図（運動領域の正面図を含む）である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明によるバイタル情報生成装置の実施の形態を、図面に基づき詳細に説明する。
図に示すバイタル情報生成装置は、ドップラーセンサによる人のバイタル情報検出システムの動作確認に用いるものの例である。
【００１５】
前記ドップラーセンサは、マイクロ波によるドップラー効果を利用したセンサである。
このセンサは、マイクロ波が通過できる限り、人の移動や体動のみならず、体内器官の動きから呼吸及び心拍をも検出できるセンサである。
前記センサは、住居のトイレ、洗面所、キッチン、風呂、廊下、階段、玄関など、居住者の生活全般が見渡せる様に配置し、設置態様は、目立たぬ様にカムフラージュし若しくは壁や天井に埋め込むなどの手法を採る（例えば、特開２００２−１１７４６６号公報参照）ことができる。
【００１６】
図１に示す例は、心拍、脈拍又は呼吸など、人の体内器官の動きを複数のパラメータ及びその組み合わせをもって数量的に、且つ動作確認として十分なレベルで再現するために、拍動を生じる運動領域１と、前記運動領域１に前記拍動の振幅及び振動リズムを与えるアクチュエータ２と、前記アクチュエータ２に前記振幅及び振動リズムを励起させる駆動エネルギーを供給するジェネレータ３と、前記ジェネレータ３に前記駆動エネルギーを生成するための制御信号を供給する制御部４を備える構成が採られている。
【００１７】
この例の前記運動領域１は、ドップラーセンサが発生するマイクロ波を透過しない（例えば、１０ＧＨｚから２４ＧＨｚに至るマイクロ波に対し５０％以上の反射率を有する）金属（アルミニウムなど）粒子を吹き付けた弾性素材や、金属薄膜を形成した弾性素材などからなり、バイタル情報となる拍動を行う単数又は複数の拍動部１ａと、前記拍動部１ａを支持し且つ生態器官の拍動振幅を許容するダンパー部１ｂを備える。
この例において、前記拍動部１ａと前記ダンパー部１ｂは一体的に構成され、肉厚や素材の相違、又は蛇腹状若しくは扁平状など形態的相違によって、前記拍動部１ａよりも前記ダンパー部１ｂの伸縮性を高める処理が施されている。
前記運動領域１は、ドーム状を維持したままで拍動する形態を採ってもよい。
【００１８】
この例の前記アクチュエータ２は、電磁誘導によるものであって、フレームＣに固定された固定部Ａと、前記フレームＣに弾性的に支持されて前記固定部Ａに対して一定の軌道上を進退する可動部Ｂとで構成される。
前記運動領域１の振幅方向を両端とする可動部Ｂと固定部Ａを上下に配置し、前記可動部Ｂ又は前記固定部Ａのいずれか一方を、当該運動領域１の裏側に一定の磁界を形成する電磁石とし、他方を前記一方に磁極を向けて一定の磁界を形成する電磁石又は永久磁石とすることによって（例えば図１参照）、当該電磁石の励磁コイルに、拍動信号と同期した駆動電流（前記駆動エネルギー）を流せば、前記運動領域１に、当該拍動信号の各波形の振幅及び振動リズムに副った拍動を生成するものである。
【００１９】
前記制御部４は、限られたサンプルから得た様々なバイタル情報に対するドップラーセンサの出力情報を基に、脈拍、心拍及び呼吸などのバイタル情報の基準データ（例えば、振幅パターンなど）として収集したバイタルデータテーブル５と、生活環境において生じるノイズ（歩行時の人体の揺れや車両走行時の揺れなど）の基準データとして収集した環境データテーブル６と、当該制御部４が具備する基準データの単数又は複数を、それぞれ所望の出力で組み合わせて制御信号を出力するミキサー７を備える。
【００２０】
各バイタル情報の基準データは、検査内容に応じてノイズとして相互に重畳させて利用することができる。
また、前記バイタル情報及び環境情報の組合せからなる体動、咳、食事や転倒などの事象情報の基準データとして収集した事象データテーブル８を備えることもできる。
尚、前記各テーブル５，６，８の基準データは、各種通信ポート、各種記憶メディアのポート又はキーボード等の入力手段９から蓄えることができる。
【００２１】
前記ジェネレータ３は、前記制御部４が出力する制御信号を受けて、所望の振幅が生じる駆動電流を前記アクチュエータ２の前記励磁コイルに供給する。
前記制御信号には、その振幅や周期等についてゆらぎを与えることがのぞましい。
ゆらぎとは、外界からの変化に生体が柔軟に適応するために、ストレスや疲労に応じて生じる生体反応である。
ゆらぎの過小若しくは過大又は変調は、疲労やストレスのみならず、機能障害や気質病変などを客観的に又は定量的に示すことから、前記制御部４は、制御信号に対して前記ゆらぎを与え得るゆらぎ生成手段を備える構成を採ることが望ましい。
【００２２】
前記ゆらぎには、局所的加速度脈波波形の変動や、Ｐｅａｋ−Ｐｅａｋ間隔の変動などが挙げられる。
前記局所的加速度脈波波形の変動は、血管の柔軟性を反映するゆらぎであって、動脈硬化の前兆指標として位置付けられる。
前記Ｐｅａｋ−Ｐｅａｋ間隔の変動は、心拍変動などを反映するゆらぎであって、ストレスや疲労など自律神経のバランスを評価する指標として位置付けられる。
これらの拍動を実現する振幅及び振動リズムは、前記ミキサー７で組み合わされた制御信号によって生成される。
【実施例１】
【００２３】
例えば、図１の様に、単一の運動領域１と単一のアクチュエータ２で構成された前記バイタル情報生成装置は、０．５Ｈｚ〜２．０Ｈｚの駆動電流を所定の振幅を与えて流せば、脈拍に想到する拍動を得ることができ、比較的大きな運動領域１に複数のアクチュエータ２を設け、２Ｈｚ〜２０Ｈｚの駆動電流を所定の振幅を与えて流せば、体動に想到する拍動を得ることができる。
また、前記運動領域１又はその拍動部１ａに、０．１Ｈｚ〜３Ｈｚの駆動電流を所定の振幅を与えて流せば、脳波に想到する拍動を得ることができる。
【実施例２】
【００２４】
例えば、図２の様に、ベースフレームに複数の運動領域１とアクチュエータ２を支持する複数のフレームＣを立体的に配置して立体的バイタル情報生成装置を一体的に形成することもできる。
心臓は、正常洞調律における大まかな外観として、左右心室が比較的急激に収縮することをきっかけとして左右心房が比較的ゆっくりと拡張し、左右心室が拡張することに同調して左右心房が収縮する（図２及び図３（Ａ）参照）。
一方、例えば、心室頻拍では、左右心室の伸縮と左右心房との同調が失われ、左右心室の伸縮頻度が１２０〜２５０／ｍｉｎで無秩序に増加する動きが発生する（図３（Ｂ）参照）。
このバイタル情報生成装置は、配置された位置に応じて、各アクチュエータ２に対して、上記心臓の動きに副った各部位個別の駆動信号を与えることによって、心臓の動きに想到する拍動を各部位に対して与えることができる。
【００２５】
上記症状を再現するバイタル情報生成装置は、上記心臓の例以外にも、呼吸時の胸の動きや、腹部の動きなどを、ドップラーセンサからのマイクロ波の照射方向に合わせて単数又は複数の前記拍動部１ａ及び前記ダンパー部１ｂで組み立てられた単数又は複数の運動領域１で組み立てることができる。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ  固定部，Ｂ  可動部，Ｃ  フレーム，
１  運動領域，１ａ  拍動部，１ｂ  ダンパー部，
２  アクチュエータ，３  ジェネレータ，４  制御部，
５  バイタルデータテーブル，６  環境データテーブル，
７  ミキサー，８  事象データテーブル，
９  入力手段， 
【図１】
2019005092.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2019005092.tif 000006
【図５】
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