(57)【要約】      （修正有）【課題】生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することができる生体解析装置を提供する。【解決手段】レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、第１帯域よりも高周波側に位置し、信号強度の時間的な変動が第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定する境界決定部６２と、強度スペクトルのうち境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部４３とを具備する生体解析装置。【選択図】図３
2019072396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定する境界決定部と、
前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部と
を具備する生体解析装置。
【請求項２】
前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の時間的な変動量の指標である変動指標を算定する変動算定部を具備し、
前記境界決定部は、前記変動指標に応じて前記境界を決定する
請求項１の生体解析装置。
【請求項３】
前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルのうち、前記生体の拍動に連動する拍動指標が所定の期間内で最大となる第１時点における強度スペクトルと、前記生体の拍動に連動する拍動指標が前記所定の期間内で最小となる第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の相違に応じて前記変動指標を算定する
請求項２の生体解析装置。
【請求項４】
前記所定の期間は、０．５秒以上２秒以下である
請求項３の生体解析装置。
【請求項５】
前記変動算定部は、前記第１時点における強度スペクトルと前記第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の差を、前記第１時点における強度スペクトルと前記第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の平均で除算することで前記変動指標を算定する
請求項３または請求項４の生体解析装置。
【請求項６】
前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の散布度に応じて前記変動指標を算定する
請求項２の生体解析装置。
【請求項７】
前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の標準偏差または分散を、前記複数の強度スペクトルの間における信号強度の平均で除算することで前記変動指標を算定する
請求項６の生体解析装置。
【請求項８】
前記生体指標は、前記強度スペクトルにおける強度を前記周波数範囲内で積算した血液量指標である
請求項１から請求項７の何れかの生体解析装置。
【請求項９】
前記生体指標は、前記強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を、前記周波数範囲内で積算した血流量指標である
請求項１から請求項８の何れかの生体解析装置。
【請求項１０】
前記生体指標から前記生体の血圧に関する血圧指標を算定する血圧算定部を具備する
請求項１から請求項９何れかの生体解析装置。
【請求項１１】
レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定し、
前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する
を具備する生体解析方法。
【請求項１２】
レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定する境界決定部、および、
前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部
としてコンピューターを機能させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の状態を解析するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の状態に関する指標を算定する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、レーザー光の照射時に生体から到来する散乱光を受光することで血流信号を生成し、血流信号のパワースペクトルを利用して生体内の血流量を算定する構成が開示されている。血流信号のパワースペクトルのうち特定の周波数範囲内の部分を利用して血流量が算定される。血流量の算定に利用される周波数範囲の上限値は、パワースペクトルのうち所定の閾値に対応した周波数に予め設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−７９４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術のように、予め設定された固定値を閾値とすると、血流信号のうち生体の拍動を表わす成分を適切に反映した血流量を算定できない場合がある。以上の事情を考慮して、本発明の好適な態様は、生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る生体解析装置は、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定する境界決定部と、前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部とを具備する。以上の態様では、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、第１帯域よりも高周波側に位置し、信号強度の時間的な変動が第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を上限値とした周波数範囲内の強度から生体指標が算定される。したがって、第１帯域と第２帯域との境界以外を上限値とした周波数範囲内の強度から生体指標を算定する構成と比較して、生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することが可能である。
【０００６】
本発明の好適な態様において、前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の時間的な変動量の指標である変動指標を算定する変動算定部を具備し、前記境界決定部は、前記変動指標に応じて前記境界を決定する。以上の態様では、複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の時間的な変動量の指標である変動指標に応じて第１帯域と第２帯域との境界を適切に決定できる。
【０００７】
本発明の好適な態様において、前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルのうち、前記生体の拍動に連動する拍動指標が所定の期間内で最大となる第１時点における強度スペクトルと、前記生体の拍動に連動する拍動指標が前記所定の期間内で最小となる第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の相違に応じて前記変動指標を算定する。以上の態様では、拍動指標が所定の期間内で最大となる第１時点における強度スペクトルと、最小となる第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の相違に応じて変動指標が算定されるから、拍動指標の大小とは無関係に選定された２つの時点における２つの強度スペクトルの間における信号強度の相違に応じて変動指標を算定する構成と比較して、２つの強度スペクトルの間の信号強度の相違を適切に反映した変動指標を算定することができる。
【０００８】
本発明の好適な態様において、前記所定の期間は、０．５秒以上２秒以下である。以上の態様では、０．５秒以上２秒以下の期間内で拍動指標が最大となる第１時点と最小となる第２時点とにおける強度スペクトルとの間で変動指標が算定されるから、例えば所定の期間が０．５秒より短い構成と比較して、生体の拍動の影響を適切に反映した変動指標を算定することができる。
【０００９】
本発明の好適な態様において、前記変動算定部は、前記第１時点における強度スペクトルと前記第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の差を、前記第１時点における強度スペクトルと前記第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の平均で除算することで前記変動指標を算定する。以上の態様では、第１時点における強度スペクトルと第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の差を、第１時点における強度スペクトルと第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の平均で除算することで変動指標が算定されるから、高域側ほど信号強度が小さくなる影響が低減される。したがって、第１時点における強度スペクトルと第２時点における強度スペクトルとの間における信号強度の差を変動指標として算定する構成と比較して、信号強度の時間的な変動をより優勢に反映した変動指標を算定できる。
【００１０】
本発明の好適な態様において、前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の散布度に応じて前記変動指標を算定する。以上の態様によれば、複数の強度スペクトルにおける信号強度の散布度に応じて適切に変動指標を算定することができる。
【００１１】
本発明の好適な態様において、前記変動算定部は、前記複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の標準偏差または分散を、前記複数の強度スペクトルの間における信号強度の平均で除算することで前記変動指標を算定する。以上の態様では、複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の標準偏差または分散を、複数の強度スペクトルの間における信号強度の平均で除算することで変動指標が算定されるから、高域側ほど信号強度が小さくなる影響が低減される。したがって、複数の強度スペクトルにおける周波数毎の信号強度の標準偏差または分散を変動指標として算定する構成と比較して、信号強度の時間的な変動をより優勢に反映した変動指標を算定できる。
【００１２】
本発明の好適な態様において、前記生体指標は、前記強度スペクトルにおける強度を前記周波数範囲内で積算した血液量指標である。
【００１３】
本発明の好適な態様において、前記生体指標は、前記強度スペクトルにおける各周波数の強度と当該周波数との積を、前記周波数範囲内で積算した血流量指標である。
【００１４】
本発明の好適な態様において、前記生体指標から前記生体の血圧に関する血圧指標を算定する血圧算定部を具備する。以上の態様によれば、生体の状態を診断するための基本的かつ重要な指標である血圧に関する血圧指標を算定できるという利点がある。
【００１５】
本発明の好適な態様に係る生体解析方法は、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定し、前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する。
【００１６】
本発明の好適な態様に係るプログラムは、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された周波数に関する複数の強度スペクトルにおいて、信号強度の時間的な変動が大きい第１帯域と、前記第１帯域よりも高周波側に位置し、前記信号強度の時間的な変動が前記第１帯域と比較して小さい第２帯域との境界を決定する境界決定部、および、前記強度スペクトルのうち前記境界を上限値とした周波数範囲内の信号強度から、前記生体の血流に関する生体指標を算定する生体解析部としてコンピューターを機能させる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体解析装置の側面図である。
【図２】生体解析装置の機能に着目した構成図である。
【図３】制御装置の機能に着目した構成図である。
【図４】強度スペクトルを示すグラフである。
【図５】第１強度スペクトルと第２強度スペクトルとを示すグラフである。
【図６】変動指標を示すグラフである。
【図７】制御装置が実行する生体解析処理のフローチャートである。
【図８】血流量指標の時間変化を示すグラフである。
【図９】第２実施形態に係る変動指標を示すグラフである。
【図１０】第３実施形態に係る生体解析装置の使用例を示す模式図である。
【図１１】第３実施形態に係る生体解析装置の他の使用例を示す模式図である。
【図１２】周波数範囲の上限値の補足に係る代表的な強度スペクトルを示すグラフである。
【図１３】周波数の上限値の補足に係る強度スペクトルを示すグラフである。
【図１４】周波数の上限値の補足に係る他の強度スペクトルを示すグラフである。
【図１５】変形例における生体解析装置の構成図である。
【図１６】変形例における生体解析装置の構成図である。
【図１７】変形例における生体解析装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る生体解析装置１００の側面図である。生体解析装置１００は、被験者の生体情報を非侵襲的に測定する測定機器である。第１実施形態の生体解析装置１００は、被験者の身体のうち特定の部位（以下「測定部位」という）Ｈの血圧を生体情報として測定する。以下の説明では、被験者の手首または上腕を測定部位Ｈとして例示する。
【００１９】
生体解析装置１００は、測定部位Ｈに装着される。第１実施形態の生体解析装置１００は、図１に例示される通り、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の携帯機器である。生体解析装置１００は、測定部位Ｈにベルト１４を巻回することで被験者の身体に装着される。
【００２０】
図２は、生体解析装置１００の電気的な構成図である。図２に例示される通り、第１実施形態の生体解析装置１００は、制御装置２１と記憶装置２２と表示装置２３と操作装置２４と検出装置３０とを具備する。制御装置２１および記憶装置２２は、筐体部１２の内部に設置される。
【００２１】
表示装置２３（例えば液晶表示パネル）および操作装置２４は、図１に例示される通り、例えば筐体部１２における測定部位Ｈとは反対側の表面に設置される。表示装置２３は、測定結果を含む各種の画像を制御装置２１による制御のもとで表示する。操作装置２４は、利用者からの指示を受付ける入力機器である。例えば、利用者が操作する複数の操作子、または、表示装置２３の表示面に対する利用者の接触を検知するタッチパネルが、操作装置２４として好適である。
【００２２】
検出装置３０は、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号Ｓを生成する光学センサーモジュールである。図２に例示される通り、第１実施形態の検出装置３０は、発光部３１と受光部３２と駆動回路３３と出力回路３４とを具備する。発光部３１および受光部３２は、例えば筐体部１２において測定部位Ｈに対向する位置（典型的には測定部位Ｈに接触する表面）に設置される。なお、駆動回路３３および出力回路３４の一方または双方を検出装置３０とは別体の外部回路として設置することも可能である。
【００２３】
発光部３１は、測定部位Ｈに光を照射する光源である。第１実施形態の発光部３１は、狭帯域でコヒーレントなレーザー光を測定部位Ｈに照射する。例えば共振器内の共振によりレーザー光を出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）等の発光素子が発光部３１として好適に利用される。第１実施形態の発光部３１は、例えば近赤外領域内の所定の波長λ（λ＝８００ｎｍ〜１３００ｎｍ）の光を測定部位Ｈに照射する。図２の駆動回路３３は、制御装置２１による制御のもとで発光部３１を発光させる。なお、相異なる波長の光を出射する複数の発光素子を発光部３１として利用してもよい。また、発光部３１が出射する光は近赤外光に限定されない。
【００２４】
発光部３１から測定部位Ｈに入射した光は、測定部位Ｈの内部を通過しながら拡散反射を繰返したうえで筐体部１２側に出射する。具体的には、測定部位Ｈの内部に存在する動脈（例えば、上腕動脈、橈骨動脈または尺骨動脈）等の血管と血管内の血液とを通過した光が測定部位Ｈから筐体部１２側に出射する。受光部３２は、測定部位Ｈから到来する光を受光する。例えば、受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の受光素子が受光部３２として利用される。具体的には、近赤外領域に高い感度を示すＩｎＧａＡｓ（インジウムガリウム砒素）で光電変換層が形成された受光素子が受光部３２として好適である。以上の説明から理解される通り、第１実施形態の検出装置３０は、発光部３１と受光部３２とが測定部位Ｈに対して片側に位置する反射型の光学センサーである。ただし、発光部３１と受光部３２とが測定部位Ｈを挟んで反対側に位置する透過型の光学センサーを検出装置３０として利用してもよい。
【００２５】
出力回路３４は、受光部３２が受光した光の強度に応じた検出信号Ｓを生成する。具体的には、出力回路３４は、受光部３２に発生した電荷に応じた電圧の出力信号を生成する増幅回路（図示略）と、増幅回路の出力信号をアナログからデジタルに変換することで検出信号Ｓを生成するＡ/Ｄ変換器（図示略）とを具備する。出力回路３４が生成した検出信号Ｓは、制御装置２１に供給される。
【００２６】
受光部３２に到達する光は、測定部位Ｈの内部において静止する組織（静止組織）で拡散反射した成分と、測定部位Ｈの内部の動脈の内部において移動する物体（典型的には赤血球）で拡散反射した成分とを含む。静止組織での拡散反射の前後において光の周波数は変化しない。他方、赤血球での拡散反射の前後では、赤血球の移動速度（すなわち血流速度）に比例した変化量（以下「周波数シフト量」という）だけ光の周波数が変化する。すなわち、測定部位Ｈを通過して受光部３２に到達する光は、発光部３１が出射する光の周波数に対して周波数シフト量だけ変動（周波数シフト）した成分を含有する。制御装置２１に供給される検出信号Ｓは、測定部位Ｈの内部の血流による周波数シフトが反映された光ビート信号である。
【００２７】
図２の制御装置２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の演算処理装置であり、生体解析装置１００の全体を制御する。記憶装置２２は、例えば不揮発性の半導体メモリーで構成され、制御装置２１が実行するプログラムと制御装置２１が使用する各種のデータとを記憶する。なお、制御装置２１の機能を複数の集積回路に分散した構成、または、制御装置２１の一部または全部の機能を専用の電子回路で実現した構成も採用され得る。また、図２では制御装置２１と記憶装置２２とを別個の要素として図示したが、記憶装置２２を内包する制御装置２１を例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現することも可能である。
【００２８】
図３は、第１実施形態の制御装置２１の機能に着目した構成図である。第１実施形態の制御装置２１は、記憶装置２２に記憶されたプログラムを実行することで、検出装置３０が生成した検出信号Ｓから生体の血圧Ｐを算定するための複数の機能（周波数解析部４１，範囲設定部４２，生体解析部４３，血圧算定部４４）を実現する。なお、制御装置２１の一部の機能を専用の電子回路で実現してもよい。
【００２９】
図３の周波数解析部４１は、検出信号Ｓから周波数に関する強度スペクトル（例えばパワースペクトル）Ｘを算定する。強度スペクトルＸは、図４に例示される通り、各周波数（ドップラー周波数）ｆにおける検出信号Ｓの信号成分の信号強度（パワーまたは振幅）Ｇ(f)の分布である。強度スペクトルＸの算定には、高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）等の公知の周波数解析が任意に採用され得る。周波数解析部４１による強度スペクトルＸの算定は、時間軸上の単位期間（フレーム）毎に反復的に実行される。単位期間は、心臓の拍動の１拍分に相当する期間（以下「拍動期間」という）Ｔと比較して充分に短い期間である。拍動期間Ｔは、例えば０．５秒以上２秒未満の時間長である。時間軸上で相前後する任意の２個の単位期間は相互に重複する。以上の説明から理解される通り、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について強度スペクトルＸが順次算定される。
【００３０】
図３の範囲設定部４２は、周波数軸上の特定の範囲（以下「周波数範囲」という）Ｎを設定する。図４に例示される通り、周波数範囲Ｎは、周波数軸上の下限値ｆLと上限値ｆHとの間の範囲である。下限値ｆLは上限値ｆHを下回る。範囲設定部４２による周波数範囲Ｎの設定については後述する。
【００３１】
図３の生体解析部４３は、周波数解析部４１が算定した強度スペクトルＸのうち、範囲設定部４２が設定した周波数範囲Ｎ内の信号成分の信号強度Ｇ(f)から、生体の血流に関する指標（以下「生体指標」という）を算定する。第１実施形態の生体解析部４３は、血液量指標Ｍおよび血流量指標Ｆの各々を生体指標として算定する。以上の説明から理解される通り、範囲設定部４２が設定する周波数範囲Ｎは、強度スペクトルＸのうち測定部位Ｈの生体指標を算定するために利用される周波数帯域である。第１実施形態の生体解析部４３は、第１指標算定部５１と第２指標算定部５２とを具備する。
【００３２】
第１指標算定部５１は、強度スペクトルＸのうち周波数範囲Ｎ内の信号成分の信号強度Ｇ(f)から血液量指標Ｍ（いわゆるＭＡＳＳ値）を算定する。血液量指標Ｍは、測定部位Ｈの血液量（具体的には単位体積内の赤血球の個数）の指標である。心臓の拍動に同期した血管径の脈動に連動して血液量は変動する。すなわち、血液量指標Ｍは血管径にも相関する。したがって、血液量指標Ｍは、測定部位Ｈの血管径（さらには血管の断面積）の指標とも換言され得る。血液量指標Ｍは、以下の数式(1a)で表現される。なお、数式(1a)の記号<Ｉ２>は、検出信号Ｓの全帯域にわたる平均信号強度、または、強度スペクトルＸのうち０ｋＨｚにおける信号強度Ｇ(0)（すなわち直流成分の信号強度）である。
【数１】
2019072396.tif 000003
【００３３】
数式(1a)から理解される通り、強度スペクトルＸにおける各周波数ｆの信号強度Ｇ(f)を周波数範囲Ｎについて積算することで血液量指標Ｍが算定される。なお、第１指標算定部５１は、数式(1a)の積分を総和（Σ）に置換した以下の数式(1b)の演算により血液量指標Ｍを算定してもよい。数式(1b)の記号Δｆは、周波数軸上で１個の信号強度Ｇ(f)に対応する帯域幅であり、周波数軸上に配列された複数の矩形で強度スペクトルＸを近似したときの各矩形の横幅に相当する。第１指標算定部５１による血液量指標Ｍの算定は、単位期間毎に反復的に実行される。
【数２】
2019072396.tif 000004
【００３４】
図３の第２指標算定部５２は、強度スペクトルＸのうち周波数範囲Ｎ内の各周波数ｆと信号成分の信号強度Ｇ(f)とから血流量指標Ｆ（いわゆるＦＬＯＷ値）を算定する。血流量指標Ｆは、測定部位Ｈの血流量（すなわち単位時間内に動脈内を移動する血液の体積）の指標である。具体的には、血流量指標Ｆは、以下の数式(2a)で表現される。
【数３】
2019072396.tif 000005
【００３５】
数式(2a)から理解される通り、強度スペクトルＸにおける各周波数ｆの信号強度Ｇ(f)と当該周波数ｆとの積である１次モーメント（ｆ×Ｇ(f)）を周波数範囲Ｎについて積算することで血流量指標Ｆが算定される。なお、第２指標算定部５２は、数式(2a)の積分を総和（Σ）に置換した以下の数式(2b)の演算により血流量指標Ｆを算定してもよい。第２指標算定部５２による血流量指標Ｆの算定は、単位期間毎に反復的に実行される。
【数４】
2019072396.tif 000006
【００３６】
図３の血圧算定部４４は、生体解析部４３が算定した血液量指標Ｍおよび血流量指標Ｆを利用して測定部位Ｈの血圧Ｐを算定する。血圧算定部４４による血圧Ｐの算定は、任意の期間（例えば拍動期間Ｔ）毎に反復的に実行される。具体的には、血圧算定部４４は、拍動期間Ｔにおける単位期間毎の血液量指標Ｍと当該拍動期間Ｔにおける単位期間毎の血流量指標Ｆとから、当該拍動期間Ｔの血圧Ｐを算定する。
【００３７】
血液量指標Ｍと血流量指標Ｆと血圧Ｐとの関係について説明する。血圧Ｐは、血流量Ｑと血管抵抗Ｒとの積として表現される（Ｐ＝Ｑ×Ｒ）。血管抵抗Ｒは、以下の数式(3a)で表現される通り、血管径ｄの４乗の逆数に比例する（記号ａ0は比例定数）。また、血管径ｄが血液量指標Ｍの３乗根に比例し、血流量Ｑが血流量指標Ｆに比例すると仮定した場合、以下の数式(3b)および数式(3c)が成立する（記号ａ1および記号ａ2は比例定数）。
【数５】
2019072396.tif 000007
【００３８】
以上に説明した関係を考慮すると、血液量指標Ｍと血流量指標Ｆと血圧Ｐとの関係を表現する以下の数式(4)が導出される。
【数６】
2019072396.tif 000008
【００３９】
血圧算定部４４は、第１指標算定部５１が算定した血液量指標Ｍと第２指標算定部５２が算定した血流量指標Ｆとを利用した数式(4)の演算により測定部位Ｈの血圧Ｐを算定する。前述の通り、血圧算定部４４による血圧Ｐの算定は、単位期間毎に反復的に実行されるから、測定部位Ｈの血圧Ｐの時間変化（血圧Ｐの時系列）が測定される。制御装置２１は、血圧算定部４４が算定した血圧Ｐを表示装置２３に表示させる。
【００４０】
＜周波数範囲Ｎの設定＞
範囲設定部４２による周波数範囲Ｎの設定について詳述する。ここで、血圧Ｐを高精度に算定するためには、生体の拍動を反映した適切な生体指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ）を特定する必要がある。そこで、第１実施形態の範囲設定部４２は、強度スペクトルＸのうち生体の拍動が適切に反映された周波数範囲Ｎを設定する。
【００４１】
図５は、拍動期間Ｔのうち心臓が最も収縮する第１時点における強度スペクトルＸ（以下「第１強度スペクトルＸ1」という）と、拍動期間Ｔのうち心臓が最も拡張する第２時点における強度スペクトルＸ（以下「第２強度スペクトルＸ2」という）とを示すグラフである。第１時点は、拍動期間Ｔ内において血液量指標Ｍまたは血流量指標Ｆが最大となる時点であり、第２時点は、拍動期間Ｔ内において血液量指標Ｍまたは血流量指標Ｆが最小となる時点である。
【００４２】
図５には、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、信号強度Ｇ(f)の時間的な変動が大きい帯域（以下「第１帯域」という）Ｂ1と、信号強度Ｇ(f)の時間的な変動が第１帯域Ｂ1と比較して小さい帯域（以下「第２帯域」）Ｂ2とが示されている。第２帯域Ｂ2は、第１帯域Ｂ1よりも高周波側に位置する。第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2とは連続する。強度スペクトルＸのうち第１帯域Ｂ1の成分は、生体の拍動の影響が大きい（つまり拍動に連動する）成分である。つまり、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、第１帯域Ｂ1における周波数ｆ毎の信号強度Ｇ(f)の相違は大きい。他方、強度スペクトルＸのうち第２帯域Ｂ2の成分は、生体の拍動の影響が充分に小さい（つまり変動が小さい）成分である。つまり、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、第２帯域Ｂ2における周波数ｆ毎の信号強度Ｇ(f)の相違は小さい（理想的には一致する）。以上の説明から理解される通り、強度スペクトルＸのうち第１帯域Ｂ1の信号強度Ｇ(f)から生体指標を算定すれば、生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することが可能である。以上の理由から、範囲設定部４２は、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界の周波数（以下では単に「境界」という）Ｄを周波数範囲Ｎの上限値ｆHとして決定する。
【００４３】
図３の範囲設定部４２は、変動算定部６１と境界決定部６２とを具備する。変動算定部６１は、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の時間的な変動量の指標（以下「変動指標」という）Ｖ(f)を算定する。第１実施形態では、周波数解析部４１が拍動期間Ｔ内について算定した複数の強度スペクトルＸのうち、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおける周波数毎に変動指標Ｖ(f)が算定される。具体的には、変動算定部６１は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の相違に応じて変動指標Ｖ(f)を算定する。第１実施形態の変動算定部６１は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の差（典型的には差の絶対値）を、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定する。具体的には、変動指標Ｖ(f)は、以下の数式(5)で表現される。記号Ｇ1(f)は、任意の１個の周波数ｆにおける第１強度スペクトルＸ1の信号強度を表し、記号Ｇ2(f)は、当該周波数ｆにおける第２強度スペクトルＸ2の信号強度を表す。
【数７】
2019072396.tif 000009
【００４４】
図６は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおける周波数ｆ毎の変動指標Ｖ(f)を示したグラフである。図６では、周波数ｆ毎の変動指標Ｖ(f)を平滑化した後のグラフが示されている。第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との信号強度の差（Ｇ1(f)−Ｇ2(f)）が大きいほど変動指標Ｖ(f)は大きくなる。つまり、概略的には、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間で第１帯域Ｂ1について算定された変動指標Ｖ(f)は、第２帯域Ｂ2について算定された変動指標Ｖ(f)よりも大きいという傾向がある。具体的には、第１帯域Ｂ1における変動指標Ｖ(f)の平均値は、第２帯域Ｂ2における変動指標Ｖ(f)の平均値を上回る。
【００４５】
図３の境界決定部６２は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との間の境界Ｄを決定する。具体的には、境界決定部６２は、変動算定部６１が算定した変動指標Ｖ(f)に応じて境界Ｄを決定する。図６に例示される通り、例えば変動指標Ｖ(f)が所定の閾値ＴＨを下回る周波数ｆを境界Ｄとして決定する。前述の通り、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、第２帯域Ｂ2における周波数ｆ毎の信号強度は理想的には一致する。したがって、第２帯域Ｂ2について数式(5)の演算により算定された変動指標Ｖ(f)は、第１帯域Ｂ1の変動指標Ｖ(f)を下回る値で第２帯域Ｂ2にわたり略一定になる。以上の事情を考慮して、第１実施形態では、想定される境界Ｄよりも充分に大きい周波数帯域（つまり第２帯域Ｂ2と想定される周波数帯域）における変動指標Ｖ(f)の平均値が閾値ＴＨとして予め設定される。例えば８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯域における変動指標Ｖ(f)の平均値が閾値ＴＨとして好適である。図６には、閾値ＴＨを０．１とした場合が示されている。第１実施形態の境界決定部６２は、変動指標Ｖ(f)が閾値ＴＨを下回る周波数のうち最小の周波数（図６の例示では５０ｋＨｚ）を境界Ｄとして決定する。すなわち、周波数軸上の低周波側から高周波側にかけて変動指標Ｖ(f)を観測したときに、閾値ＴＨを上回る数値から当該閾値ＴＨを下回る数値に最初に低下する周波数ｆが境界Ｄとして特定される。境界決定部６２は、決定した境界Ｄを周波数範囲Ｎの上限値ｆHとして設定する。なお、周波数範囲Ｎの下限値ｆLは０ｋＨｚ以上の数値（例えば０．１ｋＨｚ）に設定される。
【００４６】
図７は、制御装置２１が実行する処理（以下「生体解析処理」という）のフローチャートである。例えば利用者からの指示を契機として、検出装置３０による検出信号Ｓの生成に並行して図７の生体解析処理が実行される。生体解析処理を開始すると、周波数解析部４１は、単位期間毎の強度スペクトルＸを検出信号Ｓから算定する（Ｓa1）。つまり、単位期間内における複数の強度スペクトルＸが順次に算定される。変動算定部６１は、算定された複数の強度スペクトルＸから第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定する（Ｓa2）。第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定する方法は、以下の通りである。
【００４７】
まず、変動算定部６１は、複数の強度スペクトルＸの各々について、暫定的な周波数範囲Ｎを適用した数式(2a)または数式(2b)の演算により当該強度スペクトルＸの血流量指標Ｆを算定する。暫定的な周波数範囲Ｎは、下限値ｆLおよび上限値fHが所定値（例えば生体の状態に依存しない値）に設定された周波数帯域である。図８は、血流量指標Ｆの時間変化を示すグラフである。図８に示すように、変動算定部６１は、複数の血流量指標Ｆの時系列から、拍動期間Ｔを画定する。図８には、拍動期間Ｔが１秒に画定された場合が示されている。次に、変動算定部６１は、拍動期間Ｔのうち血流量指標Ｆが最大となる第１時点ｔ1の強度スペクトルＸを第１強度スペクトルＸ1として特定し、拍動期間Ｔのうち血流量指標Ｆが最小となる第２時点ｔ2の強度スペクトルＸを第２強度スペクトルＸ2として特定する。ここでは、血流量指標Ｆに着目したが、血液量指標Ｍの時間変化から拍動期間Ｔと第１時点ｔ1および第２時点ｔ2とを特定してもよい。
【００４８】
変動算定部６１は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とについて変動指標Ｖ(f)を算定する（Ｓa3）。具体的には、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度の相違に応じて変動指標Ｖ(f)を算定する。変動指標Ｖ(f)の算定には、前述の数式(5)が利用される。
【００４９】
境界決定部６２は、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とにおいて、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを変動指標Ｖ(f)に応じて決定する（Ｓa4）。次に、境界決定部６２は、０ｋＨｚより大きい値（例えば０．１ｋＨｚ）を下限値ｆLとして、境界Ｄを上限値ｆHとした周波数範囲Ｎを設定する（Ｓa5）。拍動期間Ｔ毎に周波数範囲Ｎは設定される。
【００５０】
第１指標算定部５１は、強度スペクトルＸのうち周波数範囲Ｎ内の信号強度Ｇ(f)から血液量指標Ｍを算定する（Ｓa6）。血液量指標Ｍの算定には、前述の数式(1a)または数式(1b)が利用される。第２指標算定部５２は、強度スペクトルＸのうち周波数範囲Ｎ内の信号強度Ｇ(f)から血流量指標Ｆを算定する（Ｓa7）。血流量指標Ｆの算定には、前述の数式(2a)または数式(2b)が利用される。ステップＳa6からステップＳa７までの処理は単位期間毎に実行される。そして、血圧算定部４４は、第１指標算定部５１が算定した血液量指標Ｍと第２指標算定部５２が算定した血流量指標Ｆとを利用して測定部位Ｈの血圧Ｐを算定する（Ｓa8）。ステップＳa8の処理は任意の期間毎（例えば拍動期間Ｔ毎）に実行される。なお、ステップＳa6およびステップＳa7において、任意の１個の拍動期間Ｔ内について算定された複数の強度スペクトルＸには、当該拍動期間Ｔについて設定された周波数範囲Ｎが共通に利用される。制御装置２１は、血圧算定部４４が算定した血圧Ｐを表示装置２３に表示させる（Ｓa9）。
【００５１】
以上の説明から理解される通り、第１実施形態においては、レーザー光の照射により生体の内部で反射して受光された光について順次算定された複数の強度スペクトルＸにおいて、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを上限値ｆHとした周波数範囲Ｎ内の信号強度から生体指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ）が算定される。したがって、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄ以外（例えば第２帯域Ｂ2内の周波数）を上限値ｆHとした周波数範囲Ｎ内の強度から生体指標を算定する構成と比較して、生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することが可能である。
【００５２】
第１実施形態では特に、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度の相違に応じて変動指標Ｖ(f)が算定されるから、検出信号Ｓの大小とは無関係に選定された２つの時点における２つの強度スペクトルＸの間の信号強度の相違に応じて変動指標Ｖ(f)を算定する構成と比較して、２つの強度スペクトルＸの間の信号強度の相違を適切に反映した変動指標Ｖ(f)を算定することができる。
【００５３】
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用または機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
【００５４】
第１実施形態の変動算定部６１は、拍動期間Ｔ内における複数の強度スペクトルＸのうち第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度の相違に応じて変動指標Ｖ(f)を算定した。それに対して、第２実施形態の変動算定部６１は、拍動期間Ｔ内における複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度の散布度に応じて変動指標Ｖ(f)を算定する。具体的には、変動算定部６１は、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度の標準偏差σ(f)を、複数の強度スペクトルＸの間における信号強度の平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定する。第２実施形態の変動指標Ｖ(f)は、前述の数式(5)に代えて、以下の数式(6)で表現される。記号σ(f)は、複数の強度スペクトルＸにおける任意の周波数ｆでの信号強度Ｇ(f)の標準偏差（信号強度の散らばり具合）を表す。
【数８】
2019072396.tif 000010
【００５５】
図９は、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の変動指標Ｖ(f)を示したグラフである。複数の強度スペクトルＸにおける信号強度の標準偏差が大きいほど（つまりバラつきが大きいほど）変動指標Ｖ(f)は大きくなる。前述の通り、強度スペクトルＸのうち第１帯域Ｂ1の成分の時間的な変動は大きく、強度スペクトルＸのうち第２帯域Ｂ2の成分の時間的な変動は小さい（理想的には変動がない）。したがって、複数の強度スペクトルＸの第１帯域Ｂ1について算定された変動指標Ｖ(f)は、第２帯域Ｂ2について算定された変動指標Ｖ(f)よりも大きいという傾向が得られる。
【００５６】
第２実施形態の境界決定部６２は、拍動期間Ｔ内の複数の強度スペクトルＸについて、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを決定する。第１実施形態と同様に、図９の変動指標Ｖ(f)が所定の閾値ＴＨを下回る周波数を境界Ｄとして決定する。第２帯域Ｂ2における周波数ｆ毎の信号強度は理想的には一致するから、第２帯域Ｂ2について数式(6)の演算により算定された変動指標Ｖ(f)は、第１帯域Ｂ1の変動指標Ｖ(f)を下回る値で第２帯域Ｂ2にわたりほぼ一定になる。したがって、第１実施形態と同様に、想定される境界Ｄよりも充分に大きい周波数帯域（例えば８０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚ）における変動指標Ｖ(f)の平均値が閾値ＴＨとして予め設定される。図９には、閾値ＴＨを０．３とした場合が示されている。第２実施形態の境界決定部６２は、第１実施形態と同様に、変動指標Ｖ(f)が閾値ＴＨを下回る周波数のうち最小の周波数（図９の例示では５０ｋＨｚ）を境界Ｄとして決定する。境界決定部６２は、決定した境界Ｄを周波数範囲Ｎの上限値ｆHとして設定する。第２実施形態では、図７のフローチャートにおけるステップＳa2（第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定する処理）は省略される。
【００５７】
第２実施形態においても第１実施形態と同様に、複数の強度スペクトルＸにおいて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを上限値ｆHとした周波数範囲Ｎ内の信号強度から生体指標が算定されるから、生体の拍動を反映した適切な生体指標を算定することが可能である。また、第２実施形態では、複数の強度スペクトルＸにおける信号強度の散布度に応じて適切に変動指標Ｖ(f)を算定することができる。
【００５８】
＜第３実施形態＞
図１０は、第３実施形態における生体解析装置１００の使用例を示す模式図である。図１０に例示される通り、生体解析装置１００は、相互に別体で構成された検出ユニット７１と表示ユニット７２とを具備する。検出ユニット７１は、前述の各形態で例示した検出装置３０を具備する。図１０には、被験者の上腕に装着される形態の検出ユニット７１が例示されている。図１１に例示される通り、被験者の手首に装着される形態の検出ユニット７１も好適である。
【００５９】
表示ユニット７２は、前述の各形態で例示した表示装置２３を具備する。例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末が表示ユニット７２の好適例である。ただし、表示ユニット７２の具体的な形態は任意である。例えば、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末、または、生体解析装置１００の専用の情報端末を表示ユニット７２として利用してもよい。
【００６０】
検出信号Ｓから各指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ，血圧Ｐ）を算定するための要素（以下「演算処理部」という）は、例えば表示ユニット７２に搭載される。演算処理部は、図３に例示された要素（周波数解析部４１，範囲設定部４２，生体解析部４３，血圧算定部４４）を包含する。検出ユニット７１の検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線または無線で表示ユニット７２に送信される。表示ユニット７２の演算処理部は、検出信号Ｓから生体指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ）および血圧Ｐを算定して表示装置２３に表示する。
【００６１】
なお、演算処理部を検出ユニット７１に搭載してもよい。演算処理部は、検出装置３０が生成した検出信号Ｓから生体指標および血圧Ｐを算定し、当該生体指標を表示するためのデータを表示ユニット７２に有線または無線で送信する。表示ユニット７２の表示装置２３は、検出ユニット７１から受信したデータが示す生体指標を表示する。
【００６２】
＜上限値ｆHに関する補足＞
前述の各形態における例示の通り、本発明の好適な態様は、複数の強度スペクトルＸにおいて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを周波数範囲Ｎの上限値ｆHとする構成（以下「構成Ａ」という）を採用する。構成Ａを採用することで実際の生体解析装置（以下「実製品」という）から観測できる挙動を以下に説明する。
【００６３】
まず、強度スペクトルＸ(n)の周波数範囲Ｎを利用して血流量指標Ｆ(n)を算定および表示する実製品の構成のもとで、周波数範囲Ｎの上限値ｆHを含む範囲（周波数帯域）を推定する方法を説明する。
【００６４】
実製品において検出信号Ｓが供給される配線または端子に、複数の入力信号Ｉ(n)を外部装置から供給する場面を想定する。図１２は、代表的な入力信号Ｉ(n)の強度スペクトルＸ(n)を示すグラフである。図１２には、任意の１つの強度スペクトルＸ(n)において特定の周波数以上の信号強度Ｇ(f)が０である３つの場合について示されている。強度スペクトルＸ(n)aは、周波数ｆa以上の信号強度が０であり、強度スペクトルＸ(n)bは、周波数ｆb（＞ｆa）以上の信号強度が０であり、強度スペクトルＸ(n)cは、周波数ｆc（＞ｆb）以上の信号強度が０である。なお、図１２では、各強度スペクトルＸにおいて重複する部分（例えばｆ0からｆaまでの周波数帯域）は便宜的にずらして示しているが実際には一致する。各強度スペクトルＸに対して逆フーリエ変換を実行することで、当該強度スペクトルＸ(n)に対応する入力信号Ｉ(n)が生成される。具体的には、強度スペクトルＸ(n)aに対応する入力信号Ｉ(n)aと、強度スペクトルＸ(n)bに対応する入力信号Ｉ(n)bと、強度スペクトルＸ(n)cに対応する入力信号Ｉ(n)cとが生成される。
【００６５】
実製品において被験者の血流量の測定結果として血流量指標Ｆが表示される場合を想定する。また、入力信号Ｉ(n)aを実製品に供給した場合に血流量指標Ｆ(n)aが表示され、入力信号Ｉ(n)bを実製品に供給した場合に血流量指標Ｆ(n)bが表示され、入力信号Ｉ(n)cを実製品に供給した場合に血流量指標Ｆ(n)cが表示される。血流量指標Ｆ(n)aよりも血流量指標Ｆ(n)bが大きく（以下「条件１」という）、かつ、血流量指標Ｆ(n)bと血流量指標Ｆ(n)cとが一致（以下「条件２」という）する場合、強度スペクトルＸ(n)のうち血流量指標Ｆの算定に利用される周波数範囲Ｎの上限値fHが周波数ｆaより大きく周波数ｆb以下（ｆa＜fH≦ｆb）であると言える。周波数範囲Ｎの上限値ｆHが周波数aを下回る場合には血流量指標Ｆ(n)aと血流量指標Ｆ(n)bとが一致する筈であり、上限値ｆHが周波数ｂを上回る場合には血流量指標Ｆ(n)bと血流量指標Ｆ(n)cとが相違する筈だからである。以上の説明から理解される通り、条件１および条件２の双方を満たすように周波数ｆaと周波数ｆbと周波数ｆcとを設定することで、周波数範囲Ｎの上限値ｆHが、周波数ｆaと周波数ｆbとの間の範囲Ｚ内にあると推定することが可能である。
【００６６】
図１３には、３種類の強度スペクトルＸ(1)（Ｘ(1)a〜Ｘ(1)c）（実線）と３種類の強度スペクトルＸ(2)（Ｘ(2)a〜Ｘ(2)c）（破線）とが図示されている。３種類の強度スペクトルＸ(1)（Ｘ(1)a〜Ｘ(1)c）は、それぞれ特定の周波数ｆa〜ｆc以上の範囲で信号強度が０となる。同様に、３種類の強度スペクトルＸ(2)a〜Ｘ(2)cは、それぞれ特定の周波数ｆa〜ｆc以上の範囲で信号強度が０となる。図１３に例示される通り、強度スペクトルＸ(1)と強度スペクトルＸ(2)とは、周波数ｆ0から周波数ｆaまでの周波数帯域において信号強度が異なる一方で、周波数ｆa以上の周波数帯域では信号強度が一致する。つまり、強度スペクトルＸ1と強度スペクトルＸ2とにおいて、周波数ｆ0から周波数ｆaまでの周波数帯域が第１帯域Ｂ1であり、周波数ｆa以上の周波数帯域が第２帯域Ｂ2である。すなわち、第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄ1は周波数faである。
【００６７】
図１２を参照して説明した通り、図１３の強度スペクトルＸ1および強度スペクトルＸ2の各々について条件１および条件２が成立することで、周波数範囲Ｎの上限値ｆHが周波数ｆaより大きく周波数ｆb以下の範囲Ｚに位置すると言える。
【００６８】
他方、図１４には、図１３における境界Ｄ1を下回る周波数ｆa'が第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄ2となるように生成された３種類の強度スペクトルＸ(3)（Ｘ(3)a〜Ｘ(3)c）と３種類の強度スペクトルＸ(4)（Ｘ(4)a〜Ｘ(4)c）とが図示されている。３種類の強度スペクトルＸ(3)a〜Ｘ(3)cは、それぞれ特定の周波数ｆa'〜ｆc'以上の範囲で信号強度が０となる。同様に、３種類の強度スペクトルＸ(4)a〜Ｘ(4)cは、それぞれ特定の周波数ｆa'〜ｆc'以上の範囲で信号強度が０となる。図１４に例示される通り、強度スペクトルＸ(3)と強度スペクトルＸ(4)とは、周波数ｆ0から周波数ｆa'までの周波数帯域において信号強度が異なる一方で、周波数ｆa’以上の周波数帯域では信号強度が一致する。なお、図１４では、境界Ｄ1を下回る周波数ｆa'が境界Ｄ2となる場合を例示したが、境界Ｄ1を上回る周波数を境界Ｄ2としてもよい。つまり、境界Ｄ1と境界Ｄ2との周波数が相違すればよい。
【００６９】
図１２を参照して説明した通り、図１４の強度スペクトルＸ(3)および強度スペクトルＸ(4)の各々について条件１および条件２が成立することで、周波数範囲Ｎの上限値ｆHは、周波数ｆa'より大きく周波数ｆb'以下の範囲Ｚ'に位置すると言える。
【００７０】
図１３の範囲Ｚと図１４の範囲Ｚ'が周波数軸上で相違する場合（例えば重複しない場合）には、境界Ｄの位置（周波数）に応じて周波数範囲Ｎの上限値ｆHが変化していると言える。すなわち、実製品が構成Ａを採用していると判定できる。他方、図１３の範囲Ｚと図１４の範囲Ｚ'が周波数軸上で重複する場合には、周波数範囲Ｎの上限値ｆHは境界Ｄの位置に依存していないと言える。
【００７１】
なお、以上の説明では血流量指標Ｆに着目したが、実製品が構成Ａを採用しているか否かを判断するための生体指標は、以上の例示に限定されない。例えば、血液量指標Ｍを利用することも可能である。
【００７２】
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を適宜に併合することも可能である。
【００７３】
（１）前述の各形態では、生体解析装置１００が血圧算定部４４を具備する構成を例示したが、生体解析装置から血圧算定部４４を省略してもよい。例えば、第１指標算定部５１が算定した血液量指標Ｍと第２指標算定部５２が算定した血流量指標Ｆとの一方または双方が表示装置２３に表示される。血液量指標Ｍを算定する生体解析装置１００は血液量計としても観念され、血流量指標Ｆを算定する生体解析装置は血流量計としても観念される。また、第１指標算定部５１および第２指標算定部５２の一方と血圧算定部４４とを省略し、血液量指標Ｍおよび血流量指標Ｆの一方を表示装置２３に表示してもよい。ただし、血圧算定部４４を具備する前述の各形態によれば、生体の状態を診断するための基本的かつ重要な指標である血圧を算定できるという利点がある。
【００７４】
（２）前述の各形態では、血液量指標Ｍと血流量指標Ｆとを生体指標として例示したが、生体指標の種類は以上の例示に限定されない。例えば、血液量指標Ｍに応じた血管径や血管の断面積、血流量指標Ｆに応じた血流量、または、血流量を血管の断面積で除算した血流速度を、生体解析部４３が生体指標として算定することも可能である。以上に例示した生体指標から血管年齢（血管の硬さの指標）を算定して被験者に報知してもよい。また、以上に例示した生体指標から被験者の血流状態を複数の段階（例えば、異常／高目／通常、など）から特定して被験者に報知することも可能である。
【００７５】
また、前述の各形態では、血圧算定部４４は血圧Ｐを算定したが、血圧算定部４４が算定する指標は血圧Ｐに限定されない。例えば、平均血圧や脈圧を血圧算定部４４が算定することも可能である。以上の説明から理解される通り、血圧算定部４４が算定する指標は、生体の血圧Ｐに関する指標（以下「血圧指標」という）として包括的に表現される。また、以上に例示した血圧指標から被験者の血圧状態を複数の段階（例えば、異常／高目／通常、など）から特定して被験者に報知することも可能である。
【００７６】
（３）前述の各形態では、変動指標Ｖ(f)に応じて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを決定したが、境界Ｄを決定する方法は以上の例示に限定されない。例えば、複数の強度スペクトルＸの時系列を表示装置２３に表示させ、利用者が表示を確認しながら操作装置２４を操作することで境界Ｄを指示する。境界決定部６２は、利用者からの操作装置２４に対する指示に応じて境界Ｄを設定する。すなわち、変動算定部６１は必須ではない。ただし、変動指標Ｖ(f)に応じて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを決定する前述の各形態によれば、変動指標Ｖ(f)に応じて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを適切に決定できる。
【００７７】
（４）第１実施形態では、複数の強度スペクトルＸのうち第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを血液量指標Ｍまたは血流量指標Ｆに応じて特定したが、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との特定に利用する指標は生体の拍動に連動する指標（以下「拍動指標」という）であれば任意である。例えば血流量指標Ｆ（または血液量指標Ｍ）の時間変化を平滑化して、当該平滑化後の時間変化から第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定してもよい。また、拍動期間Ｔ内の各強度スペクトルＸの積分値を利用してもよい。具体的には、拍動期間Ｔ内における複数の強度スペクトルＸのうち積分値が最大となる強度スペクトルＸが第１強度スペクトルＸ1として特定され、最小となる強度スペクトルＸが第２強度スペクトルＸ2として特定される。積分値を利用する構成によれば、第１強度スペクトルＸ１と第２強度スペクトルＸ２との特定に、暫定的な周波数範囲Ｎを利用した血流量指標Ｆ（または血液量指標Ｍ）の算出が必要ない。したがって、第１強度スペクトルＸ１と第２強度スペクトルＸ２の特定プロセスが簡略化され、装置の省電力化が見込まれる。また、他の手段で脈動波形（例えば圧脈波または容積脈波）を取得して、脈動が最大となる時点（心臓が最も収縮する時点）を第１時点ｔ1として、脈動が最小となる時点（心臓が最も拡張する時点）を第２時点ｔ2としてもよい。
【００７８】
以上の説明から理解される通り、拍動指標が拍動期間Ｔ内で最大となる第１時点における強度スペクトルＸが第１強度スペクトルＸ1として特定され、最小となる第２時点における強度スペクトルＸが第２強度スペクトルＸ2として特定される。拍動指標は、血液量指標Ｍまたは血流量指標Ｆ、平滑化後の血液量指標Ｍまたは血流量指標Ｆ、および、強度スペクトルＸの積分値を含む概念である。ただし、拍動指標は、以上の例示に限定されない。例えば血液量指標Ｍから算定した指標（例えば血管径）や血流量指標Ｆから算定した指標（例えば血流量）を拍動指標としてもよい。
【００７９】
（５）第１実施形態では、複数の強度スペクトルＸのうち第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを変動指標Ｖ(f)の算定に利用したが、変動指標Ｖ(f)の算定に利用する強度スペクトルＸは第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とに限定されない。例えば拍動指標の大小とは無関係に選定された２つの時点における２つの強度スペクトルＸを変動指標Ｖ(f)の算定に利用してもよい。
【００８０】
（６）前述の各形態では、変動指標Ｖ(f)が閾値ＴＨを下回る最小の周波数を第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄとして決定したが、境界Ｄの決定方法は以上の例示に限定されない。例えば、変動指標Ｖ(f)が閾値ＴＨを継続的に下回る地点（周波数）を境界Ｄとして決定してもよい。また、境界Ｄの決定において閾値ＴＨの設定は必須ではない。例えば、変動指標Ｖ(f)が変動する帯域と変動指標Ｖ(f)が略一定になる帯域との間の周波数を境界Ｄとして決定してもよい。
【００８１】
（７）前述の各形態では、想定される境界Ｄよりも充分に大きい周波数帯域における変動指標Ｖ(f)の平均値を閾値ＴＨとして設定したが、設定される閾値ＴＨは以上の例示に限定されない。例えば、変動指標Ｖ(f)が変動する帯域と変動指標Ｖ(f)が略一定になる帯域との間の周波数における変動指標Ｖ(f)の値を閾値ＴＨとしてもよい。また、事前に設定された固定値を閾値ＴＨとして利用する構成や、利用者からの指示に応じた可変値を閾値ＴＨとして利用する構成も想定される。
【００８２】
（８）第１実施形態では、拍動期間Ｔ内の複数の強度スペクトルＸから第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定したが、例えば拍動期間Ｔよりも短い時間長の期間内の複数の強度スペクトルＸから第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定してもよい。ただし、拍動期間Ｔ内の複数の強度スペクトルＸから第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定する第１実施形態の構成によれば、０．５秒より短い期間内の複数の強度スペクトルＸから第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2とを特定する構成と比較して、生体の拍動の影響を適切に反映した変動指標Ｖ(f)を算定することができる。
【００８３】
また、第２実施形態では、拍動期間Ｔ内における複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の散布度に応じて変動指標Ｖ(f)を算定したが、拍動期間Ｔよりも長い期間内における複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の散布度に応じて変動指標Ｖ(f)を算定してもよい。
【００８４】
（９）第１実施形態では、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の差を、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定したが、変動指標Ｖ(f)の算定方法は以上の例示に限定されない。例えば、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の比を平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定してもよい。
【００８５】
また、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の差を平均Ｇaveで除算することは必須ではない。ただし、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の差を平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定する第１実施形態の構成によれば、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の差を変動指標Ｖ(f)として算定する構成と比較して、信号強度Ｇ(f)の時間的な変動をより優勢に反映した変動指標Ｖ(f)を算定できるという利点がある。すなわち、高域側ほど信号強度Ｇ(f)が減衰するという強度スペクトルＸの傾向の影響が低減される。以上の説明から理解される通り、第１強度スペクトルＸ1と第２強度スペクトルＸ2との間における信号強度Ｇ(f)の相違に応じて変動指標Ｖ(f)が算定されれば、変動指標Ｖ(f)の算定方法は任意である。
【００８６】
（１０）第２実施形態では、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の標準偏差σ(f)を、複数の強度スペクトルＸの間における信号強度Ｇ(f)の平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定したが、変動指標Ｖ(f)の算定方法は以上の例示に限定されない。例えば、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の分散σ２(f)を平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定してもよい。
【００８７】
また、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の標準偏差σ(f)を平均Ｇaveで除算することは必須ではない。ただし、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の標準偏差σ(f)を平均Ｇaveで除算することで変動指標Ｖ(f)を算定する第２実施形態の構成によれば、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の標準偏差σ(f)を変動指標Ｖ(f)として算定する構成と比較して、信号強度Ｇ(f)の時間的な変動をより優勢に反映した変動指標Ｖ(f)を算定できるという利点がある。すなわち、高域側ほど信号強度Ｇ(f)が減衰するという強度スペクトルＸの傾向の影響が低減される。以上の説明から理解される通り、複数の強度スペクトルＸにおける周波数毎の信号強度Ｇ(f)の散布度に応じて変動指標Ｖ(f)が算定されれば、変動指標Ｖ(f)の算定方法は任意である。
【００８８】
（１１）前述の各形態において、操作装置２４に対する利用者からの指示に応じて第１帯域Ｂ1と第２帯域Ｂ2との境界Ｄを決定することも可能である。例えば表示装置２３に表示された変動指標Ｖ(f)を利用者が確認して、境界Ｄとして考えられる周波数を操作装置２４に入力する。境界決定部６２は、操作装置２４に対して入力された周波数に応じて境界Ｄを設定する。
【００８９】
（１２）前述の各形態では、単体の機器として構成された生体解析装置１００を例示したが、以下の例示の通り、生体解析装置１００の複数の要素は相互に別体の装置として実現され得る。なお、以下の説明では、検出信号Ｓから各指標（生体指標，血圧Ｐ）を算定する要素を「演算処理部２７」と表記する。演算処理部２７は、例えば、図３に例示された要素（周波数解析部４１，範囲設定部４２，生体解析部４３，血圧算定部４４）を包含する。
【００９０】
前述の各形態では、検出装置３０を具備する生体解析装置１００を例示したが、図１５に例示される通り、検出装置３０を生体解析装置１００とは別体とした構成も想定される。検出装置３０は、例えば被験者の手首や上腕等の測定部位Ｈに装着される可搬型の光学センサーモジュールである。生体解析装置１００は、例えば携帯電話機またはスマートフォン等の情報端末で実現される。腕時計型の情報端末で生体解析装置１００を実現してもよい。検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線または無線で生体解析装置１００に送信される。生体解析装置１００の演算処理部２７は、検出信号Ｓから各指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ，血圧Ｐ）を算定して表示装置２３に表示する。以上の説明から理解される通り、検出装置３０は生体解析装置１００から省略され得る。
【００９１】
前述の各形態では、表示装置２３を具備する生体解析装置１００を例示したが、図１６に例示される通り、表示装置２３を生体解析装置１００とは別体とした構成も想定される。生体解析装置１００の演算処理部２７は、検出信号Ｓから各指標（血液量指標Ｍ，血流量指標Ｆ，血圧Ｐ）を算定し、当該指標を表示するためのデータを表示装置２３に送信する。表示装置２３は、専用の表示機器であってもよいが、例えば、携帯電話機もしくはスマートフォン等の情報端末、または、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末に搭載されてもよい。生体解析装置１００の演算処理部２７が算定した各指標は、有線または無線により表示装置２３に送信される。表示装置２３は、生体解析装置１００から受信した各指標を表示する。以上の説明から理解される通り、表示装置２３は生体解析装置１００から省略され得る。
【００９２】
図１７に例示される通り、検出装置３０および表示装置２３を生体解析装置１００（演算処理部２７）とは別体とした構成も想定される。例えば、生体解析装置１００（演算処理部２７）が、携帯電話機やスマートフォン等の情報端末に搭載される。
【００９３】
なお、検出装置３０と生体解析装置１００とを別体とした構成において、周波数解析部４１を検出装置３０に搭載することも可能である。周波数解析部４１が算定した強度スペクトルＸが有線または無線により検出装置３０から生体解析装置１００に送信される。以上の説明から理解される通り、周波数解析部４１は生体解析装置１００から省略され得る。
【００９４】
（１３）前述の各形態では、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の生体解析装置１００を例示したが、生体解析装置の具体的な形態は任意である。例えば、被験者の身体に貼付可能なパッチ型、被験者の耳部に装着可能な耳装着型、被験者の指先に装着可能な指装着型（例えば着爪型）、または、被験者の頭部に装着可能な頭部装着型など、任意の形態の生体解析装置が採用され得る。
【００９５】
（１４）前述の各形態では、被験者の血圧Ｐを表示装置２３に表示したが、血圧Ｐを被験者に報知するための構成は以上の例示に限定されない。例えば、血圧Ｐを音声で被験者に報知することも可能である。被験者の耳部に装着可能な耳装着型の生体解析装置においては、血圧Ｐを音声で報知する構成が特に好適である。また、血圧Ｐを被験者に報知することは必須ではない。例えば、生体解析装置１００が算定した血圧Ｐを通信網から他の通信装置に送信してもよい。また、生体解析装置１００の記憶装置２２や生体解析装置１００に着脱可能な可搬型の記録媒体に血圧Ｐを格納してもよい。
【００９６】
（１５）前述の各形態に係る生体解析装置１００は、前述の例示の通り、制御装置２１とプログラムとの協働により実現される。本発明の好適な態様に係るプログラムは、コンピューターが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピューターにインストールされ得る。また、配信サーバーが具備する記録媒体に格納されたプログラムを、通信網を介した配信の形態でコンピューターに提供することも可能である。記録媒体は、例えば非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光ディスク）が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記録媒体を包含し得る。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory, propagating signal）を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するものではない。
【符号の説明】
【００９７】
１００…生体解析装置、１２…筐体部、１４…ベルト、２１…制御装置、２２…記憶装置、２３…表示装置、２４…操作装置、２７…演算処理部、３０…検出装置、３１…発光部、３２…受光部、３３…駆動回路、３４…出力回路、４１…周波数解析部、４２…範囲設定部、４３…生体解析部、４４…血圧算定部、５１…第１指標算定部、５２…第２指標算定部、６１…変動算定部、６２…境界決定部。
【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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