(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の弾性係数を検出する弾性係数測定装置において、
手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、
前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と、前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号とに基づいて、前記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、
前記閾値を格納する閾値テーブルと、
前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、
前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、
前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、
測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段と
を備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
【請求項２】
対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置において、
手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、
前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納した校正テーブルと、
前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係と対応付け、前記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、
前記閾値を格納する閾値テーブルと、
前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、
前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、
前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、
測定時刻における前記押圧情報と前記距離情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段と
を備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
【請求項３】
前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、
前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性係数測定装置。
【請求項４】
前記閾値算出手段は、前記受光信号の振幅レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、
前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の振幅レベルと前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性係数測定装置。
【請求項５】
前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルと振幅レベルの比に基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと振幅レベルの比と、前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の弾性係数測定装置。
【請求項６】
予め定められた基準変位情報を記憶する基準変位情報記憶手段を備え、
前記弾性係数算出手段は、前記変位情報を前記基準変位情報と比較し、前記変位情報が前記基準変位情報に達した時刻を前記測定時刻とする
ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項７】
対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置において、
手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、
前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納した校正テーブルと、
前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係とを対応付け、押圧力を示す押圧情報を出力する押圧情報生成手段と、
前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、
前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、
測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段と
を備えることを特徴とする弾性係数測定装置。
【請求項８】
予め定められた基準押圧情報を記憶する基準押圧情報記憶手段を備え、
前記弾性係数算出手段は、前記押圧情報生成手段からの前記押圧情報と前記基準押圧情報を比較し、前記押圧情報が前記基準押圧情報に達した時刻を前記測定時刻とし、該測定時刻における前記変位情報を予め定められた閾値でグレーディングして前記対象物の弾性係数を算出する
ことを特徴とする請求項７に記載の弾性係数測定装置。
【請求項９】
前記動き検出手段は、前記指尖部の加速度情報を検出する加速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前記加速度情報に基づいて前記変位情報を演算する
ことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項１０】
前記動き検出手段は、前記指尖部の速度情報を検出する速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前記速度情報に基づいて前記変位情報を演算する
ことを特徴とする請求項１〜８のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項１１】
前記変位情報算出手段は、
前記指尖部が前記対象物に触れた際の前記受光信号のレベルを示す基準レベルを記憶する基準レベル記憶手段と、
前記受光信号検出手段からの受光信号のレベルと前記基準レベルとを比較する比較手段とを備え、
前記受光信号のレベルが前記基準レベルに達した時刻を前記検出時刻とする
ことを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項１２】
前記受光信号検出手段は、波長が３００ｎｍから７００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その反射光を受光して受光信号を検出する
ことを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項１３】
前記受光信号検出手段は、波長が６００ｎｍから１０００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その透過光を受光して受光信号を検出することを特徴とする請求項１〜１１のうちいずれか１項に記載の弾性係数測定装置。
【請求項１４】
前記弾性係数算出手段によって算出された前記弾性係数を告知する告知手段を備えた
ことを特徴とする請求項１〜１３のうちいずれか１項に記載した弾性係数測定装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のうちいずれか１項に記載した弾性係数測定装置を用いた触診装置であって、
前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設けた手指の指尖部で、生体の検出部位を押圧し、
前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記生体の検出部位に係わる弾性係数を算出する
ことを特徴とする触診装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、人が手指で物を押圧した際に当該物の弾性係数を検出する弾性係数測定装置、および、これを用いた生体の検出部位に係わる触診装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、人々の健康に対する関心が高まっており、従来の食生活を改善して動脈硬化を予防する試みがなされている。動脈硬化は、血管の内壁にコレステロールが付着することによって、血管の弾性が失われることに起因している。
【０００３】
ところで、東洋医学の脈診では、医師が指で橈骨動脈を押圧し、指に感じられる脈によって、生体の状態を診断することが行われる。代表的な脈波形には、平脈、滑脈、弦脈といったものがある。平脈は「平人」すなわち正常な健康人の脈象であり、平脈はゆったりとして緩和であり、リズムが一定で乱れが少ないことが特徴である。一方、滑脈は血流状態の異常に原因するもので、浮腫，肝腎疾患，呼吸器疾患，胃腸疾患，炎症性疾患などの病気で脈の往来が非常に流利，円滑になって生じる。また、弦脈は、血管壁の緊張や老化に原因するもので、肝胆疾患，皮膚疾患，高血圧，疼痛性疾患などの病気で現れる。血管壁の弾力性が減少して、拍出された血液の拍動の影響があらわれにくくなったことに原因すると考えられる。弦脈の波形は急激に立ち上がってすぐに下降せず高圧の状態が一定時間持続するのが特徴であり、指による感触は、真っ直ぐぴんと張った長い脈、という感じである。この脈診では、医師が上記した動脈硬化を弦脈として検知する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、脈診は、上述したように人の指で感じられる微妙な触覚によって生体の状態を診断するものであるから、このような技能を人から伝え学ぶことは難しく、その熟練には長い年月がかかる。
一方、採血された血液中のコレステロールの量を測定し、動脈硬化の指標とする方法が知られているいるが、この方法では、血液成分を分析するのに時間がかかり、また、装置が大掛かりであるといった問題がある。
【０００５】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって動脈硬化の指標となる血管の弾性係数や各主対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置、および、これを用いた生体の検出部位に係わる触診装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明にあっては、対象物の弾性係数を検出する弾性係数測定装置において、手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と、前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号とに基づいて、前記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、前記閾値を格納する閾値テーブルと、前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明にあっては、対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置において、手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納した校正テーブルと、前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係と対応付け、前記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出する閾値算出手段と、前記閾値を格納する閾値テーブルと、前記受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する押圧情報生成手段と、前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、測定時刻における前記押圧情報と前記距離情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明にあっては、前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成することを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明にあっては、前記閾値算出手段は、前記受光信号の振幅レベルに基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の振幅レベルと前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５に記載の発明にあっては、前記閾値算出手段は、前記受光信号の直流レベルと振幅レベルの比に基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出し、前記押圧情報生成手段は、前記受光信号の直流レベルと振幅レベルの比と、前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、前記指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成することを特徴とする。
また、請求項６に記載の発明にあっては、予め定められた基準変位情報を記憶する基準変位情報記憶手段を備え、前記弾性係数算出手段は、前記変位情報を前記基準変位情報と比較し、前記変位情報が前記基準変位情報に達した時刻を前記測定時刻とすることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７に記載の発明にあっては、対象物の弾性係数を測定する弾性係数測定装置において、手指の指尖部に光を照射したときに得られる光を受光して受光信号を検出する受光信号検出手段と、前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納した校正テーブルと、前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係とを対応付け、押圧力を示す押圧情報を出力する押圧情報生成手段と、前記指尖部の動きを検出する動き検出手段と、前記指尖部で前記対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する変位情報算出手段と、測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する弾性係数算出手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項８に記載の発明にあっては、予め定められた基準押圧情報を記憶する基準押圧情報記憶手段を備え、前記弾性係数算出手段は、前記押圧情報生成手段からの前記押圧情報と前記基準押圧情報を比較し、前記押圧情報が前記基準押圧情報に達した時刻を前記測定時刻とし、該測定時刻における前記変位情報を予め定められた閾値でグレーディングして前記対象物の弾性係数を算出することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項９に記載の発明にあっては、前記動き検出手段は、前記指尖部の加速度情報を検出する加速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前記加速度情報に基づいて前記変位情報を演算することを特徴とする。
また、請求項１０に記載の発明にあっては、前記動き検出手段は、前記指尖部の速度情報を検出する速度センサからなり、前記変位情報算出手段は、前記速度情報に基づいて前記変位情報を演算することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１１に記載の発明にあっては、前記変位情報算出手段は、前記指尖部が前記対象物に触れた際の前記受光信号のレベルを示す基準レベルを記憶する基準レベル記憶手段と、前記受光信号検出手段からの受光信号のレベルと前記基準レベルとを比較する比較手段とを備え、前記受光信号のレベルが前記基準レベルに達した時刻を前記検出時刻とすることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項１２に記載の発明にあっては、前記受光信号検出手段は、波長が３００ｎｍから７００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その反射光を受光して受光信号を検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１３に記載した発明にあっては、前記受光信号検出手段は、波長が６００ｎｍから１０００ｎｍの光を前記指尖部に照射し、その透過光を受光して受光信号を検出することを特徴とする。
また、請求項１４に記載の発明にあっては、前記弾性係数算出手段によって算出された前記弾性係数を告知する告知手段を備えたことを特徴とする。
また、請求項１５に記載の発明にあっては、弾性係数測定装置を用いた触診装置であって、前記受光信号検出手段と前記動き検出手段を設けた手指の指尖部で、生体の検出部位を押圧し、前記弾性係数算出手段によって、前記測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記生体の検出部位に係わる弾性係数を算出することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
Ａ．弾性係数の検出原理
実施形態の説明に先立ち、まず、本発明における弾性係数の検出原理を、血流量の検出と弾性係数の指標とに分かち説明する。
１．血流量の検出
薄い膜に光を照射した場合、入射光と透過光の比は、物質の濃度と光路長に比例した分だけ減少する。このことは、「ランバートベール」の法則として周知のことである。
【００１８】
この法則によれば、物質の濃度は以下のようにして求められる。
図１１は、ランバートベールの法則を示す説明図である。
図１１（ａ）に示すように、物質Ｍの濃度をＣ、微小光路長をΔＬ、入射光の光量をＩin、物質Ｍの吸光係数をｋとすると、次式が成立する。
Ｉout／Ｉin＝１−ｋＣΔＬ・・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００１９】
ここで、図１１（ｂ）に示すように、光路長を５倍にすると、式（１）の関係は次のように変化する。
Ｉout／Ｉin＝（１−ｋＣΔＬ）5 ・・・・・・・・・・・・（２）
【００２０】
これは、例えば、図１１（ａ）に示す入射光量Ｉinが１０のときに、その透過光量が９であるとすると、図１１（ｂ）に示す場合には、入射光量１０に対して透過光量が５．９となること、すなわち、Ｉout／Ｉin＝０．９5となることである。
【００２１】
したがって、任意の距離Ｌに対する入射光量と透過光量の関係は、式（１）を積分して、
ｌｏｇ（Ｉout／Ｉin）＝（−ｋＣＬ）・  ・・・・・・・・（３）
となる。この式（３）を変形すると、
Ｉout＝Ｉin×ｅｘｐ（−ｋＣＬ）・・・・・・・・・・・・（４）
となる。
【００２２】
これから判るように、入射光量Ｉin、吸光係数ｋおよび光路長Ｌが一定であるなら、透過光量Ｉoutを測定することにより、物質Ｍの濃度変化を測定することができる。
また、透過光量に代えて物質Ｍで反射される反射光を測定しても、上述の場合と全く同様の原理で、物質Ｍの濃度変化を測定することができる。
上記物質Ｍが血液である場合、上記濃度変化を測定することは、血液の脈動を測定すること、すなわち、血流量を測定することである。
【００２３】
図１２は、人の血管部分に外部から光を照射したときの吸光度の分布の一例を示す説明図である。
この図において、Ｉ2は組織による吸光成分、Ｉ3は静脈血による吸光成分、Ｉ4は動脈血による吸光成分である。
ここで、組織による吸光成分Ｉ2は組織濃度が変化しないため一定である。また、静脈血による吸光成分Ｉ3も一定である。これは、静脈には脈動がなく、濃度変化がないためである。図１３は、体内各部における血圧の一例を示すグラフである。この図からわかるように、心臓から送り出された血液の脈動は、体内を進むにつれて次第になくなり、静脈においては完全に消えている。一方、動脈血による吸光成分Ｉ4（図１２参照）は、脈拍に対応した濃度変化があるため、吸光度が変化する。したがって、血管に光を照射して、その透過光または反射光の光量を測定すると、そこには、各成分Ｉ2〜Ｉ4が含まれていることになる。なお、静脈血による吸光成分Ｉ3と動脈血による吸光成分Ｉ4の合計を１００％とすれば、そこに占める動脈血による吸光成分Ｉ4の割合は１％〜２％であり、残りの９８％〜９９％は静脈血による吸光成分Ｉ3である。
【００２４】
２．弾性係数の指標
物の弾性係数は、押圧力を変位で除算したものである。人が指先で物を押すと、指の内圧が高くなり血流量が減少するので、血流量の変化は押圧力と一定の関係がある。したがって、血流量と変位に基づいて物の弾性係数を求めることができる。この場合、組織による吸光成分Ｉ2は、組織濃度が押圧の前後でほとんど変化しないため、略一定とみなせるが、静脈血による吸光成分Ｉ3と動脈血による吸光成分Ｉ4は、血流量が減少するため変化する。本発明はこの点に着目してなされたものであり、血管に光を照射して反射光を受光しその光量変化を測定することによって、押圧力を間接的に計測し、これと変位に基づいて弾性係数を算出するものである。
【００２５】
受光光量には、静脈血の血流容量に応じた静脈血成分と動脈血の血流容量に応じた動脈血成分とが存在する。このため、受光光量の直流成分は、動脈血成分の平均値と静脈血成分とを加算したものになり、一方、受光光量の交流成分は、動脈血成分の振幅値となる。ここで、動脈血成分は心拍に同期したものであるため、交流成分は被験者の心理状態によって変動する。例えば、緊張した状態では心拍が強くなるため交流成分が大きくなり、逆に、リラックスした状態では交流成分が小さくなる傾向がある。一方、静脈血成分は、被験者の心理状態に影響されないが、被験者のおかれている環境温度等によって変動する。このため、夏と冬あるいは昼と夜では直流成分が変動する。
【００２６】
ところで、上述したように静脈血による吸光成分Ｉ3は動脈血による吸光成分Ｉ4の略５０倍〜１００倍あるので、受光光量の直流成分に占める動脈血成分は極めて小さい。したがって、受光光量の直流成分を押圧力の指標とすれば、心理的な影響を受けずに押圧力を計測できる。また、交流成分と比較して大きなレベルで検出することができるのでＳ／Ｎもよい。このため、本実施形態にあっては、押圧力の指標として受光光量の直流成分を用いている。
【００２７】
Ｂ．機能構成
次に、以下に述べる各実施形態の機能構成を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係わる弾性係数測定装置の機能ブロック図である。
図においてｆ１は、受光信号検出手段であって、手指の指尖部に光を照射したときに得られる反射光を受光して受光信号を検出する。また、ｆ２は閾値算出手段であって、前記指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と、前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号とに基づいて、記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出する。なお、閾値算出手段ｆ２は、受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係を予め格納した校正テーブルｆ９を参照して、指尖部に圧力が加えられていないときの前記受光信号と前記指尖部に最大圧力が加えられたときの前記受光信号を、前記校正テーブルに格納されている前記受光信号と前記指尖部に加えられる圧力の関係と対応付け、前記受光信号をグレーディングする際の基準となる閾値を算出してもよい。
【００２８】
また、ｆ３は閾値テーブルであって、閾値算出手段ｆ２によって算出された閾値を格納する。また、ｆ４は押圧情報生成手段であって、受光信号と前記閾値とを比較して、前記受光信号をグレーディングすることにより、指尖部の押圧力を定量化した押圧情報を生成する。
【００２９】
また、ｆ５は動き検出手段であって、指尖部の動きを検出する。またｆ６は変位情報算出手段であって、指尖部の変位を算出する。例えば、指尖部で対象物を押圧すると、前記指尖部が対象物に触れたことを検出し、この検出時刻から現在の時刻までの前記指尖部の移動距離を示す変位情報を前記動き検出手段の出力に基づいて算出する。また、ｆ７は、弾性係数算出手段であって、測定時刻における前記押圧情報と前記変位情報とに基づいて、前記対象物の弾性係数を算出する。なお、弾性係数算出手段ｆ７は、基準変位情報記憶手段ｆ１０に記憶された基準変位情報を参照して、前記変位情報を前記基準変位情報と比較し、前記変位情報が前記基準変位情報に達した時刻を前記測定時刻としてもよい。また、弾性係数算出手段ｆ７は、基準押圧情報記憶手段ｆ１１に記憶された基準押圧情報を参照して、前記押圧情報を前記基準押圧情報と比較し、前記変位情報が前記基準変位情報に達した時刻を前記測定時刻としてもよい。
【００３０】
また、ｆ８は告知手段であって、前記弾性係数算出手段ｆ７によって算出された前記弾性係数を告知する。これにより、使用者は対象物の弾性係数を知ることができる。
【００３１】
Ｃ．第１実施形態
１．第１実施形態の構成
以下、図面を参照して本発明の第１実施形態の構成を説明する。
１−１：第１実施形態の外観構成
図２は、第１実施形態に係わる弾性係数測定装置の外観構成の例を示す説明図である。図２に示すように、弾性係数測定装置は、腕時計構造を有する装置本体１００、この装置本体１００に接続されたケーブル１０１、および検出部１から構成されている。
【００３２】
装置本体１００には、腕時計の１２時方向から使用者の腕に巻き付いて、腕時計の６時方向で固定されるリストバンド１０３が取り付けられている。この装置本体１００は、このリストバンド１０３によって使用者の腕から着脱自在となっている。リストバンド１０３の装置本体１００側には、腕時計の１２時方向に圧力センサ１１０が設けられている。圧力センサ１１０はシート状の形状をしており、感圧導電性素材と電極を組み合わせて構成されている。
【００３３】
また、検出部１は、センサユニット１０２とリング状のセンサ固定用バンド１０４から構成されており、指の指尖部に装着されている。なお、センサユニット１０２には、加速度センサ９および発光部と受光部が一体化された脈波波検出部１０が収納されている（いずれも図示せず）。この場合、センサユニット１０２は、指の爪の上に位置しているので、指球で物に触れたり物を把持する際に邪魔にならない。したがって、この例によれば、自然な感覚で対象となる物の弾性係数を検出することが可能となる。
【００３４】
一方、腕時計の６時の方向の表面側には、コネクタ部１０５が設けられている。このコネクタ部１０５にはケーブル１０１の端部に設けられたコネクタピース１０６が着脱自在に取り付けられており、コネクタピース１０６をコネクタ部１０５から外すことにより、本装置を通常の腕時計やストップウオッチとして用いることができる。また、コネクタ部１０５には、パーソナルコンピュータとの通信コネクタ（図示せず）を接続できるようになっている。この通信コネクタにはＬＥＤとフォトトランジスタが組み込まれている。また、腕時計の装置本体１００の内部には、後述するように光通信のための赤外線インターフェイス部が設けられている。
なお、コネクタ部１０５を保護する目的から、ケーブル１０１とセンサユニット１０２をコネクタ部１０５から外した状態では所定のコネクタカバーを装着する。このコネクタカバーは、コネクタピース１０６と同様に構成された部品から電極部などを除いたものが用いられる。
【００３５】
このように構成されたコネクタ構造によれば、コネクタ部１０５が使用者から見て手前側に配置されることとなり、使用者にしてみれば操作が簡単になる。また、コネクタ部１０５が装置本体１００から腕時計の３時の方向に張り出さないために、運動中にも使用者が手首を自由に動かすことができ、使用者が使用中に転んだとしても手の甲がコネクタ部１０５にぶつからない。
【００３６】
また、装置本体１００は樹脂製の時計ケース１０７を具備している。時計ケース１０７の表面には、現在時刻や日付に加えて、弾性係数をデジタル表示するための液晶表示部１０８が設けられている。この液晶表示部１０８は、第１〜第３のセグメント表示領域（図示せず）およびドット表示領域から構成されている。第１のセグメント領域には日付，曜日，現在時刻などが表示され、第２のセグメント領域には各種の時間測定を実施するにあたって経過時間などが表示され、また、第３のセグメント領域には弾性係数の測定において計測された各種の計測値などが表示される。さらに、ドット表示領域には各種の情報をグラフィック表示することが可能であるとともに、ある時点において装置がどのようなモードにあるかを表わすモード表示，脈波波形の表示，棒グラフ表示などの様々な表示が可能である。
なお、ここで言うモードには、時刻や日付を設定するためのモード，ストップウォッチとして使用するためのモード，弾性係数測定装置として使用するための弾性係数検出モードなどがある。
【００３７】
１−２：第１実施形態の電気的構成
次に、弾性係数測定装置の電気的構成を図３を参照して説明する。図３は、第１実施形態に係わる弾性係数測定装置のブロック図である。
図３において、２，３，１１はＡ／Ｄ変換部であって、これらによって、脈波検出部９からの受光信号ＬＳ、圧力センサ１１０からの圧力信号ＰＳ、加速度センサ１０からの加速度信号ＡＳが、デジタルデータに各々変換される。この例にあっては、デジタルデータに変換された受光信号ＬＳを受光レベル情報ＬＪと、デジタルデータに変換された圧力信号ＰＳを圧力情報ＰＪと、デジタルデータに変換された加速度信号ＡＳを加速度情報ＡＪと称する。なお、押圧力の指標である受光レベル情報ＬＪの直流成分は相対的なもので足りるため、圧力センサ１１０は絶対値を検出するような厳密なものでなくともよく、相対値を検出できれば足りる。
【００３８】
また、４はＣＰＵ（中央演算処理装置）であって、バスを介して本装置各部を制御する。５はＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）であって、押圧情報ＯＪを検出する際に用いられる校正テーブル５０、押圧情報ＯＪのグレーディングして弾性係数を求める際に用いられる押圧情報閾値テーブル５１、および各種のデータを格納するデータレジスタ５２等から構成される。なお、ＣＰＵ４は、受光信号ＬＳをグレーティングして押圧情報ＯＳを生成する際の基準となる閾値を算出し、当該閾値を用いて押圧情報ＯＳを生成する。また、ＣＰＵ４は加速度情報ＡＪを二重積分して変位情報Ｘを生成し、この変位情報Ｘと押圧情報ＯＪに基づいて弾性係数を算出する。
また、６はＲＯＭ（リードオンリメモリ）であり、そこにはＣＰＵ４において用いられる制御用プログラムの他、測定時刻を特定するための基準変位情報Ｘｒが格納される。７は表示制御回路であって、ＣＰＵ４によって転送される表示データに基づいて、弾性係数や時間情報を液晶表示部１０８に表示する。８は赤外線インターフェース部であって、パーソナルコンピュータＰＣとの間で通信を行う。
【００３９】
ここで、上述した機能構成（図１参照）と第１実施形態の構成の関係について説明する。まず、脈波検出部９は受光信号検出手段ｆ１に相当する。また、ＣＰＵ４によって閾値，押圧情報，変位情報および弾性係数が生成されるから、ＣＰＵ４は、閾値算出手段ｆ２、押圧情報生成手段ｆ４，変位情報検出手段ｆ６および弾性係数算出手段ｆ７に各々相当する。また、押圧情報閾値テーブル５１には押圧情報を生成する際の閾値が格納されるから、押圧情報閾値テーブル５１は閾値テーブルｆ３に相当する。また、校正テーブル５０は校正テーブルｆ９に相当し、液晶表示部１０８は告知手段ｆ８に相当する。また、ＲＯＭ６には基準変位情報Ｘｒが記憶されているので、ＲＯＭ６は基準変位情報記憶手段ｆ１０に相当する。
【００４０】
１−３：脈波検出部の構成
脈波検出部９の詳細な構成を図４に示す回路図を用いて説明する。図４において、抵抗Ｒ１とＬＥＤは発光部に相当し、抵抗Ｒ２とフォトトランジスタＰＴは受光部に相当する。この脈波検出部９に電源電圧Ｖｃｃが印加されると、ＬＥＤから光が照射され、血管や組織によって反射された後に、フォトトランジスタＰＴによって受光される。受光量が増加すると、フォトトランジスタＰＴのベース電流が増加し、そのコレクタ電圧（受光信号ＬＳのレベル）が減少する。ここで、ＬＥＤの発光波長は、血液中のヘモグロビンの吸収波長ピーク付近に選ばれる。このため、受光レベルは血流量に応じて変化し、また、血流量は指に加わる圧力に応じて変化する。したがって、受光レベル情報ＬＪを検出することによって、人が物を押圧する際の押圧情報ＯＳを検知することができる。
【００４１】
また、ＬＥＤとしては、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤが好適である。青色ＬＥＤの発光スペクトルは、例えば４５０ｎｍに発光ピークを有し、その発光波長域は、３５０ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にある。この場合には、かかる発光特性を有するＬＥＤに対応させてフォトトランジスタＰＴとして、ＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタＰＴを用いればよい。このフォトトランジスタＰＴの受光波長領域は、例えば、主要感度領域が３００ｎｍから６００ｎｍまでの範囲にあって、３００ｎｍ以下にも感度領域がある。
【００４２】
このような青色ＬＥＤとフォトトランジスタＰＴとを組み合わせると、その重なり領域である３００ｎｍから６００ｎｍまでの波長領域において、脈波が検出される。この場合には、以下の利点がある。
【００４３】
まず、外光に含まれる光のうち、波長領域が７００ｎｍ以下の光は、指の組織を透過しにくい傾向があるため、外光がセンサ固定用バンド１０４で覆われていない指の部分に照射されても、指の組織を介してフォトトランジスタＰＴまで到達せず、検出に影響を与えない波長領域の光のみがフォトトランジスタＰＴに達する。一方、３００ｎｍより低波長領域の光は、皮膚表面でほとんど吸収されるので、受光波長領域を７００ｎｍ以下としても、実質的な受光波長領域は、３００ｎｍ〜７００ｎｍとなる。したがって、指を大掛かりに覆わなくとも、外光の影響を抑圧することができる。
【００４４】
また、血液中のヘモグロビンは、波長が３００ｎｍから７００ｎｍまでの光に対する吸光係数が大きく、波長が８８０ｎｍの光に対する吸光係数に比して数倍〜約１００倍以上大きい。したがって、この例のように、ヘモグロビンの吸光特性に合わせて、吸光特性が大きい波長領域（３００ｎｍから７００ｎｍ）の光を検出光として用いると、その検出値は、血量変化に応じて感度よく変化するので、血量変化に基づく脈波信号のＳ／Ｎ比を高めることができる。
【００４５】
ところで、指を押圧した場合、押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人差がある。この点について、図面を参照しつつ説明する。図５は、押圧力と受光レベル情報ＬＪの直流成分の関係を示したグラフである。なお、黒三角は２１歳の男性（被験者Ａ）、白三角は４１歳の男性（被験者Ｂ）、黒四角は４４歳の男性（被験者Ｃ）の測定結果である。また、受光レベル情報ＬＪの直流成分は、動脈血に同期した血流量の変動に影響されされないように、カットオフ周波数が十分低い低域通過フィルタを介して測定したものである。
【００４６】
図５に示すように押圧値を２０ｇ／ｃｍ2から２００ｇ／ｃｍ2まで可変させると、被験者Ａに係わる直流成分は１．８Ｖから１．４Ｖまで変化し、被験者Ｂに係わる直流成分は１．４Ｖから０．９５Ｖまで変化し、被験者Ｃに係わる直流成分は１．０Ｖから０．６５Ｖまで変化する。このことから、押圧値を増加させると受光レベル情報ＬＪの直流成分は単調減少する傾向があるものの、被験者によって、変動範囲が異なっていることが判る。すなわち、押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人差があるといえる。これは、血管の太さ、血液中のヘモグロビンの量、または組織の弾性係数等が各個人によって相違するからである。
【００４７】
また、押圧値を増加させると受光レベル情報ＬＪの直流成分が単調減少するのは、次の理由による。すなわち、指が押圧されると、指の内圧が高まり血流量が減少しこれに伴いヘモグロビンによる吸光が減少する。このため、受光部に入射する反射光の光量が増加し、受光レベル情報ＬＪが減少するからである。
【００４８】
ところで、上述したように受光レベル情報ＬＪの交流成分は、被験者の心理状態によって変動し、またその直流成分は被験者のおかれている環境温度等によって変動する。したがって、同一個人であっても押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人内差が存在する。
【００４９】
本実施形態は、受光レベル情報ＬＪの直流成分に基づいて弾性係数をグレーティングするものであるが、上述したように押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人間差と個人内差が存在するから、ここで得られる押圧情報ＯＪは相対的なものとなる。また、グレーティングを行う際には、何らかの閾値が必要となるが、上述したように押圧力と受光レベル情報ＬＪの関係には個人間差と個人内差が存在するから、押圧情報ＯＳを計測する度に受光レベル情報ＬＪを校正する必要がある。上述した圧力センサ１１０はこのために設けられている。
【００５０】
２．第１実施形態の動作
次に、第１実施形態の動作を図面を参照しつつ説明する。この例にあっては、左手首の橈骨動脈上の皮膚をセンサユニット１０２を装着した右手の指で押圧し、血管の弾性係数を測定するものとする。図６は、指で押圧する様子を示したものである。同図（ａ）に示すように、指尖部で橈骨動脈Ｄの上の皮膚を触れた状態では、橈骨動脈Ｄは、変形していないが、押圧力を加えると、同図（ｂ）に示すように橈骨動脈Ｄは変形する。ここで、橈骨動脈Ｄの動脈硬化が進んでいるならば、同じ押圧力を加えたとしても橈骨動脈Ｄの変形の程度は小さい。一方、動脈硬化の程度が軽い場合には、血管が柔らかいので、橈骨動脈Ｄが大きく変形する。
【００５１】
ここで、図７に示す機械的な等価回路を用いて、この点を説明する。図において、Ｋ１は橈骨動脈Ｄの弾性係数、Ｋ２は橈骨動脈Ｄから皮膚までの組織に係わる弾性係数、また、Ｘ１は橈骨動脈Ｄの変位、Ｘ２は皮膚の変位、Ｆは押圧力である。脈診においては、皮膚の上から橈骨動脈Ｄが透けて見えるような手首の部分を検出部位とするから、橈骨動脈Ｄと皮膚の間の組織は少ない。したがって、Ｋ２の値はＫ１の値に比較して非常に小さく、また、Ｘ１とＸ２の差は極わずかである。このため、Ｋ２は無視することができ、また、Ｘ１＝Ｘ２としてもよい。この結果、血管の弾性係数Ｋ１は次式によって算出される。
Ｋ１＝Ｆ／Ｘ２
【００５２】
以下、順を追って第１実施形態の動作を説明する。
▲１▼校正テーブルの生成
図３に示す弾性係数測定装置にあっては、押圧情報ＯＪの計測を行うのに先立ち、校正テーブル５０の生成が行われる。まず、使用者が装置本体１００を操作して弾性係数検出モードを選択すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「指バンドを装着し、用意ができたらボタンを押してください。」とのメッセージを表示させる。使用者がメッセージに促され、脈波検出部９を指の指尖部に装着しボタンを押すと、ＣＰＵ４は、ボタン操作を検出した後、液晶表示部１０８に「腕時計をはずし、用意ができたらボタンを押してください。」とのメッセージを液晶表示部１０８に表示させる。
【００５３】
使用者がこれに従って装置本体１００を腕からはずしボタンを押すと、ＣＰＵ４は、これを検出した後、デジタルフィルタの演算を実行して受光レベル情報ＬＪからその直流成分を求める。そして、受光レベル情報ＬＪの直流成分をデータレジスタ５２に記憶する。この場合、指には圧力が加えられていないから、記憶する受光レベル情報ＬＪの直流成分はその最大値Ｌmaxを示す。この後、ＣＰＵ４は「指でパットをゆっくり押し込んでください。」とのメッセージを液晶表示部１０８に表示させる。そして、使用者がメッセージに促され、指に力を徐々に込めて圧力センサ１１０を押圧すると、ＣＰＵ４は、刻々と変化する圧力情報ＰＪと受光レベル情報ＬＪの直流成分との関係を校正テーブル５０に格納する。
【００５４】
▲２▼押圧情報閾値テーブルの生成
そして、所定時間が経過すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「これ以上力は入りませんか。」とのメッセージを液晶表示部１０８に表示させる。これにより使用者は、圧力センサ１１０を最大圧力で押圧する。このとき、圧力レベルの最大値Ｐmaxと直流成分の最小値Ｌminとが検出され、これらの値はデータレジスタ５２に記憶される。
【００５５】
次に、ＣＰＵ４は、データレジスタ５２から圧力レベルの最大値Ｐmaxを読み出し、グレーテイングの数に応じて最大値Ｐmaxを等分割し、押圧情報ＯＪの各閾値を求める。例えば、最大値Ｐmax＝２００ｇ／ｃｍ2とし、５段階のグレーテイングを行うものとすれば、押圧情報ＯＪの各閾値は０，４０，８０，１２０，１６０ｇ／ｃｍ2となる。
【００５６】
この後、ＣＰＵ４は、校正テーブル５０を参照して、押圧情報ＯＪの各閾値に対応する受光レベル情報ＬＪを各々求め、これらの値を受光レベル情報ＬＪの各閾値として押圧情報閾値テーブル５１に格納する。すなわち、圧力が加えられていないときの受光レベル情報ＬＪと最大圧力が加えられたときの受光レベル情報ＬＪを、校正テーブル５０に格納されている受光レベル情報ＬＪと押圧力との関係と対応付け、前記受光レベル情報ＬＪをグレーディングする際の基準となる閾値を求めている。
【００５７】
▲３▼弾性係数の算出
次に、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出する処理について説明する。
上述した押圧情報閾値テーブル５１の生成が終了すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「腕に本体をバンドで固定し、ボタンを押してください。」とのメッセージを表示させる。使用者がメッセージに促され、リストバンド１０３を腕に巻きつけて装置本体１００を固定しボタンを押すと、ＣＰＵ４はこれを検出して、液晶表示部１０８に「測定モード中」とのメッセージを表示させる。
【００５８】
この後、使用者がセンサユニット１０２を装着した右手の指尖部で、左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れると、ＣＰＵ４はこのことを検知する。具体的には、ＣＰＵ４が、受光レベル情報ＬＪをその最大値Ｌmaxと比較し、受光レベル情報ＬＪが最大値Ｌmaxを下回った時刻ｔ１を指尖部が左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れた時点として検知する。するとＣＰＵ４は、この時刻ｔ１から、加速度情報ＡＪの二重積分処理を開始し、変位情報Ｘを生成する。この意味において、指尖部が橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れた時点は、検出時刻ｔ１となる。
【００５９】
ところで、押圧力によって橈骨動脈Ｄは変形するが、変位Ｘが余りに小さいと、測定された変位Ｘに占めるの誤差の割合が大きくなり、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を正確に算出することができない。また、変位Ｘが余りに大きいと、橈骨動脈Ｄが橈骨に押し当てられてしまい、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を正確に算出することができない。そこで、本実施形態にあっては、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１が適切に検出できる変位を基準変位情報Ｘｒとして予め定め、変位Ｘが基準変位情報Ｘｒと一致した時点で弾性係数Ｋ１の算出を行っている。
【００６０】
具体的には、ＣＰＵ４が、変位情報Ｘと基準変位情報Ｘｒとを比較し、変位情報Ｘが基準変位情報Ｘｒと一致した時刻ｔ２を検知する。そして、受光レベル情報ＬＪに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を参照して、時刻ｔ２における押圧情報ＯＪを算出する。
【００６１】
次に、ＣＰＵ４は、「Ｋ１＝ＯＪ／Ｘｒ」を演算して弾性係数Ｋ１を求める。この場合、Ｘｒは予め定められているので、Ｘｒを考慮して押圧情報閾値テーブル５１に格納する閾値を設定すれば、押圧情報ＯＪを弾性係数Ｋ１として扱うことができる。弾性係数Ｋ１は、押圧情報ＯＪと同様にグレーテイングされるから、この例では、５段階のグレーディングとなる。なお、グレーティングされた弾性係数Ｋ１の値を小さいものから順に、Ｋ11,Ｋ12,…,Ｋ15と表すものとする。
【００６２】
▲４▼動脈硬化の告知
次に、ＣＰＵ４は、弾性係数Ｋ１に基づいて動脈硬化の程度を告知する。
具体的には、弾性係数Ｋ１がＫ11であれば「柔らかい」と、Ｋ12であれば「やや柔らかい」と、Ｋ13であれば「普通」と、Ｋ14であれば「やや硬い」と、Ｋ15であれば「硬い」といった文字で液晶表示部１０８に測定結果が表示される。この場合、表示制御回路７には、弾性係数Ｋ１の値Ｋ11〜Ｋ15と関連づけれて「柔らかい、やや柔らかい、普通、やや硬い、硬い」といった文字フォントが格納されており、ＣＰＵ４から弾性係数Ｋ１が転送されると、その値に応じた文字フォントが液晶表示部１０８に出力されるようになっている。
【００６３】
このように、第１実施形態によれば、指尖部に装着した脈波検出部９を用いて押圧情報ＯＪを検出し、予め定められた基準変位に達した時点で押圧情報ＯＪと基準変位情報Ｘｒに基づいて弾性係数Ｋ１を算出したので、簡易な構成で動脈硬化の程度を知ることができる。
【００６４】
また、基準変位情報Ｘｒを橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１が適切に検出できるように定めたから、使用者が皮膚を押圧する際に微妙な調整を必要としない。これにより、機器の操作に不慣れな使用者であっても簡単に弾性係数Ｋ１を測定することができ、動脈硬化の程度を知ることができる。
【００６５】
Ｄ．第２実施形態
１．第２実施形態の構成
第２実施形態の外観構成は、図２に示す第１実施形態のものと同様である。また、第２実施形態の電気的構成は、ＲＯＭ６とデータレジスタ５２に格納される内容、および押圧情報閾値テーブル５１の替わりに変位情報閾値テーブル５１’を用いる点を除いて、図３に示す第１実施形態の電気的構成と同様である。
【００６６】
以下、相違点について説明する。第１実施形態においては、基準変位情報Ｘｒを予めＲＯＭ６に格納しておき、基準変位情報Ｘｒと変位情報Ｘとを比較して、両者が一致したことを検知し、この時の押圧情報ＯＪと基準変位情報Ｘｒから橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出した。
【００６７】
これに対して、第２実施形態では、基準変位情報Ｘｒの替わりに基準押圧情報Ｐｒがデータレジスタ５２に格納される。基準押圧情報Ｐｒは、受光レベル情報ＬＪで表され、測定時刻ｔ２を特定するために用いられる。具体的には、皮膚に対する押圧力Ｆが基準押圧情報Ｐｒと一致した時点で橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１の測定が行われるようになっている。この意味において、データレジスタ５２は基準押圧情報記憶手段ｆ１１として機能する（図１参照）。
【００６８】
ところで、脈波波形の直流成分による押圧力Ｆの計測にあっては、指の内圧変化を血流量で検出するので、押圧力Ｆがあるレベルを越えると検出部位近傍の血液がほとんどなくなってしまい、押圧力Ｆを正確に検出することが難しくなる。一方、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１は押圧力Ｆと変位情報Ｘによって算出されることは上述した通りである。したがって、弾性係数Ｋ１を的確に算出しようとすれば、押圧力Ｆが正確な測定が行える範囲にあることが必要である。
【００６９】
上記した基準押圧情報Ｐｒは、このことを考慮して算出される。この例にあっては、校正テーブル５０を作成する際に計測される押圧力の最大値に基づいて、ＣＰＵ４はその５０％の押圧力に対応する受光レベル情報ＬＪを求め、これを基準押圧情報Ｐｒとして用いている。
【００７０】
また、変位情報閾値テーブル５１’には、変位情報Ｘをグレーディングするための閾値が格納されている。この例にあっては、変位情報Ｘを５段階にグレーディングするため、４つの閾値を用いる。変位情報Ｘをグレーディングするのは、以下の理由による。すなわち、弾性係数Ｋ１は、「Ｋ１＝Ｆ／Ｘ」によって算出されるが、本実施形態にあっては、測定時刻における押圧力Ｆは一定であるので、変位情報Ｘをグレーティングすることによって、弾性係数Ｋ１をグレーティングできるからである。
【００７１】
２．第２実施形態の動作
以下、図面を参照して第２実施形態の動作を説明する。
▲１▼校正テーブルの生成
まず、校正テーブル５０が作成されるが、この動作は第１実施形態と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００７２】
▲２▼基準押圧情報の生成
ＣＰＵ４は、校正テーブル５０にアクセスして、受光レベル情報ＬＪの最大値Ｌmaxと最小値Ｌminを読に出し、次式に基づいて中間値Ｌ50%を算出する。
Ｌ50%＝（Ｌmax＋Ｌmin）／２
そして、中間値Ｌ50%を基準押圧情報Ｐｒとしてデータレジスタ５２に格納する。
【００７３】
▲３▼変位情報閾値テーブルの生成
次に、ＣＰＵ４は、変位情報Ｘをグレーディングするための閾値を、ＲＯＭ６に格納されている弾性係数Ｋ１の各閾値と基準押圧情報Ｐｒに基づいて算出し、これを変位情報閾値テーブル５１’に格納する。
この場合、弾性係数Ｋ１の各閾値は、「柔らかい、やや柔らかい、普通、やや硬い、硬い」といったグレーディングができるように選定されている。ここで、「柔らかい」と「やや柔らかい」を判別するための閾値をＫａ、「やや柔らかい」と「普通」を判別するための閾値をＫｂ、「普通」と「やや硬い」を判別するための閾値をＫｃ、「やや硬い」と「硬い」を判別するための閾値をＫｄとすると、変位情報Ｘの閾値Ｘａ，Ｘｂ，…Ｘｄは、Ｘａ＝Ｐｒ／Ｋａ、Ｘｂ＝Ｐｒ／Ｋｂ、Ｘｃ＝Ｐｒ／Ｋｃ、Ｘｄ＝Ｐｒ／ＫｄをＣＰＵ４が演算することによって算出される。
【００７４】
▲４▼弾性係数の算出
次に、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出する処理について説明する。
上述した変位情報閾値テーブル５１’の生成が終了すると、ＣＰＵ４は、液晶表示部１０８に「腕に本体をバンドで固定し、ボタンを押してください。」とのメッセージを表示させる。使用者がメッセージに促され、リストバンド１０３を腕に巻きつけて装置本体１００を固定しボタンを押すと、ＣＰＵ４はこれを検出して、液晶表示部１０８に「測定モード中」とのメッセージを表示させる。
【００７５】
この後、使用者がセンサユニット１０２を装着した右手の指尖部で、左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れると、ＣＰＵ４はこのことを検知する。具体的には、ＣＰＵ４が、受光レベル情報ＬＪをその最大値Ｌmaxと比較し、受光レベル情報ＬＪが最大値Ｌmaxを下回った時刻ｔ１を指尖部が左手の橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れた時点として検知する。するとＣＰＵ４は、この時刻ｔ１から、加速度情報ＡＪの二重積分処理を開始し、変位情報Ｘを生成する。この意味において、指尖部が橈骨動脈Ｄ上の皮膚に触れた時点は、検出時刻ｔ１となる。
【００７６】
この後、指尖部によって橈骨動脈Ｄが徐々に押圧されていくと、ＣＰＵ４は、刻々と変化する受光レベル情報ＬＪと基準押圧情報Ｐｒ（中間値Ｌ50%）とを比較し、両者が一致した際の変位情報Ｘを取得する。
次に、ＣＰＵ４は、変位情報閾値テーブル５１を参照して、取得した変位情報Ｘをグレーディングし、弾性係数Ｋ１を生成する。なお、グレーティングされた弾性係数Ｋ１は、第１実施形態と同様に、その値を小さいものから順に、Ｋ11,Ｋ12,…,Ｋ15と表すものとする。
【００７７】
▲５▼動脈硬化の告知
次に、ＣＰＵ４は、弾性係数Ｋ１に基づいて動脈硬化の程度を告知する。
具体的には、弾性係数Ｋ１がＫ11であれば「柔らかい」と、Ｋ12であれば「やや柔らかい」と、Ｋ13であれば「普通」と、Ｋ14であれば「やや硬い」と、Ｋ15であれば「硬い」といった文字で液晶表示部１０８に測定結果が表示される。この場合、表示制御回路７には、弾性係数Ｋ１の値Ｋ11〜Ｋ15と関連づけれて「柔らかい、やや柔らかい、普通、やや硬い、硬い」といった文字フォントが格納されており、ＣＰＵ４から弾性係数Ｋ１が転送されると、その値に応じた文字フォントが液晶表示部１０８に出力されるようになっている。
【００７８】
このように、第２実施形態によれば、押圧情報ＯＪが基準押圧情報Ｐｒと一致した時点で、橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を測定するから、押圧力Ｆを正確に計測することができ、弾性係数Ｋ１を高い精度で測定することが可能となる。
【００７９】
Ｅ．変形例
本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に述べる各種の変形が可能である。
(1)上述した各実施形態に係わる弾性係数測定装置では、弾性係数の測定の対象として橈骨動脈Ｄを一例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、どのような物を対象として弾性係数を測定してもよい。
例えば、医師は患者の体を押圧する触診を行うが、この場合に上述した弾性係数測定装置を触診装置として使用することができる。具体的には、受光信号検出手段と動き検出手段を設けた手指の指尖部で、患者の生体の検出部位を押圧し、弾性係数算出手段によって、測定時刻における押圧情報と変位情報とに基づいて検出部位の弾性係数を算出すればよい。これにより、患部のむくみやこわばりの程度を客観的に知ることができ、腹診等をより正確に行うことが可能となる。
また、食品関連の分野にも弾性係数測定装置は応用することができ、例えば、うどんの生地やそばの生地の弾性を計測することが可能であり、従来、耳たぶのような弾力といった表現をしていたものを定量化することもできる。
【００８０】
(2)上述した各実施形態において、変位情報Ｘは加速度センサ１０によって検出される加速度情報ＡＪを二重積分することによって算出したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ポテンショメータによって変位情報Ｘを直接検出してもよい。また、加速度センサ１０の替わりに速度センサを用い、これによって検出される速度情報を積分して変位情報Ｘを算出してもよい。
【００８１】
(3)また、上述した各実施形態においては、加速度センサ１０は爪の上に配置されるセンサユニット１０２に設けられていたが（図２参照）、図８に示すように指尖部の腹の部分にセンサユニット１０２を設けるようにしてもよい。この場合には、上述した各実施形態と比較して、物に触れる際の自然な感覚が多少犠牲になるが、変位情報Ｘを正確に検出することが可能になる。
【００８２】
(4)また、上述した各実施形態においては、押圧する指の角度によって、変位方向が相違し誤差が生ずるが、実際の変位とセンサで検出される変位との関係を補正テーブルに格納しておき、この補正テーブルを参照して、変位情報を補正するようにしてもよい。また、補正テーブルの替わりに補正式を用いてもよい。この場合、補正式の係数は、変位情報Ｘを代入すると補正された変位情報が算出されるように係数が実測によって算出される。
【００８３】
(5)また、上述した各実施形態において、受光レベル情報ＬＪの直流成分は、相対的なもので足りるため、圧力センサ１０３は厳密なものでなくともよいことを前提に説明したが、精密に圧力を測定できる圧力センサ１０３を使用して受光レベル情報ＬＪと押圧力の関係を校正テーブル５０に予め格納し、押圧情報ＯＪを絶対圧として検出してもよい。
【００８４】
(6)また、上述した各実施形態において、押圧力の指標として受光レベルの直流成分を用いたが、その替わりに動脈血成分に対応する受光レベルの交流成分を用いてもよい。具体的には、ＣＰＵ４によって受光信号ＬＳの高域周波数成分を交流成分として分離し、交流成分と押圧力の関係を校正テーブル５０に格納し、これに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を生成すればよい。この場合には、被験者のおかれている環境の影響を受けることなく押圧力を定量化することができる。
また、受光レベルの直流成分と交流成分の比を押圧力の指標としてもよい。この場合には、上記比をＣＰＵ４で算出し、比と押圧力の関係を校正テーブル５０に格納し、これに基づいて押圧情報閾値テーブル５１を生成すればよい。
さらに、受光レベルの直流成分と交流成分といったように、各種の指標を適宜組み合わせて使用してもよく、要は受光レベルに基づいて得られる指標であればどのようなものであってもよい。
【００８５】
(7)また、上述した各実施形態では、校正テーブル５０を参照して、押圧情報ＯＪを生成する際の基準となる各閾値を算出したが、これを参照することなく各閾値を求めてもよい。この場合には、指に圧力が加えられていないときの受光レベル情報ＬＪ（最大値Ｌmax）と最大圧力が加えられたときの受光レベル情報ＬＪ（最小値Ｌmin）との間を、必要とされるグレーティングの数に応じて分割し、これを各閾値として押圧情報閾値テーブル５１に格納すればよい。この変形例では、受光レベル情報ＬＪの最小値Ｌminと最大値Ｌmaxを求めることができれば押圧力をグレーディングできるので、圧力センサ１１０を省略し、指で何も押圧していない場合の受光レベル情報ＬＪを最大値Ｌmaxとして検出し、指で物を最大圧力で押圧した場合の受光レベル情報ＬＪを最小値Ｌminとして検出すればよい。
【００８６】
(8)また、上述した各実施形態においては、受光レベル情報ＬＪの直流成分はＣＰＵ４で求めることとしたが、脈波検出部９とＡ／Ｄ変換部２の間に低域通過フィルタを設け、その直流成分を直接デジタル信号に変換するようにしてもよい。また、押圧力の指標として、受光レベル情報ＬＪの交流成分を用いる場合には、脈波検出部９とＡ／Ｄ変換部２の間に高域通過フィルタとアンプを設ければよい。この場合には、Ａ／Ｄ変換部２のダイナミックレンジを有効に活用し、高いＳ／Ｎで交流成分を押圧情報ＯＪとして用いることができる。
【００８７】
(9)また、上述した各実施形態において、ＣＰＵ４は橈骨動脈Ｄの弾性係数Ｋ１を算出した。ところで、弾性係数Ｋ１は橈骨動脈Ｄに血液が流れている状態で検出されるから、弾性係数Ｋ１は血管内の平均血圧を含めた直流的な弾性係数の他、血流によって生じる内圧変化を含めた交流的な弾性係数を包含している。したがって、弾性係数Ｋ１の時間変化は、脈波波形を表しており、これをＣＰＵ４によって検出してもよい。
この場合には、基準変位情報Ｘｒと基準変位Ｘとが一致した時点、あるいは基準押圧情報Ｐｒと押圧情報ＯＳとが一致した時点のみで弾性係数Ｋ１を算出するのではなく、受光レベル情報ＬＪに基づいて指尖部が皮膚に触れていることが検出されている期間中、弾性係数Ｋ１の検出を継続し、その交流成分をＣＰＵ４で抽出し、これを脈波波形として出力すればよい。
【００８８】
(10)また、上述した各実施形態においては、液晶表示部１０８を告知手段の一例として説明したが、装置から人間に対して告知をするための手段としては以下説明するようなものが挙げられる。これら手段は五感を基準に分類するのが適当かと考えられる。なお、これらの手段は、単独で使用するのみならず複数の手段を組み合わせても良いことは勿論である。そして、以下説明するように、例えば視覚以外に訴える手段を用いれば、視覚障害者であっても告知内容を理解することができ、同様に、聴覚以外に訴える手段を用いれば聴覚障害者に対して告知を行うことができ、障害を持つ使用者にも優しい装置を構成できる。
【００８９】
まず、聴覚に訴える告知手段としては、脈波の分析結果，診断結果などを知らせるための目的でなされるものなどがある。例えば、ブザー、圧電素子、スピーカが該当する。また、特殊な例として、告知の対象となる人間に携帯用無線呼出受信機を持たせ、告知を行う場合にはこの携帯用無線呼出受信機を装置側から呼び出すようにすることが考えられる。また、これらの機器を用いて告知を行うにあたっては、単に告知するだけではなく、何らかの情報を一緒に伝達したい場合も多々ある。そうした場合、伝えたい情報の内容に応じて、以下に示す音量等の情報のレベルを変えれば良い。例えば、音高、音量、音色、音声、音楽の種類（曲目など）である。
【００９０】
次に、視覚に訴える告知手段が用いられるのは、装置から各種メッセージ，測定結果を知らせる目的であったり、警告をするためであったりする。そのための手段として以下のような機器が考えられる。例えば、ディスプレイ装置、ＣＲＴ（陰極線管表示装置），ＬＣＤ（液晶表示ディスプレー）、プリンタ、Ｘ−Ｙプロッタ、ランプなどがある。なお、特殊な表示装置として眼鏡型のプロジェクターがある。また、告知にあたっては以下に示すようなバリエーションが考えられる。例えば、数値の告知におけるデジタル表示，アナログ表示の別、グラフによる表示、表示色の濃淡、数値そのまま或いは数値をグレード付けして告知する場合の棒グラフ表示、円グラフ、フェイスチャート等である。６個のグレード付けを想定すれば、フェースチャートは例えば、図９に示すものとなる。
例えば、弾性係数測定装置を触診装置として使用する場合には、検出部位の弾性係数をグレーディングして、「こわばりがある」、「ややこわばりがある」、「普通」、「やや柔らかい」、「柔らかい」といった文字をＬＣＤ等に表示してもよい。また、この場合、「こわばりがある」に記号Ａを、「ややこわばりがある」に記号Ｂを、「普通」に記号Ｃを、「やや柔らかい」に記号Ｄを、「柔らかい」に記号Ｅを対応させ、これらの記号をＬＣＤ等に表示してもよい。
【００９１】
次に、触覚に訴える告知手段は、警告の目的で使用されることがあると考えられる。そのための手段として以下のようなものがある。まず、腕時計等の携帯機器の裏面から突出する形状記憶合金を設け、この形状記憶合金に通電するようにする電気的刺激がある。また、腕時計等の携帯機器の裏から突起物（例えばあまり尖っていない針など）を出し入れ可能な構造としてこの突起物によって刺激を与える機械的刺激がある。
次に、嗅覚に訴える告知手段は、装置に香料等の吐出機構を設けるようにして、告知する内容と香りとを対応させておき、告知内容に応じた香料を吐出するように構成しても良い。ちなみに、香料等の吐出機構には、マイクロポンプなどが最適である。
【００９２】
(11)上述した各実施形態において脈波検出部９は反射光を利用していたが、透過光を利用するするものであってもよい。この場合、脈波検出部９は、例えば図１０（Ａ）に示すように構成すればよい。同図（Ａ）において、発光部５０と受光部５１とはリング状のベルト５２で連結されたおり、発光部５０から照射された光は、指尖部の組織および血管を透過して、受光部５１に入射するようになっている。また、同図（Ｂ）に示すように発光部５０と受光部５１を指尖部の側面に設けてもよい。この場合には指尖部の腹の部分にリング５２や発光部５０および受光部５１が位置しないので、使用者は対象物の触感を自然に感じつつ、弾性係数を測定することが可能となる。なお、この場合には照射光は組織を透過する必要があるため、その波長は６００ｎｍ〜１０００ｎｍであることが望ましい。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように本実施形態によれば、動脈効果の指標となる血管の弾性係数の他、各種の弾性係数を測定することができる。特に、測定の対象となるものが極めて柔らかい場合であっても弾性係数を定量化することができ、しかも、構成が簡単であり、被験者の負担とならないといった利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係わる弾性係数測定装置の機能ブロック図である。
【図２】  同実施形態に係わる弾性係数測定装置の外観構成の例を示す説明図である。
【図３】  同実施形態に係わる弾性係数測定装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】  同実施形態に用いられる脈波検出部９の詳細な構成を示す回路図である。
【図５】  ３人の被験者に対して測定した圧力と受光レベルの関係を示したグラフである。
【図６】  同実施形態において、血管の弾性係数を測定する様子を示した説明図である。
【図７】  同実施形態における機械的な等価回路を示す図である。
【図８】  変形例におけるセンサユニットの装着態様を示す説明図である。
【図９】  変形例における告知手段の一態様であるフェースチャートを示した図である。
【図１０】  変形例における脈波検出部の装着態様を示す説明図である。
【図１１】  ランバートベールの法則を示す説明図である。
【図１２】  人の血管部分に外部から光を照射したときの吸光度の分布の一例を示す説明図である。
【図１３】  体内各部における血圧の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
４  ＣＰＵ（閾値算出手段、押圧情報生成手段、変位情報算出手段、弾性係数算出手段）
６  ＲＯＭ（基準変位情報記憶手段）
９  脈波検出部（受光信号検出手段）
１０  加速度センサ（動き検出手段）
５０  校正テーブル
５１  押圧情報閾値テーブル（閾値テーブル）
５２  データレジスタ（基準押圧情報記憶手段）
ＬＳ  受光信号
ＡＳ  加速度情報
【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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