JP7087301B2 - 生体解析装置、生体解析方法およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体を解析するための技術に関する。

脈波伝播速度等の生体情報を解析する各種の測定技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、生体の上肢および下肢の各々に装着されたカフを利用して脈波伝播速度を測定する測定装置が開示されている。具体的には、上肢側のカフで検出された脈波と下肢側のカフで検出された脈波との時間差を利用して、生体の脈波伝播速度が算定される。

特開２００８－１８０３５号公報

特許文献１の技術では、生体の上肢および下肢の各々にカフを装着する必要があるから、被験者の負担が大きい。以上の事情を考慮して、本発明は、被験者の身体的な負荷を軽減しながら、生体の血管に関する指標を高精度に算定することを目的とする。

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、生体の血液量に関する血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、生体の血流量に関する血流量指標を積算期間について積算した血流量積算値とに応じて、生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部を具備する。以上の構成では、血液量積算値と血流量積算値とに応じて血管指標が算定されるから、原理的にカフが不要である。したがって、被験者の身体的な負荷を軽減しながら、生体の血管指標を高精度に算定することができる。

本発明の好適な態様において、血液量積算値と血流量積算値との比に応じて、血管指標を算定する。以上の構成では、血液量積算値と血流量積算値との比に応じて血管指標が算定されるから、血液量積算値と血流量積算値との比が脈波伝播速度に相関（具体的には正の相関）するという傾向を利用して高精度に血管指標を算定することができる。

本発明の好適な態様において、血管指標は、脈圧に関する脈圧指標である。

本発明の好適な態様において、血管算定部は、血液量指標の時間変化の振幅と血流量指標の時間変化の振幅との比を、生体の血流速度の時間変化の振幅に関する振幅指標として算定する振幅算定部と、血液量積算値と血流量積算値との比を、生体の血管抵抗に関する抵抗指標として算定する抵抗算定部と、振幅指標と抵抗指標とに応じた脈圧指標を算定する脈圧算定部とを具備する。以上の構成では、血液量指標の時間変化の振幅と血流量指標の時間変化の振幅との比が生体の血流速度の時間変化の振幅に関する振幅指標として算定されるから、血液量指標の時間変化の振幅と血流量指標の時間変化の振幅との比と血流速度とが相関するという傾向を利用して、高精度に振幅指標を算定することができる。また、皮膚厚の影響を低減しながら振幅指標を算定することができる。さらには、血液量積算値と血流量積算値との比が生体の血管抵抗に関する抵抗指標として算定されるから、血液量積算値と血流量積算値との比が脈波伝播速度と相関するという傾向を利用して、高精度に抵抗指標を算定することができる。ひいては、血液量指標の時間変化の振幅と血流量指標の時間変化の振幅との比と、血液量積算値と血流量積算値との比との積が脈圧に相関するという傾向を利用して、高精度に脈圧指標を算定することが可能である。

本発明の好適な態様において、抵抗算定部は、血液量指標を正規化範囲内に正規化した数値を積算期間について積算した血液量積算値と、血流量指標を正規化範囲内に正規化した数値を積算期間について積算した血流量積算値との比を、抵抗指標として算定する。以上の構成では、血液量指標を正規化範囲内に正規化した数値を積算期間について積算した血液量積算値と、血流量指標を正規化範囲内に正規化した数値を積算期間について積算した血流量積算値との比が抵抗指標として算定される。血液量指標を正規化した数値を積算した血液量積算値と、血流量指標を正規化した数値を積算した血流量積算値との比が脈波伝播速度に相関するという傾向を利用して、高精度に抵抗指標を算定することができる。

本発明の好適な態様において、血管指標は、生体の血管抵抗に関する抵抗指標である。以上の構成では、生体の血管抵抗に関する抵抗指標が血管指標として算定されるので、血液量積算値と血流量積算値との比に応じて血管指標が算定されるから、血液量積算値と血流量積算値との比が脈波伝播速度に相関するという傾向を利用して高精度に抵抗指標を算定することができる。

本発明の好適な態様に係る生体解析装置は、生体の上腕または手首に装着される。以上の態様によれば、生体解析装置を生体に装着しやすい。

本発明の好適な態様において、生体にレーザー光を照射する発光部と、生体の内部で反射したレーザー光を受光する受光部と、受光部による受光レベルを表す検出信号を利用して血液量指標と血流量指標とを算定する指標算定部とを具備し、血管算定部は、指標算定部が算定した血液量指標と血流量指標とから血管指標を算定する。

本発明の好適な態様において、血管算定部は、検出信号の周波数に関する強度スペクトルにおける各周波数の強度を所定の周波数範囲について積算して血液量指標を算定する。

本発明の好適な態様において、血管算定部は、検出信号の周波数に関する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所定の周波数範囲について積算して血流量指標を算定する。

本発明の好適な態様に係る生体解析方法は、生体の血液量に関する血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、生体の血流量に関する血流量指標を積算期間について積算した血流量積算値との比に応じて、生体の血管に関する血管指標を算定する。

本発明の好適な態様に係るプログラムは、生体の血液量に関する血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、生体の血流量に関する血流量指標を積算期間について積算した血流量積算値との比に応じて、生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部としてコンピューターを機能させる。

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。 血圧の時間変化を示すグラフである。 生体解析装置の機能に着目した構成図である。 血液量指標の時間変化を示すグラフである。 血流量指標の時間変化を示すグラフである。 被験者について実測された血流速振幅と、算定された血液量指標の時間変化の振幅との関係を、被験者の皮膚厚を変化させた複数の場合について示すグラフである。 被験者について実測された血流速振幅と、算定された血流量指標の時間変化の振幅との関係を、被験者の皮膚厚を変化させた複数の場合について示すグラフである。 被験者について実測された血流速振幅と、血液量指標の時間変化の振幅と血流量指標の時間変化の振幅との比との関係を、被験者の皮膚厚を変化させた複数の場合について示すグラフである。 正規化血液量指標の時間変化および正規化血流量指標の時間変化をそれぞれ示すグラフである。 被験者について実測された脈波伝播速度と、血液量積算値と血流量積算値との比との関係を、複数の被験者について示したグラフである。 被験者について実測された脈圧と、振幅指標と抵抗指標との積との関係を、複数の被験者についてそれぞれ示すグラフである。 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。 抵抗指標を算定する処理の具体的な内容を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る生体解析装置の構成図である。 第３実施形態に係る生体解析装置の構成図である。 血流量指標の時間変化を示すグラフである。 第４実施形態に係る生体解析装置の構成図である。 第５実施形態に係る生体解析装置の構成図である。 第６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。 第６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。 実製品の構成図である。 実製品について表示された脈圧と本願製品について表示された脈圧との関係を示すグラフである。 変形例における生体解析装置の構成図である。 変形例における生体解析装置の構成図である。 変形例における生体解析装置の構成図である。 変形例における生体解析装置の構成図である。

＜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の脈圧ΔＰ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。図２は、血圧Ｐの時間変化ＰTを示すグラフである。収縮期血圧（最高血圧）Ｐmaxと拡張期血圧（最低血圧）Ｐminとの差が脈圧ΔＰである。第１実施形態では、拍動の１拍分に相当する解析期間（約０．５～１秒間）Ｔにおける血圧Ｐの変化量を脈圧ΔＰとする。なお、解析期間Ｔの時間長は１拍分に限定されない。例えば１拍分に相当する時間長より長い期間を解析期間Ｔとしてもよい。図２のＰaveは、解析期間Ｔにおける平均血圧である。

ここで、血圧Ｐは、以下のウォーターハンマー（water-hammer）を表す式(1)で表現できることが知られている。数式(1)から理解される通り、血圧Ｐは、血液密度ρと脈波伝播速度ＰＷＶと血管の血流速度Ｖとの積として表現される。

血液密度ρと脈波伝播速度ＰＷＶは時間変動が少ないため、解析期間Ｔにおける血液密度ρの変化量と脈波伝播速度ＰＷＶの変化量とは一定とみなすことができる。したがって、数式(2)に示される通り、脈圧（つまり解析期間Ｔにおける圧力の変化量）ΔＰは、血液密度ρと、脈波伝播速度ＰＷＶと、解析期間Ｔにおける血流速度Ｖの変化量（つまり生体の血流速度の時間変化の振幅）ΔＶとの積として表現される。血液密度ρは、個人差が小さいため、所定値（例えば１０７０ｋｇ/ｍ³）に設定することが可能である。すなわち、脈波伝播速度ＰＷＶと血流速度Ｖの血流速度の時間変化の振幅（以下「血流速振幅」という）ΔＶとを算出することで、脈圧ΔＰを算定することが可能である。

図１の生体解析装置１００は、測定部位Ｈ（上腕または手首）に装着される。第１実施形態の生体解析装置１００は、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。

図３は、生体解析装置１００の機能に着目した構成図である。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と検出装置３０A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。

表示装置２３（例えば液晶表示パネル）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。

図３の検出装置３０Aは、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号ＺAを生成する光学センサーモジュールである。具体的には、検出装置３０Aは、発光部Ｅと受光部Ｒとを具備する。発光部Ｅおよび受光部Ｒ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。

発光部Ｅ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Ｅは、狭帯域でコヒーレントなレーザー光を測定部位Ｈ（生体）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Ｅとして好適に利用される。第１実施形態の発光部Ｅは、例えば近赤外領域内の所定の波長（例えば８００ｎｍ～１３００ｎｍ）の光を測定部位Ｈに照射する。発光部Ｅは、制御装置２１の制御により光を出射する。なお、発光部Ｅが出射する光は近赤外光に限定されない。

発光部Ｅ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Ｒは、測定部位Ｈの内部で反射したレーザー光を受光する。具体的には、受光部Ｒは、測定部位Ｈ内を通過した光の受光レベルを表す検出信号ＺAを生成する。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Ｒ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Ｒ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３０Aは、発光部Ｅと受光部Ｒ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Ｅと受光部Ｒ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３０Aとして利用してもよい。なお、検出装置３０Aは、例えば、駆動電流の供給により発光部Ｅを駆動する駆動回路と、受光部Ｒの出力信号を増幅およびＡ/Ｄ変換する出力回路（例えば増幅回路とＡ/Ｄ変換器）を包含するが、図３では各回路の図示を省略した。

受光部Ｒ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の内部の血管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Ｒに到達する光は、発光部Ｅ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。以上の説明から理解される通り、制御装置２１に供給される検出信号ＺA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。

図３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３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。

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３０Aが生成した検出信号ＺAから脈圧ΔＰを算定するための複数の機能（指標算定部５１Aおよび血管算定部５３）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。

図３の指標算定部５１Aは、検出装置３０Aが生成した検出信号ＺAから、測定部位Ｈの血液量指標ＭAと血流量指標ＦAとを算定する。血液量指標ＭA（いわゆるＭＡＳＳ値）は、生体の血液量（具体的には単位体積内の赤血球の個数）に関する指標である。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ＭAは血管径にも相関する。したがって、血液量指標ＭAは、生体の血管径（さらには血管の断面積）の指標とも換言され得る。他方、血流量指標ＦA（いわゆるＦＬＯＷ値）は、生体の血流量（すなわち単位時間内に動脈内を移動する血液の体積）に関する指標である。

指標算定部５１Aは、検出信号ＺAから強度スペクトルを算定し、当該強度スペクトルから血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを算定する。強度スペクトルは、周波数軸上の各周波数（ドップラー周波数）における検出信号ＺAの信号成分の強度（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。強度スペクトルの算定は、解析期間Ｔと比較して短い周期で反復的に実行される。

血液量指標ＭAは、以下の数式(3a)で表現される。なお、数式(3a)の記号<Ｉ^２>は、検出信号ＺAの全帯域にわたる平均強度、または、強度スペクトルのうち０Ｈｚにおける強度Ｇ(0)（すなわち直流成分の強度）である。

数式(3a)から理解される通り、強度スペクトルにおける各周波数ｆの強度Ｇ(f)を、周波数軸上の下限値ｆLと上限値ｆHとの間の範囲について積算することで血液量指標ＭAが算定される。下限値ｆLは上限値ｆHを下回る。なお、数式(3a)の積分を総和（Σ）に置換した以下の数式(3b)の演算により血液量指標ＭAを算定してもよい。数式(3b)の記号Δｆは、周波数軸上で１個の強度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を近似したときの各矩形の横幅に相当する。血液量指標ＭAの算定は解析期間Ｔと比較して短い周期で反復的に実行される。図４は、指標算定部５１Aが解析期間Ｔについて算定した血液量指標Ｍ（ＭA）の時間変化ＭTである。なお、第１実施形態の血液量指標ＭAのほか、後述の各形態で例示する血液量指標ＭCも、数式(3a)または数式(3b)の血液量指標Ｍとして算定される。以上の説明から理解される通り、血液量指標Ｍ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の周波数に関する強度スペクトルから（具体的には強度スペクトルにおける各周波数の強度を所定の周波数範囲について積算して）算定される。

血流量指標ＦAは、以下の数式(4a)で表現される。

数式(4a)から理解される通り、強度スペクトルにおける各周波数ｆの強度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、周波数軸上の下限値ｆLと上限値ｆHとの間の範囲について積算することで血流量指標ＦAが算定される。なお、数式(4a)の積分を総和（Σ）に置換した以下の数式(4b)の演算により血流量指標ＦAを算定してもよい。血流量指標ＦAの算定は、解析期間Ｔと比較して短い周期で反復的に実行される。図５は、指標算定部５１Aが解析期間Ｔについて算定した血流量指標Ｆ（ＦA）の時間変化ＦTである。なお、第１実施形態の血流量指標ＦAのほか、後述の各形態で例示する血流量指標ＦBも、数式(4a)または数式(4b)の血流量指標Ｆとして算定される。以上の説明から理解される通り、血流量指標Ｆ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の周波数に関する強度スペクトルから（具体的には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所定の周波数範囲について積算して）算定される。

図３の血管算定部５３は、指標算定部５１Aが算定した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して、測定部位Ｈの脈圧ΔＰを算定する。第１実施形態の血管算定部５３は、振幅算定部５３１と抵抗算定部５３３と脈圧算定部５３５とを具備する。

振幅算定部５３１は、指標算定部５１Aが生成した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して、血流速振幅ΔＶに関する指標（以下「振幅指標」という）を算定する。具体的には、振幅算定部５３１は、血液量指標ＭAの時間変化ＭTの振幅ΔＭと、血流量指標Ｆの時間変化ＦTの振幅ΔＦとに応じて振幅指標を算定する。図４に例示される通り、振幅ΔＭは、解析期間Ｔにおける血液量指標ＭAの最大値Ｍmaxと最小値Ｍminとの差である。また、図５に例示される通り、振幅ΔＦは、解析期間Ｔにおける血流量指標ＦAの最大値Ｆmaxと最小値Ｆminとの差である。

図６は、被験者について実測された血流速振幅ΔＶと、指標算定部５１Aが特定する振幅ΔＭとの関係を示すグラフであり、図７は、被験者について実測された血流速振幅ΔＶと、指標算定部５１Aが特定する振幅ΔＦとの関係を示すグラフである。図６および図７には、被験者の皮膚厚を変化させた複数の場合が示されている。皮膚厚は、皮膚の表面から血管までの距離である。血流速振幅ΔＶは、公知の測定技術による実測値である。図６および図７から把握される通り、振幅ΔＭおよび振幅ΔＦの各々は、血流速振幅ΔＶに相関はあるものの、皮膚厚に応じて大幅に変動する。図８は、被験者について実測された血流速振幅ΔＶと、指標算定部５１Aが特定する振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（具体的には振幅ΔＭに対する振幅ΔＦの比）との関係を、被験者の皮膚厚を変化させた複数の場合について示すグラフである。図８から把握される通り、振幅ΔＭに対する振幅ΔＦの比（ΔＦ/ΔＭ）は、血流速振幅ΔＶに正の相関（一方が増加すると他方も増加する）があり、かつ、皮膚厚に応じた変動が小さいという知見が得られた。以上の知見を背景として、第１実施形態の振幅算定部５３１は、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（ΔＦ/ΔＭ）を振幅指標として算定する。

図３の抵抗算定部５３３は、指標算定部５１Aが生成した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して、脈波伝播速度ＰＷＶに関する指標を算定する。脈波伝播速度ＰＷＶは、血管抵抗に相関する。具体的には、血管抵抗が高いと脈波伝播速度ＰＷＶが速くなる傾向がある。この傾向を踏まえて、脈波伝播速度ＰＷＶに関する指標を「抵抗指標」という。つまり、抵抗算定部５３３は、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して抵抗指標を算定する。具体的には、血液量指標を積算期間について積算した値（以下「血液量積算値」という）ＳMと、血流量指標を積算期間について積算した値（以下「血流量積算値」という）ＳFとに応じて、振幅指標を算定する。例えば積算期間は、解析期間Ｔ（つまり拍動の１拍分に相当する期間）と一致する。なお、積算期間と解析期間Ｔとは相違してもよい。

第１実施形態では、正規化血液量指標ＭNを解析期間Ｔについて積算した血液量積算値ＳMと、正規化血流量指標ＦNを解析期間Ｔについて積算した血流量積算値ＳFとに応じて振幅指標が算定される。正規化血液量指標ＭNは、血液量指標ＭAを正規化範囲内に正規化した数値であり、正規化血流量指標ＦNは、血流量指標ＦAを正規化範囲内に正規化した数値である。

図９は、正規化血液量指標ＭNの時間変化ＭNTおよび正規化血流量指標ＦNの時間変化ＦNTをそれぞれ示すグラフである。図９には、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAの各々を、０以上１以下の正規化範囲に正規化する場合が図示されている。つまり、解析期間Ｔにおける最小値Ｍminと最小値Ｆminとが０になり、解析期間Ｔにおける最大値Ｍmaxと最大値Ｆmaxとが１になるように、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAが正規化される。すなわち、正規化血液量指標ＭNの振幅ΔＭNと正規化血流量指標ＦNの振幅ΔＦNとは１である。具体的には、血液量積算値ＳMは、解析期間Ｔにおける正規化血液量指標ＭNの時間積分値であり、血流量積算値ＳFは、解析期間Ｔにおける正規化血流量指標ＦNの時間積分値である。正規化血液量指標ＭNの時間変化ＭNTを表す曲線と時間軸（ＭN＝０の直線）とで囲まれた領域の面積が血液量積算値ＳMであり、正規化血流量指標ＦNの時間変化ＦNTを表す曲線と時間軸（ＦN＝０の直線）とで囲まれた領域の面積が血流量積算値ＳFであるとも換言される。

図１０は、被験者について実測された脈波伝播速度ＰＷＶと、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比との関係を、複数の被験者について示したグラフである。脈波伝播速度ＰＷＶは、公知の測定技術による実測値である。図１０から把握される通り、脈波伝播速度ＰＷＶは、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（具体的には血流量積算値ＳMに対する血液量積算値ＳFの比）に相関するという知見が得られた。以上の知見を背景として、第１実施形態の抵抗算定部５３３は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）を抵抗指標として算定する。

図３の脈圧算定部５３５は、振幅算定部５３１が算定した振幅指標と抵抗算定部５３３が算定した抵抗指標とに応じて脈圧ΔＰを算定する。具体的には、脈圧算定部５３５は、前述の数式(2)を利用して、振幅指標と抵抗指標との積に応じて脈圧ΔＰを算定する。図１１は、被験者について実測された脈圧ΔＰと、振幅指標と抵抗指標との積（(ΔＦ/ΔＭ)×(ＳF/ＳM)）との関係を、複数の被験者についてそれぞれ示すグラフである。脈圧ΔＰは、公知の測定技術による実測値である。図１１から把握される通り、振幅指標および抵抗指標の積と、脈圧ΔＰとの間には相関（具体的には比例関係）がある。したがって、脈圧ΔＰは、以下の数式(5a)で表現される。数式(5a)から理解される通り、振幅指標（ΔＦ/ΔＭ）と抵抗指標（ＳF/ＳM）との積に予め定められた係数Ｋを乗算することで、脈圧ΔＰを算定することができる。例えば、係数Ｋは、被験者の属性（例えば年齢，性別および体重）に応じて設定される。以上の説明から理解される通り、血管算定部５３は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとに応じて脈圧ΔＰを算定する要素として機能する。制御装置２１は、血管算定部５３が算定した脈圧ΔＰを表示装置２３に表示させる。

図１２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。時間軸上の解析期間Ｔ毎に図１２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、指標算定部５１Aは、解析期間Ｔにおける血液量指標ＭAの時間変化ＭTを生成する（Ｓa1）。血液量指標ＭAの算定には、前述の数式(3a)または数式(3b)が利用される。次に、指標算定部５１Aは、解析期間Ｔにおける血流量指標ＦAの時間変化ＦTを生成する（Ｓa2）。血流量指標ＦAの算定には、前述の数式(4a)または数式(4b)が利用される。

振幅算定部５３１は、指標算定部５１Aが生成した時間変化ＭTの振幅ΔＭと時間変化ＦTの振幅ΔＦとに応じて振幅指標を算定する（Ｓa3）。具体的には、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（ΔＦ/ΔＭ）が振幅指標として算定される。次に、抵抗算定部５３３は、指標算定部５１Aが生成した時間変化ＭTおよび時間変化ＦTから抵抗指標を算定する（Ｓa4）。具体的には、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）が抵抗指標として算定される。脈圧算定部５３５は、振幅算定部５３１が算定した振幅指標と抵抗算定部５３３が算定した抵抗指標と応じた脈圧ΔＰを算定する（Ｓa5）。ステップＳa3からステップＳa5までの処理は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとに応じて脈圧ΔＰを算定する処理である。具体的には、振幅指標と抵抗指標との積に応じた脈圧ΔＰが算定される。制御装置２１は、脈圧算定部５３５が算定した脈圧ΔＰを表示装置２３に表示させる（Ｓa6）。なお、血液量指標ＭAの時間変化ＭTの生成（Ｓa1）と血流量指標ＦAの時間変化ＦTの生成（Ｓa2）との順序を逆転してもよい。以上に説明した生体解析処理が解析期間Ｔ毎に実行されることで、複数の脈圧ΔＰの時系列（すなわち脈圧ΔＰの時間変化）が算定される。

図１３は、抵抗指標を算定する処理Ｓa4の具体的な内容を示すフローチャートである。抵抗算定部５３３は、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAのそれぞれを正規化範囲内に正規化した正規化血液量指標ＭNと正規化血流量指標ＦNとを算定する（Ｓa4-1）。次に、抵抗算定部５３３は、正規化血液量指標ＭNおよび正規化血流量指標ＦNのそれぞれを解析期間Ｔについて積算した血液量積算値ＳMおよび血流量積算値ＳFを算定する（Ｓa4-2）。抵抗算定部５３３は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）を抵抗指標として算定する（Ｓa4-3）。

以上に説明した通り、第１実施形態では、血液量指標ＭAの時間変化ＭTの振幅ΔＭと血流量指標ＦAの時間変化ＦTの振幅ΔＦとに応じて振幅指標（ΔＦ/ΔＭ）が算定され、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとに応じて抵抗指標（ＳF/ＳM）が算定され、振幅指標と抵抗指標とから脈圧ΔＰが算定される。以上の各指標（振幅指標，抵抗指標および脈圧ΔＰ）の算定にあたり、原理的にカフが不要である。したがって、被験者の身体的な負荷を軽減しながら、脈圧ΔＰを高精度に算定することが可能である。

第１実施形態では特に、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（ΔＦ/ΔＭ）と、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFの比（ＳF/ＳM）との積が脈圧ΔＰに相関するという傾向を利用して、高精度に脈圧ΔＰを算定することが可能である。さらに、血液量指標ＭAの振幅ΔＭと血流量指標ＦAの振幅ΔＦとの比をとることで、皮膚厚が変化した場合でも高精度に振幅指標を算定できる。

＜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。

図１４は、第２実施形態における生体解析装置１００の構成図である。第２実施形態の生体解析装置１００は、第１実施形態の生体解析装置１００に、検出装置３０Bおよび検出装置３０Cと、指標算定部５１Bおよび指標算定部５１Cを追加した構成である。第１実施形態では、検出装置３０Aが生成した検出信号ＺAを利用して振幅指標と抵抗指標とを算定した。それに対して、第２実施形態では、検出装置３０Aが生成した検出信号ＺAを利用して振幅指標を算定し、検出装置３０Aとは別個の２つの検出装置３０（３０B，３０C）の各々が生成する検出信号Ｚ（ＺB，ＺC）を利用して抵抗指標を算定する。

第２実施形態の検出装置３０Aは、第１実施形態と同様の構成および機能であり、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号ＺAを生成する。検出装置３０Bは、検出装置３０Aと同様の受光部Ｒおよび発光部Ｅを具備し、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号ＺBを生成する。同様に、検出装置３０Cは、受光部Ｒおよび発光部Ｅを具備し、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号ＺCを生成する。検出装置３０Cの発光部Ｅとしては、インコヒーレントな光を測定部位Ｈに照射するＬＥＤ（light emitting diode）等の発光素子が好適に利用される。なお、コヒーレントなレーザー光を出射するＶＣＳＥＬを発光部Ｅとして利用してもよい。検出装置３０Cの受光部Ｒは、検出装置３０Bの受光部Ｒと同様に、測定部位Ｈ内を通過した光の受光レベルに応じた検出信号ＺCを生成する。検出信号ＺCは、光電容積脈波を表す信号である。なお、測定部位Ｈの表面の変位を表わす（すなわち血管径の変位を表わす）検出信号を生成する圧力センサーを検出装置３０Cとして採用してもよい。

第２実施形態の指標算定部５１Aは、第１実施形態と同様に、検出装置３０Aが生成した検出信号ＺAから、測定部位Ｈの血液量指標ＭAと血流量指標ＦAとを算定する。第２実施形態の指標算定部５１Aは、第１実施形態と同様に、指標算定部５１Aが生成した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して振幅指標を算定する。

指標算定部５１Bは、検出装置３０Bが生成した検出信号ＺBから血流量指標ＦBを算定する。血流量指標ＦBは、血流量指標ＦAと同様の方法（数式(4a)または数式(4b)）で算定される。指標算定部５１Cは、検出装置３０Cが生成した検出信号ＺCから血液量指標ＭCを算定する。前述の通り、血液量指標ＭAは血管径に相関する。以上の関係を前提として、指標算定部５１Cは、検出信号ＺCから血管径の変位を算定し、当該血管径の変位から血液量指標ＭCを算定する。

第２実施形態の振幅算定部５３１は、第１実施形態と同様に、指標算定部５１Aが算定した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAから振幅指標（ΔＦ/ΔＭ）を算定する。第２実施形態の抵抗算定部５３３は、指標算定部５１Bが算定した血流量指標ＦBと、指標算定部５１Cが算定した血液量指標ＭCとから抵抗指標（ＳF/ＳM）を算定する。抵抗指標の算定方法は、第１実施形態と同様である。脈圧算定部５３５は、第１実施形態と同様に、振幅算定部５３１が算定した振幅指標と抵抗算定部５３３が算定した抵抗指標とに応じて脈圧ΔＰを算定する。第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が実現される。

＜第３実施形態＞
第１実施形態では、血流速振幅ΔＶに相関がある比（ΔＦ/ΔＭ）を振幅指標として算定した。それに対して、第３実施形態では、血流速振幅ΔＶそのものを振幅指標として算定する。図１５は、第３実施形態における生体解析装置１００の構成図である。第３実施形態の生体解析装置１００は、第１実施形態の生体解析装置１００に、検出装置３０Dを追加した構成である。

第３実施形態の検出装置３０Aの構成および機能は、第１実施形態と同様である。検出装置３０Dは、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号ＺDを生成する超音波センサーモジュールである。具体的には、検出装置３０Dは、発信部ＥDと受信部ＲDとを具備する。発信部ＥDは、測定部位Ｈに超音波を発信する。他方、受信部ＲDは、発信部ＥDから発信されて測定部位Ｈ内を通過した超音波の受信レベルに応じた検出信号ＺDを生成する。例えば圧電セラミック等の圧電素子が発信部ＥDおよび受信部ＲDとして好適に利用される。

第３実施形態の指標算定部５１Aは、検出装置３０Aが生成した検出信号ＺAから、測定部位Ｈの血液量指標ＭAと血流量指標ＦAとを算定する。血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAは、第１実施形態と同様の方法で算定される。第３実施形態の抵抗算定部５３３は、第１実施形態と同様に、指標算定部５１Aが生成した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAを利用して抵抗指標を算定する。

第１実施形態の振幅算定部５３１は、指標算定部５１Aが算定した血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAから振幅指標を算定した。それに対して、第３実施形態の振幅算定部５３１は、検出装置３０Dが生成した検出信号ＺDから、直接的に振幅指標（血流速振幅ΔＶ）を算定する。脈圧算定部５３５は、第１実施形態と同様に、振幅算定部５３１が算定した振幅指標（ΔＶ）と抵抗算定部５３３が算定した抵抗指標（ＳF/ＳM）とに応じて脈圧ΔＰを算定する。

第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が実現される。第３実施形態では特に、血流速振幅ΔＶを振幅指標として算定するので、血流速振幅ΔＶに相関がある比（ΔＦ/ΔＭ）を振幅指標として算定する構成と比較して、高精度に脈圧ΔＰを算定することが可能である。

＜第４実施形態＞
図１６は、血流量指標Ｆの時間変化ＦTを示すグラフである。図１６に例示される通り、血流量指標Ｆの時間変化ＦTを表す曲線と最低値Ｆminの直線とで囲まれた領域の面積ＯFは、正規化血流量指標ＦNを解析期間Ｔについて積算した血流量積算値ＳFと、振幅ΔＦとの積（ΔＦ×ＳF）に等しい。また、血液量指標Ｍの時間変化ＭTを表す曲線と最低値Ｍminの直線とで囲まれた領域の面積ＯMは、正規化血液量指標ＭNを解析期間Ｔについて積算した血液量積算値ＳMと、振幅ΔＭとの積（ΔＭ×ＳM）に等しい。したがって、前述の数式(5a)から、以下の数式(5b)が導出される。数式(5b)から理解される通り、脈圧ΔＰは、面積ＯFと面積ＯMとの比（具体的には面積ＯMに対する面積ＯFの比）と、係数Ｋとの積として表現される。以上の理由から、第４実施形態では、面積ＯFと面積ＯMとから脈圧ΔＰを算定する。

図１７は、第４実施形態における生体解析装置１００の構成図である。第４実施形態の生体解析装置１００は、第１実施形態の生体解析装置１００の制御装置２１から、振幅算定部５３１および抵抗算定部５３３を削除した構成である。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

第４実施形態の脈圧算定部５３５は、指標算定部５１Aが算定した血液量指標ＭAと血流量指標ＦAとから脈圧ΔＰを算定する。脈圧ΔＰは、血液量指標ＭAを解析期間Ｔについて積算した血液量積算値ＳMと、血流量指標ＦAを解析期間Ｔについて積算した血流量積算値ＳFとに応じて算定される。第４実施形態では、脈圧算定部５３５は、面積ＯMを血液量積算値ＳMとして算定し、面積ＯFを血流量積算値ＳFとして算定する。すなわち、第４実施形態では、図１２の振幅指標を算定する処理Ｓa3と抵抗指標を算定する処理Ｓa4とが省略される。具体的には、脈圧算定部５３５は、面積ＯMおよび面積ＯFを算定し、面積ＯFと面積ＯMとの比（ＯF/ＯM）に係数Ｋを乗算することで脈圧ΔＰを算定する。面積ＯMは、血液量指標ＭAを解析期間Ｔについて積算した血液量積算値ＳMに相当し、面積ＯFは、血流量指標ＦAを解析期間Ｔについて積算した血流量積算値ＳFに相当する。

第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、脈圧ΔＰの算定にあたり、原理的にカフが不要である、という効果が実現される。したがって、被験者の身体的な負荷を軽減しながら、脈圧ΔＰを高精度に算定することが可能である。第４実施形態では特に、振幅ΔＦおよび振幅ΔＭの算定と、血流量指標Ｆおよび血液量指標Ｍの正規化とが不要になるので、脈圧ΔＰを算定する処理負荷が低減される。

＜第５実施形態＞
第５実施形態では、第１実施形態で算定した脈圧ΔＰを利用して血圧を算定する構成を例示する。図１８は、第５実施形態における生体解析装置１００の構成図である。第５実施形態の生体解析装置１００は、第１実施形態における生体解析装置１００に、検出装置３０Eと平均血圧算定部５５と血圧算定部５７とを追加した構成である。平均血圧算定部５５および血圧算定部５７は、記憶装置２２に記憶されたプログラムを制御装置２１が実行することで実現される。

検出装置３０Eは、測定部位Ｈ（具体的には測定部位Ｈの内部の血管）の状態に応じた検出信号ＺEを生成する検出機器である。例えば、光学センサーモジュールまたは超音波センサーモジュール等の機器が検出装置３０Eとして好適に利用される。平均血圧算定部５５は、検出装置３０Eが生成した検出信号ＺEから平均血圧Ｐaveを算定する。図２に例示する解析期間Ｔにおける平均血圧Ｐaveが算定される。平均血圧Ｐaveの算定には、公知の技術が任意に採用され得る。血管算定部５３は、第１実施形態と同様に、脈圧ΔＰを算定する。

図１８の血圧算定部５７は、血管算定部５３が算定した脈圧ΔＰと平均血圧算定部５５が算定した平均血圧Ｐaveとから血圧Ｐを算定する。第５実施形態の血圧算定部５７は、収縮期血圧Ｐmaxと拡張期血圧Ｐminとを算定する。図２に例示される通り、収縮期血圧Ｐmaxは、解析期間Ｔにおける最高血圧であり、拡張期血圧Ｐminは、解析期間Ｔにおける最低血圧である。平均血圧Ｐaveと脈圧ΔＰと収縮期血圧Ｐmaxと拡張期血圧Ｐminとの間には、以下の数式(6)および数式(7)の関係が近似的に成立する。血圧算定部５７は、以下の数式(6)により収縮期血圧Ｐmaxを算定し、以下の数式(7)により拡張期血圧Ｐminを算定する。制御装置２１は、血圧算定部５７が算定した収縮期血圧Ｐmaxおよび拡張期血圧Ｐminを表示装置２３に表示させる。

第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が実現される。第５実施形態では特に、脈圧ΔＰと平均血圧Ｐaveとから血圧（収縮期血圧Ｐmaxおよび拡張期血圧Ｐmin）が算定されるから、血圧の算定において原理的にカフが不要になる。

＜第６実施形態＞
図１９は、第６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１９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１９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２０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。

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。

検出信号Ｚから脈圧ΔＰを算定する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（指標算定部５１および血管算定部５３）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Ｚ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Ｚから脈圧ΔＰを算定して表示装置２３に表示する。なお、第５実施形態で例示した平均血圧算定部５５および血圧算定部５７を表示ユニット７２に搭載することも可能である。

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Ｚから脈圧ΔＰを算定し、当該脈圧ΔＰ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脈圧ΔＰを表示する。なお、演算処理部は、第５実施形態で算定した血圧を表示するためのデータを表示ユニット７２に送信してもよい。

＜各構成の有無の検討＞
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、血液量指標Ｍを積算期間について積算した血液量積算値ＳMと、血流量指標Ｆを積算期間について積算した血流量積算値ＳFとに応じて脈圧ΔＰを算定するという構成（以下「構成Ａ」という）を採用する。実際の生体解析装置（以下「実製品」という）９０が構成Ａを採用しているか否かの判断方法について以下に説明する。以下、構成Ａを採用することが確認されている生体解析装置１００を「本願製品」という。

実製品９０は、図２１に例示される通り、発光部Ｅおよび受光部Ｒを含む検出装置９１と、検出装置９１が出力する検出信号から脈圧ΔＰwを算定する処理部９３と、処理部９３が算定した脈圧ΔＰwを表示する表示装置９５とを具備する。実製品９０の処理部９３と、本願製品の制御装置との各々に、解析期間Ｔ内の波形が相違する複数（例えば３種類以上）の試験信号Ｕを順次に供給する場面を想定する。実製品９０については処理部９３（例えば検出装置９１と処理部９３との間の配線や端子）に各試験信号Ｕ（Ｕ1，Ｕ2，Ｕ3）が供給される。例えばパルスジェネレーター等の信号発生器により各試験信号Ｕは生成される。複数の試験信号Ｕは、振幅指標と抵抗指標との積（(ΔＦ/ΔＭ)×(ＳF/ＳM)）が異なる。例えば複数の試験信号Ｕの各々について算定される積（(ΔＦ/ΔＭ)×(ＳF/ＳM)）のうち、最大値と最小値との差が２倍以上となるように、複数の試験信号Ｕを生成する。なお、解析期間Ｔよりも長い時間長の波形ついて試験信号Ｕを生成してもよい。

実製品９０の表示装置９５に被験者の脈圧ΔＰwが測定結果として表示される場合を想定する。試験信号Ｕ1を実製品９０に供給した場合に脈圧ΔＰw1が表示され、試験信号Ｕ2を実製品９０に供給した場合に脈圧ΔＰw2が表示され、試験信号Ｕ3を実製品９０に供給した場合に脈圧ΔＰw3が表示されたと仮定する。また、試験信号Ｕ1を本願製品に供給した場合に脈圧ΔＰ1が表示され、試験信号Ｕ2を本願製品に供給した場合に脈圧ΔＰ2が表示され、試験信号Ｕ3を本願製品に供給した場合に脈圧ΔＰ3が表示されたと仮定する。

図２２は、実製品９０について表示された脈圧ΔＰwと本願製品について表示された脈圧ΔＰとの関係を示すグラフである。実製品９０について構成Ａを採用している場合、実製品９０で測定された複数の脈圧ΔＰw（ΔＰw1，ΔＰw2，ΔＰw3）と本願製品で測定された複数の脈圧ΔＰ（ΔＰ1，ΔＰ2，ΔＰ3）との間には相関が観測される。具体的には、実製品９０について表示された複数の脈圧ΔＰwと、本願製品について表示された複数の脈圧ΔＰとの相関係数が０．８以上になる。以上の事情を考慮して、実製品９０に複数の試験信号Ｕを供給して算定された脈圧ΔＰwと、本願製品に複数の試験信号Ｕを供給して算定された脈圧ΔＰとの相関係数が０．８以上となる場合は、当該実製品９０については構成Ａを採用している可能性が充分に高い。なお、相関係数としては、例えばピアソンの積算相関係数が好適である。

なお、以上の説明では試験信号Ｕを実製品９０の処理部９３に供給したが、実製品９０において検出信号を生成する受光部Ｒに、試験信号Ｕが生成されるような光を受光させ、これにより算定された脈圧ΔＰwを本願製品の脈圧ΔＰと対比してもよい。また、以上の説明では実製品９０の表示装置９５に表示される脈圧ΔＰwと本願製品の表示装置に表示される脈圧ΔＰとを対比したが、実製品９０の処理部９３から出力されるデータと本願製品の制御装置から出力されるデータとを対比することで実製品９０における構成Ａの有無を判断してもよい。

以上の説明では実製品９０が脈圧ΔＰwを表示する場合を便宜的に想定したが、実製品９０が被験者の血圧Ｐ（収縮期血圧Ｐmaxおよび拡張期血圧Ｐmin）を表示する場合も、同様の方法により、実製品９０における構成Ａの有無を推定することが可能である。すなわち、複数の試験信号Ｕを実製品９０に順次に供給することで測定される複数の血圧Ｐと、複数の試験信号Ｕを本願製品（第５実施形態）に順次に供給することで測定される複数の血圧Ｐとの間の相関係数を算定する。相関係数が０．８以上である場合には、実製品９０が構成Ａを採用している可能性が高い。

実製品９０が被験者の抵抗指標を出力する場合には、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比を抵抗指標として算定する構成（以下「構成Ｂ」という）を実製品９０が具備するか否かを、以上の説明と同様の方法により推定することが可能である。具体的には、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）が異なる複数の試験信号Ｕを実製品９０に供給することで算定される複数の比（ＳF/ＳM）と、複数の試験信号Ｕを本願製品に順次に供給することで測定される複数の比（ＳF/ＳM）との間の相関係数を算定する。相関係数が０．８以上である場合には、実製品９０が構成Ｂを採用している可能性が高い。

実製品９０が被験者の振幅指標を出力する場合には、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比を振幅指標として算定する構成（以下「構成Ｃ」という）を実製品９０が具備するか否かを、以上の説明と同様の方法により推定することが可能である。具体的には、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（ΔＦ/ΔＭ）が異なる複数の試験信号Ｕを実製品９０に供給することで算定される複数の比（ΔＦ/ΔＭ）と、複数の試験信号Ｕを本願製品に順次に供給することで算定される複数の比（ΔＦ/ΔＭ）との間の相関係数を算定する。相関係数が０．８以上である場合には、実製品９０が構成Ｂを採用している可能性が高い。

前述の通り、構成Ｃによれば、皮膚厚が変化した場合でも高精度に振幅指標を算定できるという効果が実現される。したがって、実製品９０における構成Ｃの有無については、以下の方法でも推定される。まず、血液が流れる疑似血管が埋設された人体モデルを想定し、人体モデルの皮膚厚を変化させた複数の場合について、実製品９０と本願製品とで振幅指標を算定する。実製品９０で算定される複数の振幅指標と、本願製品で算定される複数の振幅指標との間の相関係数が０．８以上である場合には、実製品９０が構成Ｃを採用している可能性が高い。また、実製品９０および本願製品の各々について、発光部Ｅと受光部Ｒ間との距離を変化させた複数の場合について、実製品９０と本願製品とで振幅指標を算定する。実製品９０で算定される複数の振幅指標と、本願製品で算定される複数の振幅指標との間の相関係数が０．８以上である場合には、実製品９０が構成Ｃを採用している可能性が高い。

＜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。

（１）第１実施形態では、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）を抵抗指標として算定したが、抵抗指標は以上の例示に限定されない。例えば脈波伝播速度ＰＷＶそのものを抵抗指標として算定することも可能である。図２３は、変形例における生体解析装置１００の構成図である。変形例における生体解析装置１００は、第１実施形態の生体解析装置１００に２つの検出装置３０（３０F，３０G）を追加し、第１実施形態の抵抗算定部５３３に代えてＰＷＶ算定部５３７を具備する構成である。各検出装置３０（３０F，３０G）は、例えば検出装置３０Aと同様の光学式センサーモジュールであり、測定部位Ｈの状態を反映した検出信号Ｚを生成する。ＰＷＶ算定部５３７は、検出装置３０Fが生成した検出信号ＺFと検出信号３０Gが生成した検出信号ＺGとを利用して、脈波伝播速度ＰＷＶを抵抗指標として算定する。脈圧算定部５３５は、振幅算定部５３１が算定した振幅指標と、ＰＷＶ算定部５３７が算定した抵抗指標とに応じて脈圧ΔＰを算定する。なお、第２実施形態，第３実施形態および第５実施形態についても、以上の変形例は適用し得る。

（２）前述の各形態では、血管算定部５３は脈圧ΔＰを算定したが、血管算定部５３が算定する指標は脈圧ΔＰに限定されない。例えば、算定した脈圧ΔＰを利用して、血管算定部５３が、被験者の脈圧ΔＰの状態を示す指標（例えば、異常／高目／通常、など）を特定してもよい。以上の説明から理解される通り、血管算定部５３が算定する指標は、脈圧ΔＰに関する指標（以下「脈圧指標」という）として包括的に表現され、脈圧指標には、脈圧ΔＰそのものと脈圧ΔＰを利用して算定される指標との双方を含む。

また、血管算定部５３が脈圧指標以外の指標を算定してもよい。ここで、動脈硬化が進行すると血管抵抗が大きくなるという傾向がある。前述の通り、抵抗指標は血管抵抗に相関するので、動脈硬化の指標としても抵抗指標を利用することができる。そこで、血管算定部５３が算定した抵抗指標を利用者に提示してもよい。具体的には、血管抵抗部は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとに応じて抵抗指標を算定し（比（ＳF/ＳM）を抵抗指標として算定し）、当該抵抗指標を表示装置２３に表示させる。また、血管算定部５３は、比（ＳF/ＳM）を算定し、当該比（ＳF/ＳM）から脈波伝播速度ＰＷＶを抵抗指標として算定してもよい。また、血管算定部５３は、算定した比（ＳF/ＳM）または脈波伝播速度ＰＷＶから、例えば動脈硬化の度合を示す指標を抵抗指標として算定してもよい。すなわち、抵抗指標は、生体の血管抵抗に関する指標として包括的に表現される。以上の説明から理解される通り、血管算定部５３が算定する指標は、血管に関する指標（以下「血管指標」という）として包括的に表現され、血管指標には脈圧指標と抵抗指標との双方が含まれる。つまり、血管算定部５３は、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとに応じて（典型的には血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比に応じて）血管指標を算定する要素として機能する。

また、血管算定部５３が振幅指標を算定し、当該振幅指標を表示装置２３に表示させてもよい。以上の説明から理解される通り、血管算定部５３が算定した振幅指標と抵抗指標とは、独立した指標として被験者に提示してもよい。振幅指標または抵抗指標を独立した指標として算定する構成においても、原理的にカフが不要であるので、被験者の身体的な負荷を軽減しながら、各指標を高精度に算定することが可能である。

（３）第１実施形態では、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比（ＳF/ＳM）を抵抗指標として算定したが、抵抗指標として算定する値は比（ＳF/ＳM）に限定されない。例えば比（ＳF/ＳM）を所定の関数に代入して抵抗指標を算定する構成、または、比（ＳF/ＳM）に係数を乗算することで抵抗指標を算定する構成も採用され得る。また、例えば血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの差を抵抗指標として算定する構成も採用され得る。ただし、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比を利用して抵抗指標を算定する構成によれば、血液量積算値ＳMと血流量積算値ＳFとの比が脈波伝播速度と相関するという傾向を利用して、高精度に抵抗指標を算定することができる。なお、第２実施形態，第３実施形態および第５実施形態についても、以上の変形例は適用し得る。

（４）第１実施形態では、振幅ΔＦと振幅ΔＭとの比（ΔＦ/ΔＭ）を振幅指標として算定したが、振幅指標として算定する値は比（ΔＦ/ΔＭ）に限定されない。例えば比（ΔＦ/ΔＭ）を所定の関数に代入して振幅指標を算定する構成、または、比（ΔＦ/ΔＭ）に係数を乗算することで振幅指標を算定する構成も採用され得る。また、例えば振幅ΔＦと振幅ΔＭとの差を振幅指標として算定する構成も採用され得る。ただし、振幅ΔＦと振幅ΔＭとの比を利用して振幅指標を算定する構成によれば、振幅ΔＭと振幅ΔＦとの比（ΔＦ/ΔＭ）と血流速度とが相関する傾向を利用して、高精度に振幅指標を算定することができる。また、皮膚厚の影響を低減しながら振幅指標を算定することができる。

（５）前述の各形態では、１つの解析期間Ｔにおける血液量指標Ｍの時間変化ＭTを脈圧ΔＰの算定に利用したが、複数の解析期間Ｔの各々における血液量指標Ｍの時間変化ＭTを複数の解析期間Ｔにわたり平均した時間変化ＭTを脈圧ΔＰの算定に利用してもよい。なお、血流量指標Ｆについても、複数の解析期間Ｔの各々における血流量指標Ｆの時間変化ＦTを複数の解析期間Ｔにわたり平均した時間変化ＦTを脈圧ΔＰの算定に利用してもよい。

（６）第１実施形態では、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAの各々を、０以上１以下の正規化範囲に正規化したが、血液量指標ＭAおよび血流量指標ＦAが共通の範囲で正規化されれば正規化範囲の上限値および下限値は任意である。なお、第２実施形態，第３実施形態および第５実施形態についても、以上の変形例は適用し得る。

（７）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ＺAから脈圧ΔＰ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（指標算定部５１および血管算定部５３）を包含する。

前述の各形態では、検出装置３０（３０A，３０B，３０C，３０D，３０E）を具備する生体解析装置１００を例示したが、図２４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Ｚ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Ｚから脈圧ΔＰ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。

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２５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Ｚから脈圧ΔＰを算定し、当該脈圧ΔＰ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が算定した脈圧ΔＰ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から受信した脈圧ΔＰ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。

図２６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。

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、指標算定部５１を検出装置３０に搭載することも可能である。指標算定部５１が算定した血液量指標Ｍおよび血流量指標Ｆが有線または無線により検出装置３０A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、指標算定部５１は生体解析装置１００から省略され得る。

（８）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１００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１００が採用され得る。

（９）前述の各形態では、被験者の脈圧ΔＰを表示装置２３に表示したが、脈圧ΔＰ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、脈圧ΔＰ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１００においては、脈圧ΔＰを音声で報知する構成が特に好適である。また、脈圧ΔＰ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が算定した脈圧ΔＰ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脈圧ΔＰを格納してもよい。

（１０）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。

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、２７…演算処理部、３０…検出装置、５１…指標算定部、５３…血管算定部、５５…平均血圧算定部、５７…血圧算定部、５３１…振幅算定部、５３３…抵抗算定部、５３５…脈圧算定部、５３７…ＰＷＶ算定部、７１…検出ユニット、７２…表示ユニット、９０…実製品、９１…検出装置、９３…処理部、Ｅ…発光部、ＥD…発信部、Ｒ…受光部、ＲD…受信部。

Claims (12)

1. 生体の血液量に関する血液量指標を、前記生体の拍動の１拍分に相当する積算期間について積算した血液量積算値と、前記生体の血流量に関する血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値とに応じて、前記生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部
   を具備する生体解析装置。
2. 前記血液量積算値と前記血流量積算値との比に応じて、前記血管指標を算定する
   請求項１の生体解析装置。
3. 前記血管指標は、脈圧に関する脈圧指標である
   請求項１または請求項２の生体解析装置。
4. 生体の血液量に関する血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、前記生体の血流量に関する血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値とに応じて、前記生体の脈圧に関する脈圧指標を算定する血管算定部を具備し、
   前記血管算定部は、
   前記血液量指標の時間変化の振幅と前記血流量指標の時間変化の振幅との比を、前記生体の血流速度の時間変化の振幅に関する振幅指標として算定する振幅算定部と、
   前記血液量積算値と前記血流量積算値との比を、前記生体の血管抵抗に関する抵抗指標として算定する抵抗算定部と、
   前記振幅指標と前記抵抗指標とに応じた前記脈圧指標を算定する脈圧算定部とを含む
   生体解析装置。
5. 前記抵抗算定部は、前記血液量指標を正規化範囲内に正規化した数値を前記積算期間について積算した前記血液量積算値と、前記血流量指標を前記正規化範囲内に正規化した数値を前記積算期間について積算した前記血流量積算値との比を、前記抵抗指標として算定する
   請求項４の生体解析装置。
6. 前記血管指標は、前記生体の血管抵抗に関する抵抗指標である
   請求項１または請求項２の生体解析装置。
7. 前記生体の上腕または手首に装着される
   請求項１から請求項６の何れかの生体解析装置。
8. 生体にレーザー光を照射する発光部と、
   前記生体の内部で反射した前記レーザー光を受光する受光部と、
   前記受光部による受光レベルを表す検出信号を利用して、前記生体の血液量に関する血液量指標と、前記生体の血流量に関する血流量指標とを算定する指標算定部と、
   前記血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、前記血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値とに応じて、前記生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部と
   を具備する生体解析装置。
9. 生体にレーザー光を照射する発光部と、
   前記生体の内部で反射した前記レーザー光を受光する受光部と、
   前記受光部による受光レベルを表す検出信号を利用して、前記生体の血液量に関する血液量指標と、前記生体の血流量に関する血流量指標とを算定する指標算定部と、
   前記血液量指標を積算期間について積算した血液量積算値と、前記血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値とに応じて、前記生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部とを具備し、
   前記指標算定部は、
   前記検出信号の周波数に関する強度スペクトルにおける各周波数の強度を所定の周波数範囲について積算して前記血液量指標を算定する
   生体解析装置。
10. 前記指標算定部は、
    前記検出信号の周波数に関する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所定の周波数範囲について積算して前記血流量指標を算定する
    請求項８または請求項９の生体解析装置。
11. 生体の血液量に関する血液量指標を、前記生体の拍動の１拍分に相当する積算期間について積算した血液量積算値と、前記生体の血流量に関する血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値との比に応じて、前記生体の血管に関する血管指標を算定する
    生体解析方法。
12. 生体の血液量に関する血液量指標を、前記生体の拍動の１拍分に相当する積算期間について積算した血液量積算値と、前記生体の血流量に関する血流量指標を前記積算期間について積算した血流量積算値との比に応じて、前記生体の血管に関する血管指標を算定する血管算定部
    としてコンピューターを機能させるプログラム。
    

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