JP5175683B2 - 指タップ力の推定方法 - Google Patents

Description

本発明は、脳神経疾患等の検査技術に関する。

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（以下、「脳神経疾患患者」という。）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。人間の運動は、脳からの運動指令が電気信号として神経系を伝わり、それを受けて筋肉が収縮することで実現される。しかし、脳神経疾患患者の場合、脳からの運動指令が電気信号として神経系に正常に伝わらないため、身体の状態や動作に異常が発生する。

脳神経疾患患者の急増は、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。

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。脳神経疾患患者と健常者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。

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、充分普及していない。
そこで、本出願人は、磁気センサを用いて、生体の部位の動き（例えば、片手の二指（親指と人差し指）の連続開閉動作（以下、「指タップ運動」という。））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、指タップ運動から得た情報を解析して被験者の二指の動きを認識することで、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。
特許第３８４１０７５号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、指タップ運動において二指が接触する際の押圧力（以下、「指タップ力」ともいう。）が不明であるため、指タップ力を考慮した脳神経疾患患者か健常者かの判定を行うことはできない。脳神経疾患患者は、健常者と比べて手に入る力が有意に弱いことが多い。そのため、脳神経疾患患者と健常者とでは、指タップ運動における二指の動きが近似していても、指タップ力に有意な差がある場合が考えられる。

そこで、本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであり、指タップ運動において二指が接触する際の押圧力である指タップ力も考慮した脳神経疾患等の検査技術を提供することを課題とする。

本発明は、被験者の片手の二指の開閉動作である指タップ運動における、二指の間の距離、二指の相対速度、二指の相対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検出手段から運動情報を入力する入力部と、入力部を介して入力した運動情報に基づいて、指タップ運動において二指が接触する際の押圧力である指タップ力を算出する処理部と、指タップ力と二指の変形による変位量との関係を示す所定の指先剛性関数を記憶した記憶部と、を有する生体検査装置における指タップ力の推定方法である。
処理部は、検出手段から入力部を介して入力した運動情報に基づき、二指の間の距離を取得または計算し、取得または計算した二指の間の距離のうちの二指の変形による変位量を示す情報を取得または計算し、取得または計算した変位量を示す情報に、記憶部から読み出した所定の指先剛性関数を適用することで指タップ力を算出する。
その他の手段については後記する。

本発明によれば、指タップ力も考慮した脳神経疾患等の検査技術を提供することができる。

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。

＜構成＞
図１は、本実施形態の生体検査システムの全体構成図である。本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。

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、磁気センサ１０２（検出手段）の発信用コイルに流れる。磁気センサ１０２の発信用コイルを流れる電流によって発生した磁場は、近傍の磁気センサ１０１（検出手段）の受信用コイルに誘起起電力を発生させる。なお、例えば、磁気センサ１０２は被験者の片手の親指に取り付けられ、磁気センサ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。また、以下において、親指と人差し指とを合わせて「二指」と称する。

磁気センサ１０１の受信用コイル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。

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。

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磁気センサ１０２と磁気センサ１０１との距離Ｄに対応する電圧を有する。

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、被験者の指タップ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、指先変位算出手段１２１１と指タップ力推定手段１２１２を備え、例えば、ＣＰＵ(Central Processing Unit)によって実現される。

指先変位算出手段１２１１は、出力信号１０７に基づいて、指先変位、つまり、二指の間の距離やその変化量を算出する（詳細は後記）。
指タップ力推定手段１２１２は、指先変位算出手段１２１１が算出した情報のうち二指の変形による変位量を示す情報と、所定の指先剛性関数と、を用いて演算することで指タップ力（指タップ運動において二指が接触する際の押圧力）を算出する（詳細は後記）。
なお、以下、処理部１２１における指先変位算出手段１２１１と指タップ力推定手段１２１２以外の機能の動作主体については「処理部１２１」と表記する。

記憶部１２２は、各種プログラム、データ、解析結果、所定の指先剛性関数（詳細は後記）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用いて各種動作を実行し、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。

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。

図２は、本実施形態において、磁気センサを被験者の片手（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と接続された磁気センサ１０２が両面テープ（不図示）を介して親指Ｔに固定されている。
同様に、プリアンプ回路１０３と接続された磁気センサ１０１が両面テープ（不図示）を介して人差し指Ｆに固定されている。
なお、各指に対する磁気センサ１０１，１０２の固定の仕方は、これに限定されず、樹脂製のバンドなどを用いて固定してもよい。

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を誤差約２％程度で特定することができる。なお、磁気センサ１０２と磁気センサ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、他の指であってもよい。

図３は、被験者が親指と人差し指とによってキャリブレーションブロックを把持した状態の斜視図である。キャリブレーションブロック１３１は、較正用の器具である。つまり、被験者毎に指の大きさ等に個人差があるため、被験者が親指と人差し指とによってこのキャリブレーションブロック１３１を把持し、そのときの指先間のブロックの長さとそれに対応する電圧情報とを用いることで、被験者毎に較正を行うことができる。

図３に示すように、キャリブレーションブロック１３１は、幅及び厚さが同一で軸線方向に沿った全長がそれぞれ異なる（例えば、約２０ｍｍ、約３０ｍｍおよび約６０ｍｍ）直方体状の３種類のブロックが前記軸線と直交する方向に並設して構成される。なお、本実施形態では、キャリブレーション時に被験者が親指と人差し指とによってこのキャリブレーションブロック１３１を把持する場合、強い力ではなく、二指が変形しない程度の弱い力で軽く把持することが望ましい。

なお、較正を行う方法は、このキャリブレーションブロック１３１を用いる方法に限定されず、例えば、可変抵抗素子を用いた較正データ検出装置等の他の装置を用いる方法などであってもよい。

図４は、被験者の指タップ運動から得られる情報の例を示す図であり、（ａ）が時間と二指の距離の関係図、（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、図４では指タップ運動から得られる情報の処理の概要について説明し、二指の指先の変形を考慮した処理については図５Ａ以降で説明する。

図４（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の指先変位算出手段１２１１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。

図４（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の開動作時の速度のプラスのピーク（極大値）を表し、図中に白丸（○）で示した部分は二指の閉動作時の速度のマイナスのピーク（極小値）を表している。つまり、速度は、開動作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。

図４（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／ｓ^２）の時間変化を表し、図中に十字（＋）で示した部分は二指の開動作時の加速度のプラスのピークを表し、図中に白丸（○）で示した部分は二指の閉動作時の加速度のマイナスのピークを表している。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。

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、磁気センサ１０１，１０２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（運動波形の生成の詳細については特許文献１参照）。

指タップ運動を測定する場合、被験者は、図２のように、磁気センサ１０２を親指Ｔに装着し、磁気センサ１０１を人差し指Ｆに装着し、その状態で指タップ運動を行い、そのときの磁気センサ１０１，１０２間の距離を計測する。なお、磁気センサ１０２と磁気センサ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、また、取り付け位置も爪の位置に限定されない。

そして、磁気センサ１０２によって２０ｋＨｚの磁場を発生させ、磁気センサ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。

被験者は、リラックスした座位の状態で指タップ運動を行う。検査の種類としては、メトロノームを使用して１〜５Ｈｚ程度のタイミングに合わせて指タップ運動を行わせる周期検査と、ペースを指定せずに指タップ運動を行わせる非周期検査とがあり、いずれを採用してもよい。なお、非周期検査を行う場合、指タップ運動について、「できるだけ速く大きく」、「できるだけ速く」あるいは「できるだけ大きく」といった指示を被験者に与えるのが好ましい（周波数は２〜５Ｈｚ程度になる）。

＜指タップ力の推定方法＞
以下、図５Ａ〜６を参照して、本実施形態における磁気センサを利用した指タップ力の推定方法（以下、「本手法」ともいう。）について説明する。また、その後、図７〜１２Ｄを参照して、指タップ力の推定実験について説明し、本手法の有効性を検証する。

図５Ａ，５Ｂは、本実施形態における指タップ力の推定方法の概要の説明図である。本手法では、あらかじめ磁気センサ１０１，１０２と力センサ１４１を用いて被験者の二指の指腹部の剛性特性を推定（指先剛性関数を導出）し（図５Ａ参照）、次に、推定した剛性特性（指先剛性関数）と磁気センサ１０１，１０２から計測される指の変形量から指タップ運動時に生じる指タップ力を推定する（図５Ｂ参照）。

図５Ａ（ａ）に示すように、磁気センサ１０１，１０２を二指に装着した状態で、力センサ１４１を親指Ｔと人差し指Ｆの間に指腹部に変形を生じない程度の力でまず軽く挟む。この状態から互いに接近する方向に二指に力を加えると、力の発生に付随して各指の腹側にそれぞれ変形量ε_１，ε_２と力Ｆ_１，Ｆ_２が生じる。このとき磁気センサ１０１，１０２から計測できる指先間距離の変位ε（二指の爪同士の距離の変位と同等）は次の式（１）で表される。
ε＝ε_１＋ε_２ ・・・式（１）

また、そのとき力センサ１４１で計測する力Ｆを各指の変形量と剛性関数Ｋ_１，Ｋ_２を用いて次の式（２）のように近似する。
Ｆ＝Ｆ_１＋Ｆ_２
≒Ｋ_１（ε_１）ε_１＋Ｋ_２（ε_２）ε_２ ・・・式（２）

このとき、各指の剛性関数と変形量がほぼ等しい（Ｋ_１＝Ｋ_２＝Ｋ，ε_１＝ε_２＝ε／２）と仮定とすると、式（２）は次の式（３）のように変形することができる。
Ｆ≒Ｋ（ε／２）ε ・・・式（３）

図５Ａ（ｂ）も参照して説明すると、本手法では、まず、力センサ１４１を挟んだ二指に徐々に力を加えるよう被験者に指示し、力Ｆ、変位ε をそれぞれ力センサ１４１と磁気センサ１０１，１０２を用いて計測する。そして、これらの計測データと最小二乗法などの数学的手法を用いることで、指タップ力と変位の関係を示す指先剛性関数Ｋ（ε／２）を推定（生成）することができる。

図５Ｂを参照して、指タップ力を合計変位（親指Ｔと人差し指Ｆの変位量の合計）から式（３）を用いて推定する手法について説明する。本手法では、図５Ｂ（ａ）に示す磁気センサ１０１，１０２を用いて計測した指先変位ε（ｔ）から、前記図５Ａで推定（生成）した指先剛性関数を用いて指タップ力Ｆ（ε（ｔ））を算出する。ここで、この力を指タップ力と定義する。つまり、指先変位ε（ｔ）から指先剛性関数を用いて指タップ力Ｆを推定する処理の流れは図５Ｂ（ｂ）のようになる。

図６は、磁気センサを用いて計測した指タップ運動時の指先間距離ｄ（ｔ）の計測例（波形例）である。指タップ運動時、親指Ｔと人差し指Ｆが接触する際に微小な指先変形が起こり、それに伴って接触している指間に指タップ力が発生すると考えられる。指先間距離ｄ（ｔ）は磁気センサ１０１，１０２を用いて計測可能であるため、図６に示すようにｄ（ｔ）が０［ｍ］以下をとる時刻を指タップ力発生時とし、そのときの０［ｍ］からの変位をεと定義する。

＜推定実験＞
本手法の有効性を検証するため、指先剛性関数の推定実験および指タップ力の推定実験を行った。なお、被験者は健常な被験者１名とし、被験者の親指Ｔと人差し指Ｆに磁気センサを装着した。

＜指先剛性関数の推定実験＞
＜実験条件＞
まず、被験者は力センサ１４１を指腹部に変形を生じない程度の力で軽く二指間に挟む。この状態から親指Ｔと人差し指Ｆが平行になるように意識させながら徐々に力を加えさせ、そのとき得られる指先間距離の変位と力を計測した。なお、磁気センサ１０１，１０２、力センサ１４１のサンプリング周波数はそれぞれ１００［Ｈｚ］、２０００［Ｈｚ］とし、試行回数は５回とした。

＜結果＞
図７、図８は、それぞれ計測結果の一例を示す図である。図７のグラフでは、横軸は時間、縦軸は力および指先間距離の変位を示している。図８のグラフでは、横軸は指先間距離の変位、縦軸は力を示している。

図７のグラフを見ると、力と指先間距離の変位とは、それぞれの値の増減のタイミングや度合いが近似していることがわかる。また、図８のグラフを見ると、指先間距離の変位と力の関係は、力の増加時と減少時で特性が少し異なることがわかる。そこで、力の増加時と減少時に分けて５回の試行分の当該関係をプロットしたものを、それぞれ図９の（ａ）と（ｂ）に示す。図９から、指先間距離の変位と力の関係は試行によらずほぼ同様な曲線となることが確認できる。また、計測データが指数関数的に変化していることから、本実施形態では次の式（４）を用いて指タップ力を表現した。
Ｆ（ε）＝α（ｅ^βε−１） ・・・式（４）

ここで、α，βは剛性パラメータで、非線形最小二乗法を用いて決定した。図９の（ａ）と（ｂ）には、式（４）を用いて推定した指先剛性関数（推定曲線）をあわせてプロットしている。また、このとき力センサ１４１で計測した力実測値と、指先間距離の変位から算出した力推定値の関係を図１０の（ａ）と（ｂ）に示す。両者（力実測値と力推定値）の相関係数は力増加時、力減少時でそれぞれ０．９６、０．８８であり、信頼性が高いことがわかる。

＜指タップ力の推定実験＞
＜実験条件＞
次に、被験者に磁気センサ１０１，１０２を装着した状態で１０秒ごとに、力軽く、力少し強く、力強く、計３０秒間、指タップ運動を行わせた。このとき二指が接触する際に生じる指先間距離の変位と前記推定したα，βを用いて指タップ力を計算した。なお、推定に用いるα，βは力増加時の値を用いた（力増加時の値と力減少時の値を両方用いてもよい）。また、同時に、指タップ運動に使う筋肉である第一背側骨間筋（First Dorsal Interosseous muscle：ＦＤＩ）の筋電位を計測した。試行回数は１回とし、磁気センサ、筋電位計測のサンプリング周波数は、それぞれ１００［Ｈｚ］、２０００［Ｈｚ］とした。

＜結果＞
図１１Ａは、指タップ力の推定結果の一例を示す図である。図１１Ａの各グラフは、上から順に、指先間距離、指が接触した際に生じた変位（指接触時の変位）、指タップ力の推定値、全波整流後のＦＤＩ筋電位を示している。図１１Ａの各グラフから、指タップ運動時の指タップ力を大きくすると指先間距離の変位が大きくなり、指タップ力の推定値も大きくなっていることがわかる。また、同様にＦＤＩ筋電位も力の大きさに応じて変化していることが確認できる。なお、図１１Ｂ，１１Ｃおよび１１Ｄは、それぞれ、図１１Ａにおける「力軽く」、「力少し強く」および「力強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。図１１Ａ〜１１Ｄから、磁気センサを用いた変位計測によって、指タップ力の傾向を推定できることが確認できる。

図１２Ａは、指タップ力の推定結果の一例を示す図である。図１２Ａの各グラフは、上から順に、（指先間）距離、（相対）速度、（相対）加速度、および、指タップ力の推定値、を示している。図１２Ｂ，１２Ｃおよび１２Ｄは、それぞれ、図１２Ａにおける「力軽く」、「力少し強く」および「力強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。

この図１２Ａ〜１２Ｄに示すような各グラフと同様のグラフを実際の検査時に生体検査装置１０８の表示部１２４に表示すれば、（指先間）距離、（相対）速度、（相対）加速度、および、指タップ力の推定値の時間的変化の具合を視認することができる。また、その表示の際、例えばそのときの指タップ力の推定値の平均値、健常者の指タップ力の平均値、脳神経疾患患者の指タップ力の平均値などの数値を合わせて表示してもよい。さらに、被験者のＩＤ（IDentification）、氏名、性別、年齢、検査日などを合わせて表示してもよい。

このように、本実施形態の生体検査システムＳによれば、磁気センサ１０１，１０２から得られた情報に基づき二指間距離を計算し、その計算した二指間距離のうちの前記二指の変形による変位量を示す情報と、所定の指先剛性関数（式（４））と、を用いて演算することで指タップ力を算出および表示することができる。そして、医師などの検査者は、表示された指タップ力などの情報を見ることで、指タップ運動における二指の動きだけでなく、指タップ力も考慮して、脳神経疾患か否かなどを高精度で判断することができる。また、被験者は、表示された指タップ力などの情報を見ることで、リハビリの励みなどとすることができる。

また、所定の指先剛性関数として、指タップ運動における二指の開動作時と閉動作時とで別々の関数（の係数）を用いるのが好ましいが、二指の開動作時の関数（の係数）だけを用いてもほぼ同等の精度を得ることができる。
さらに、所定の指先剛性関数を、指数関数を含む関数とすることで、力の推定値を実測値により近づけることができると考えられ、指タップ力の推定精度を高めることができる。
また、指タップ運動の検出に磁気センサを用いることで、加速度センサなどを用いた場合に比べて、体全体の動きなどによるノイズの影響を受けにくいというメリットがある。

以上で、本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、脳神経疾患の検査だけでなく、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。

本実施形態の生体検査システムの全体構成図である。 本実施形態において、磁気センサを被験者の片手に装着した様子を示す説明図である。 被験者が親指と人差し指とによってキャリブレーションブロックを把持した状態の斜視図である。 被験者の指タップ運動から得られる情報の例を示す図である。 本実施形態における指タップ力の推定方法の概要の説明図である。 本実施形態における指タップ力の推定方法の概要の説明図である。 磁気センサを用いて計測した指タップ運動時の指先間距離の計測例（波形例）である。 計測結果の一例を示す図である。 計測結果の一例を示す図である。 力の増加時と減少時に分けて５回の試行分の指先間距離の変位と力の関係をプロットした図である。 力センサで計測した力実測値と、指先間距離の変位から算出した力推定値の関係を示す図である。 指タップ力の推定結果の一例を示す図である。 図１１Ａにおける「力軽く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。 図１１Ａにおける「力少し強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。 図１１Ａにおける「力強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。 指タップ力の推定結果の一例を示す図である。 図１２Ａにおける「力軽く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。 図１２Ａにおける「力少し強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。 図１２Ａにおける「力強く」の時間帯の一部についての各グラフの拡大図である。

符号の説明

１０１ 磁気センサ
１０２ 磁気センサ
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
１２１１ 指先変位算出手段
１２１２ 指タップ力推定手段
１３１ キャリブレーションブロック
１４１ 力センサ
Ｓ 生体検査システム
Ｔ 親指
Ｆ 人差し指

Claims (3)

1. 被験者の片手の二指の開閉動作である指タップ運動における、前記二指の間の距離、前記二指の相対速度、前記二指の相対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検出手段から前記運動情報を入力する入力部と、
   前記入力部を介して入力した運動情報に基づいて、前記指タップ運動において二指が接触する際の押圧力である指タップ力を算出する処理部と、
   前記指タップ力と前記二指の変形による変位量との関係を示す所定の指先剛性関数を記憶した記憶部と、
   を有する生体検査装置における指タップ力の推定方法であって、
   前記処理部は、
   前記検出手段から前記入力部を介して入力した運動情報に基づき、前記二指の間の距離を取得または計算し、
   前記取得または計算した二指の間の距離のうちの前記二指の変形による変位量を示す情報を取得または計算し、
   前記取得または計算した変位量を示す情報に、前記記憶部から読み出した前記所定の指先剛性関数を適用することで前記指タップ力を算出する
   ことを特徴とする指タップ力の推定方法。
2. 前記所定の指先剛性関数として、前記指タップ運動における二指の開動作時と閉動作時とで別々の関数が用いられることを特徴とする請求項１に記載の指タップ力の推定方法。
3. 前記所定の指先剛性関数は、指数関数を含む関数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の指タップ力の推定方法。
   

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