(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の波長（λ1）の光波を放射する第１の光源（５）と、第２の波長（λ2）の光波を放射する第２の光源（６）と、皮膚及び血管の組織により反射される光を検出して、測定信号をマイクロコントローラ・ユニット（３）に提供する光検出器（７）とを備えた脈拍測定装置（１）によって脈拍を求める方法であって、
前記第１及び第２の波長は異なり、且つ、前記第１の波長の光波がヒトの脈拍及び体動に反応し、前記第２の波長の前記光波が体動に反応するように定められ、
前記第１（５）及び第２（６）の光源から前記第１の波長（λ1）及び前記第２の波長（λ2）の光波を生成して、前記ヒトの皮膚の方向へ放射し、
前記皮膚及び血管の組織により反射された前記第１及び第２の波長の前記光波を検出してそれぞれの電気測定信号Ａ及びＢを提供し、
前記第１の波長に関して測定された信号Ａと前記第２の波長に関して測定された信号Ｂとの間の依存性を考慮したスペクトル・コヒーレンス関数γに基づいて、少なくとも１つの非コヒーレント・パワー・スペクトルを、
【数１】
0005466115.tif 000010
によって計算するステップであって、ここで、
【数２】
0005466115.tif 000011
は、前記検知した光波の前記第１の波長に関する測定信号Ａの平均フーリエ・パワー・スペクトルであり、γ2は０と１の間であって、
【数３】
0005466115.tif 000012
であり、さらに、
【数４】
0005466115.tif 000013
が、前記測定信号Ｂの平均フーリエ・パワー・スペクトルであるとともに、
【数５】
0005466115.tif 000014
が、信号Ａと信号Ｂの交差フーリエスペクトルの平均である、
少なくとも１つの非コヒーレント・パワー・スペクトルを計算するステップと、
前記非コヒーレント・パワー・スペクトルによって前記脈拍を求めるステップと、
を備えることを特徴とする脈拍を求める方法。
【請求項２】
【数６】
0005466115.tif 000015
を使用して、スペクトル・コヒーレンス関数γに基づいて少なくとも１つのコヒーレント・パワー・スペクトルを計算し、
前記コヒーレント・パワー・スペクトルによってヒトの体動の周波数を求める、
ことを特徴とする請求項１に記載の脈拍測定装置によってヒトの脈拍及び体動を求める方法。
【請求項３】
２つの波長の光波を生成するために前記光源（５、６）を交互に切り替える、
ことを特徴とする請求項１に記載の脈拍を求める方法。
【請求項４】
前記光源（５、６）が、定められた期間中に経時的に交互に不連続的にスイッチオンされ、前記光源の個々の交互の活性化の間に前記光源がスイッチオフされる時間間隔が設けられる、
ことを特徴とする請求項３に記載の脈拍を求める方法。
【請求項５】
前記光源（５、６）がスイッチオフされた時に前記光検出器（７）により検出される前記光の平均値が、前記マイクロコントローラ・ユニットにおける前記周波数領域への変換前の前記時間領域内で連続して差し引かれる、
ことを特徴とする請求項４に記載の脈拍を求める方法。
【請求項６】
前記脈拍測定装置（１）が、前記脈拍測定を行うように定められた測定期間中に手動又は自動で動作開始に設定される、
ことを特徴とする請求項３から請求項５の１項に記載のヒトの脈拍を求める方法。
【請求項７】
前記脈拍測定装置（１）が、個々の定められた測定時間よりも桁違いに大きくプログラムされた時間間隔により自動で動作開始に設定される、
ことを特徴とする請求項６に記載の脈拍を求める方法。
【請求項８】
請求項１から請求項７の１項に記載の方法を実施するための脈拍測定装置（１）であって、
第１の波長（λ1）の光波を放射するための第１の光源（５）と、第２の波長（λ2）の光波を放射するための第２の光源（６）と、前記皮膚及び血管の組織により反射される光を検知して、マイクロコントローラ・ユニット（３）に測定信号を提供するための光検出器（７）とを含む光検出ユニット（２）を備え、前記マイクロコントローラ・ユニット（３）が、
前記非コヒーレント・パワー・スペクトルによって前記ヒトの脈拍を求めるために、前記光検出器により提供される前記第１の波長に関する前記測定信号と前記第２の波長に関する前記測定信号とを使用することによって少なくとも１つの非コヒーレント・パワー・スペクトルを計算できる少なくとも１つの処理ユニット（９）を含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項９】
前記マイクロコントローラ・ユニット（３）が、前記マイクロコントローラ・ユニットを動作開始に設定するための命令と、前記ユニットに特有の構成パラメータと、前記光検出器により提供され前記処理ユニットにより処理される前記デジタル測定信号に関するデータとを記憶するメモリ手段（１１、１２）を備え、前記処理ユニット（９）が、前記コヒーレント・パワー・スペクトルによって前記ヒトの体動の周波数を求めるために、少なくとも１つのコヒーレント・パワー・スペクトルを計算することができる、
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記マイクロコントローラ・ユニット（３）により制御されるディスプレイ・セル（４）を備え、該ディスプレイ・セルが、前記脈拍に関する情報及び／又は前記装置を携行するヒトの体動に関する情報を表示することができる、
ことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記マイクロコントローラ・ユニット（３）が、前記光検出器（７）によって提供される前記測定信号を前記処理ユニット（９）によって処理するためにデジタル変換するためのアナログ／デジタル・コンバータ（８）と、エレクトロルミネセントダイオードである個々の光源（５、６）の活性化を前記処理ユニットからの制御信号に基づいて交互に制御するための少なくとも１つのデジタル／アナログ・コンバータ（１０）と、
を含むことを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
第１及び第２の光源（５、６）が、携帯用電子計器のケースの底面を通じて光波を提供するように前記ケース内に配置され、前記ケースの底面の開口部又は透明部を通じて前記光波の反射波を検知するために光検出器（７）が設けられた、
ことを特徴とする請求項８から請求項１１の１項に記載の脈拍測定装置を含む携帯用電子計器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈拍を測定する方法に関する。この方法は、ヒトが携行する脈拍測定装置によって抽出された有用な信号に基づいてヒトの心拍すなわち心臓の鼓動を測定できるようにする。このために、特に脈拍測定装置が、２つの異なる波長の光波を使用する。
【０００２】
同様に、本発明は、この方法を実施するための、２つの異なる波長の光波によって脈拍を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
心拍を定める血管の容積の変調を光学的に測定するには、ヘモグロビンが特定の波長において他の組織よりも多くの光を吸収するという事実を考慮する必要がある。このために、異なる波長の２つの光ビームを使用して、特に心拍すなわち心臓の鼓動を測定することが知られている。
【０００４】
従って、オキシメータについて記載する米国特許第４，７７０，１７９号を引用することができる。このオキシメータは、ヒトの血管を照射するために第１の赤色ＬＥＤダイオード及び第２の赤外線ＬＥＤダイオードを使用し、また反射光を検知するためのフォトダイオードなどの光受容体を使用する。このオキシメータでは、ヒトの運動（体動）で光学信号が変調を受けることにより、これが該光学信号の大きな誤差原因となることが観察される。この変調は、血液による光吸収の変調よりも数桁大きい場合があり、これがこのようなオキシメータの不利点である。この理由により、このようなオキシメータは、血管容積の変調、すなわち心拍を正確に求めるためにヒトの体動を考慮に入れることができない。
【０００５】
同じ関連で、脈拍を制御するための装置について記載するフランス国特許ＦＲ  ２  ５１１  ５９４号を引用することができる。この装置は、２つの赤外線ＬＥＤダイオードと、例えばスポーツマンの運動時の心臓の鼓動を測定するための光検出器とを含む。しかしながら、運動中のヒトの脈拍測定と静止中のヒトの脈拍測定とを正確に区別することはできない。同様に、脈拍測定に影響を与えることができるようにするために、ヒトの運動による信号の変調よりも血液による吸収の方が波長が選択的であるという事実が考慮されていない。さらに、脈拍測定にとって別の誤差原因となる周囲光の影響を抑制するためのことが何も講じられていない。
【０００６】
ヒトの運動（体動）に関する脈拍測定の問題の１つの解決法が、米国特許出願ＵＳ  ２００５／００７５５５３号に提案されている。この特許出願には、心拍及び神経系の機能などの生体情報を管理する方法及び腕時計のような携帯装置が記載されている。腕時計は、緑色のＬＥＤダイオードと、赤外線ＬＥＤダイオードと、交互に切り替えられるＬＥＤダイオードから放射され、皮膚及び血管により反射される光を検知するためのフォトダイオードとを有するセンサ装置と、このセンサ装置を制御するためにセンサ装置に接続されたマイクロコントローラ・ユニットとを含む。緑色光波が、脈拍及び体動を検出するための信号を得ることを可能にする一方で、赤外線光波は、基本的に時計を着用したヒトの運動から生じる信号を得ることを可能にする。
【０００７】
マイクロコントローラ・ユニットは、センサ装置のアナログ／デジタル・コンバータからデジタル信号を受け取る。このユニットは、緑色及び赤外線光波から受け取ったデジタル信号の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。フーリエ・スペクトルを規格化(standardisation) した後、体動の影響を取り除いてヒトの脈拍を計算できるようにするために、緑色光波のスペクトルから赤外線光波のスペクトルを差し引く。しかしながら、光波のフーリエ・スペクトルを差し引く操作の後、体動の影響を完全に除去できるようにするために光波の強度をうまく適合させる必要があり、これが不利点となる。さらに、脈拍測定を行う際に高い電気消費量が観察され、これも別の不利点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４，７７０，１７９号
【特許文献２】フランス国特許ＦＲ  ２  ５１１  ５９４号
【特許文献３】米国特許出願ＵＳ  ２００５／００７５５５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、脈拍測定装置によって心拍を求める技術を提供することにより上述した先行技術の不利点を修正することであり、この結果、生成及び検知された光波の強度に依存することなく脈拍を容易に求められる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的は、次の方法によって達成される。すなわち、
第１の波長（λ1）の光波を放射する第１の光源と、第２の波長（λ2）の光波を放射する第２の光源と、皮膚及び血管の組織により反射される光を検出して、測定信号をマイクロコントローラ・ユニットに提供する光検出器とを備え、
前記第１及び第２の波長は異なり、且つ、前記第１の波長の光波がヒトの脈拍及び体動に反応し、前記第２の波長の前記光波が体動に反応するように定められており、
前記第１の光源及び第２の光源が、前記第１の波長（λ1）及び前記第２の波長（λ2）の光波を生成して、前記ヒトの皮膚の方向へ放射し、前記光検出器が、前記皮膚及び血管の組織により反射された前記第１及び第２の波長の前記光波を検出してそれぞれの電気測定信号を提供する、
脈拍測定装置によって心拍を求める方法であって、
前記第１の波長に関する前記測定信号と前記第２の波長に関する前記測定信号との間の依存性を考慮したスペクトル・コヒーレンス関数γに基づいて、少なくとも１つの非コヒーレント・パワー・スペクトルを計算するステップであって、
【数１】
0005466115.tif 000002
を前記検知した光波の前記第１の波長に関する前記測定した信号の平均フーリエ・パワー・スペクトルとし、γ2は０と１の間であるとして、
【数２】
0005466115.tif 000003
により、少なくとも１つの非コヒーレント・パワー・スペクトルを計算するステップと、
前記非コヒーレント・パワー・スペクトルによって前記心拍を求めるステップと、
を備える
ことを特徴とする心拍を求める方法。
【００１１】
心拍を求める方法の具体的なステップは、従属請求項２〜従属請求項７に記載されている。
【００１２】
本発明による方法の１つの利点は、検出器が提供する測定信号に適用されるスペクトル・コヒーレンス関数が計算されるという事実にある。このコヒーレンス関数により、ヒトの心拍の寄与と体動の寄与を効果的に区別できるようになる。このようにして、このコヒーレンス関数から平均非コヒーレント・パワー・スペクトルを求め、ここから有用な脈拍信号を容易に抽出することができる。従って、もはや検出器により検知される光強度の差分を正確に調節する必要はない。
【００１３】
本発明による方法の別の利点は、平均コヒーレント・パワー・スペクトルに基づいてヒトの運動に関する有用な信号を抽出することが同様に可能であるという事実にある。このようにして、この平均コヒーレント・パワー・スペクトルによりヒトの運動の周波数を求めることができる。
【００１４】
この目的のために、同様に本発明は、独立請求項８に定める特徴を含む、心拍を求める方法の実行に適した脈拍測定装置にも関する。
【００１５】
脈拍測定装置の特定の実施形態を従属請求項９〜従属請求項１１に定める。
【００１６】
この目的のために、同様に本発明は、独立請求項１２の特徴を含む、脈拍測定装置を備えた腕時計のような携帯用電子計器にも関する。
【００１７】
心拍を測定する方法及びこれを実施するための装置の目的、利点及び特徴を、以下の本発明の少なくとも１つの実施形態の説明において図面とともにより明確に示す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明による方法を実施するための脈拍測定装置の様々な構成要素のブロック図である。
【図２】装置の着用者の体動を伴わない、本発明による脈拍測定装置の光検出器により検知された２つの波長を含む信号の時間グラフである。
【図３】装置の着用者の体動を伴う、本発明による脈拍測定装置の光検出器により検知された２つの波長を含む信号の時間グラフである。
【図４】装置の着用者の体動を伴う、本発明による脈拍測定装置の光検出器により検知された２つの波長を含む信号のフーリエ・スペクトルを示すグラフである。
【図５】本発明による脈拍測定装置の光検出器により検知された信号の体動を伴うコヒーレントなフーリエ・パワー・スペクトルを示すグラフである。
【図６】本発明による脈拍測定装置の光検出器により検知された信号の体動を伴う非コヒーレントなフーリエ・パワー・スペクトルを示すグラフである。
【図７】光源により生成された光パルス、及び本発明による脈拍測定装置の光検出器及びアナログ／デジタル・コンバータによって得られた測定値の時間グラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下の説明では、当業者に周知の脈拍測定装置の全ての要素、特に検出された光波とともにデジタル信号を処理するためのマイクロコントローラ・ユニットについては簡略化した態様でのみ示す。この脈拍測定装置を、腕時計又は携帯電話又はバッジ又は別の計器のような、着用者の皮膚と接触することができる携帯用電子計器に統合することができる。
【００２０】
図１には脈拍測定装置１を示している。この装置は、２つのエレクトロルミネセントＬＥＤダイオード５及び６などの２つの光源と、少なくとも１つのフォトダイオードを含む光検出器７とから大まかに構成される光検出ユニット２を備える。各ＬＥＤダイオードは、異なる波長の光波を放射する。第１のＬＥＤダイオード５は、好ましくは緑色の範囲にある第１の波長λ1の光波を生成し、一方第２のＬＥＤダイオード６は、好ましくは赤色又は赤外線の範囲にある第２の波長λ2の光波を生成する。
【００２１】
脈拍測定装置１はまた、マイクロコントローラ・ユニット３及びディスプレイ・セル４も含む。このディスプレイ・セルは、ユニットのデータ及び制御バス３０によってマイクロコントローラ・ユニット３に接続され、このデータ及び制御バス３０は、同様にマイクロコントローラ・ユニット３の様々な構成要素を接続する。ディスプレイ・セル４は、ユーザが要求した際に脈拍測定に関する情報を表示できるように、例えば液晶装置又は別の種類であってもよい。マイクロコントローラ・ユニットにより制御されるディスプレイ・セルは、脈拍測定に関する情報を脈拍測定中に継続して、又は脈拍測定後のあらゆる時点でメモリ手段に記憶した後に表示することができる。このようにして、複数の脈拍値を記憶して、要求時にディスプレイ・セルに表示することができる。
【００２２】
マイクロコントローラ・ユニットは、電源を含み、それは脈拍測定装置の全ての構成要素に給電を行うためのバッテリ１３のようなものと定義される。このマイクロコントローラ・ユニットはまた、プロセッサなどの処理ユニット９により与えられるデジタル指令に従って、個々のＬＥＤダイオード５及び６にそれぞれ活性化信号を提供するためのデジタル／アナログ・コンバータ１０も含む。同様に、マイクロコントローラ・ユニットは、光検出器７により検知された測定信号を受け取るとともに処理ユニット９における演算の処理に向けてこれらをデジタル変換するためのアナログ／デジタル・コンバータ８を含む。マイクロコントローラ・ユニットは、例えばＲＯＭ型メモリ１２及びＲＡＭ型メモリ１１のようなものと定義されるメモリ手段も含む。ＲＯＭメモリ１２は、マイクロコントローラ・ユニットを動作させるための全ての命令及び特定の構成パラメータを含む。ＲＡＭ型メモリ１１は、特に脈拍測定装置の動作中に、光検出器７により提供され処理ユニット９で処理されるデジタル信号から得られるパラメータを記憶することが意図されている。
【００２３】
マイクロコントローラ・ユニット３は、図示しない水晶共振器に従う図示しない発振器ステージを含み得る。腕時計内で使用する場合、前記マイクロコントローラ・ユニットは発振器ステージの一部を含むことができ、これは前記時計の時間基準を目的とするものである。この場合、この発振器ステージには、マイクロコントローラ・ユニット３の処理ユニット９によって処理される全ての演算にクロック信号を提供するための複数のディバイダが設けられる。
【００２４】
所定の測定期間における脈拍測定装置１の通常動作中、ＬＥＤダイオード５及び６は、処理ユニット９の制御により、交互に不連続的に、繰り返してスイッチオンされる。第１の波長λ1の光波を提供する第１のＬＥＤダイオード５は、所定期間連続してスイッチオンされる。第２の波長λ2の光波を提供する第２のＬＥＤダイオード６は、（第１のＬＥＤダイオードの活性化期間にほぼ一致する）所定期間連続してスイッチオンされる。ＬＥＤダイオードの一方がスイッチオンされると、他方のＬＥＤダイオードはスイッチオフされ、この逆もまた同様であるが、双方のＬＥＤダイオードが共にスイッチオフとなる時間間隔が存在している。
【００２５】
非限定的な例として、光源により生成される光波、及び光検出器及びアナログ／デジタル・コンバータによる測定信号の時間グラフを図７に示す。ＬＥＤダイオードは、交互に不連続的に繰り返してスイッチオンにされる。所定期間Ｔpulse中、第１のダイオードＬＥＤ１がスイッチオンされる。ここでＴpulseは約２０μｓとすることができる。第１のダイオードＬＥＤ１がスイッチオフされてから例えば約２０μｓの中断期間Ｔintの後、第２のダイオードＬＥＤ２がスイッチオンされる。第２のダイオードＬＥＤ２の活性化期間は、第１のダイオードＬＥＤ１の活性化期間と同様である。各ＬＥＤダイオードの光パルスは、１ｍｓ程度である周期Ｔcycleの後に発生される。検知される第１のダイオードＬＥＤ１、周囲光、及び第２のダイオードＬＥＤ２の光波の測定は、２０μｓ程度である所定測定期間Ｔmesに行われるが、これには各ＬＥＤダイオードの活性化から１０μｓの時間シフトＴdｍが伴う。
【００２６】
特に図７に示す時間変調の代わりに、周波数の変調も生じ得ることに留意されたい。この場合、第１のダイオードＬＥＤ１の信号は、約６００Ｈｚの周波数で放射されて検出され、第２のダイオードＬＥＤ２の信号は、約９００Ｈｚの周波数で放射されて検出される。これにより、周波数の変調及び復調が生じる。
【００２７】
心拍を求める方法では、脈拍測定装置１を、携帯用電子計器内に配置されたボタンなどの外部指令によって動作開始に設定することができる。同様に、脈拍測定装置を、自動プログラミングによって動作開始に設定することもできる。これらの状態では、ヒトの脈拍測定及び体動頻度の計算が、互いに十分に間隔を開けたプログラムした期間内に行われることが必要となる場合がある。
【００２８】
通常緑色である第１の波長λ1は、通常赤色である第２の波長λ2に比べて、より大きなヘモグロビンによる光吸収に対応するように選択される。ヘモグロビンによって一部が反射及び／又は吸収された光波を検知した光検出器７からの測定信号が記録される。詳細にはＲＡＭメモリ１１内に行われるこの記録は、アナログ／デジタル・コンバータ８によって測定信号をデジタル化した直後に行うことができる。この記録は、２つの光源がスイッチオフになる時間間隔を考慮しながら連続的に行われる。
【００２９】
中断時間中は、詳細には、処理ユニット９が光検出器７によって検知される周囲光を考慮する。これにより、脈拍測定中の周囲光の影響を除去できるようになる。この目的のために、周波数領域に変換する前の時間領域において、光源５及び６がスイッチオフされたときに検出される光、すなわち検出される周囲光の平均値を連続的に差し引くことができる。同様に、フーリエ周波数領域で２つの波長λ1及びλ2の光波のスペクトルから周囲光のスペクトルを差し引くことが想像できる。
【００３０】
なお、データ及び制御バス３０により、構成パラメータＥｘｔを外部から提供することができる。詳細には、データ及び制御バス３０により、測定情報Ｉ／Ｆを再び脈拍測定装置１の外部へ送信することもできる。
【００３１】
本発明の心拍を求める方法は、詳細にはプロセッサとすることができる処理ユニット９においてスペクトル・コヒーレンス関数を使用することができる。この方法により、脈拍測定装置１を使用して有用な脈拍信号を抽出できる。この関数は、周波数領域での２つの信号Ａ，信号Ｂ間の依存度の尺度である。２つの信号Ａ及び信号Ｂは、光検出器により提供される２つの信号であると考えることができる。これらの信号Ａ及び信号Ｂは、検知された第１の波長λ1の光波、及び検知された第２の波長λ2の光波にそれぞれ対応する。信号Ａ及び信号Ｂのフーリエ・スペクトルの時間平均に基づいて関数γが計算される。この関数γは、２つの信号間に関係が存在しない０と、完全な直線関係が存在する１との間の値をとる。この関数γは、以下の関数：
【００３２】
【数３】
0005466115.tif 000004
【００３３】
により定義され、ここで、
【００３４】
【数４】
0005466115.tif 000005
及び
【数５】
0005466115.tif 000006
【００３５】
は、それぞれ信号Ａ及び信号Ｂのパワー・スペクトルであり、
【００３６】
【数６】
0005466115.tif 000007
【００３７】
は、信号Ａ及び信号Ｂの交差フーリエ・スペクトルの平均値である。
【００３８】
通常、スペクトル・コヒーレンス関数γを使用して、コヒーレントなスペクトル・パワーが次式で求められる。
【００３９】
【数７】
0005466115.tif 000008
【００４０】
これは、非コヒーレント部分の影響を受けない２つの信号Ａおよび信号Ｂ間のコヒーレントな部分を表しており、基本的にノイズによって表される。このスペクトル関数γを使用して、システムの信号／ノイズ比であるＳ／Ｎ＝γ2／（１−γ2）を計算することもできる。
【００４１】
本発明の方法では、及び上述したように、２つの信号Ａ及び信号Ｂは、波長λ1及びλ2に対する応答であると考えられる。体動の寄与は、信号Ａ及び信号Ｂ中に示され、従って、フーリエ・スペクトルのコヒーレントな部分を表す。信号Ａに本質的に含まれる、脈拍による光学信号の変調は、信号Ｂのスペクトルの一部分に対する、信号Ａのスペクトルの非コヒーレントな部分を表す。従って、脈拍に関するほとんどの情報を含む関数は、次式によって与えられる非コヒーレントなスペクトル・パワーである。
【００４２】
【数８】
0005466115.tif 000009
【００４３】
この関数から、マイクロコントローラ・ユニット３は、詳細にはプロセッサにより、有用な信号すなわちヒトの脈拍を求める脈拍周波数を、抽出する必要がある。
【００４４】
体動に関する変調が存在する際の脈拍を求める方法は、光の波長の関数としての組織の反応差に基づくものであるが、この方法を使用することも同様に想定できている。この測定方法は、最新技術において行われるように、λ1及びλ2の２つの波長のスペクトル間のフーリエ領域において規格化因子を使用することができる。これを行うために、フーリエスペクトルの上限周波数におけるλ1及びλ2のスペクトル間の規格化因子が計算され、この場合、スペクトル成分は体動に関する信号の変調に左右される。規格化因子は、２つの周波数（典型的には６Ｈｚ及び１０Ｈｚ）の範囲にあるスペクトルのＲＭＳ値とすることができる。
【００４５】
規格化が行われると、第１の波長λ1のスペクトルから第２の波長λ2のスペクトルが差し引かれる。この２つの波長にとって、体動を介した光学信号の変調は同様のものである。従って、振動又は体動に起因するスペクトルの主要部分が減算により除去される。決定的な方法ではないが、この減算により変調信号の振幅が減少する。第１の波長λ1の方が第２の波長λ2よりも脈拍による光学信号の変調が１０倍大きい例では、減算を行った後の脈拍信号の減少はわずか１０％となる。
【００４６】
経時的に検知される信号の形状、及び脈拍測定装置により計算されるスペクトルをより良く理解するために、以下に示す図２〜図６を参照することができる。
【００４７】
まず図２には、２つのＬＥＤダイオードにより第１の波長λ1（Ａ）及び第２の波長λ2（Ｂ）で放射された光波から得られる、光検出器により検知された経時的な信号Ａ及び信号Ｂを示している。なお、このグラフでは、光検出器により検知された第１の波長に関する信号を太線で、前記装置の携行者が運動していないときに光検出器により検知された第２の波長に関する信号を破線で示している。
【００４８】
通常、これらの信号は、この脈拍測定に使用されるＬＥＤダイオードが交互に不連続に活性化され、経時的に相互に入れ替わる。緑色の第１の波長の信号は脈拍に反応するが、第２の波長λ2の光波では変動がほとんど観察されないため、第１の波長λ1の光波による、すなわち２秒間に約３周期（１．５Ｈｚ）の脈拍のみが示されている。
【００４９】
図３には、装置の着用者が運動しているときに、主に２つのＬＥＤダイオードによって放射された光波から得られる、光検出器により検知された経時的な信号Ａ及び信号Ｂを示している。これらの光波は、光検出器によって検知される前にヘモグロビンにより反射及び／又は吸収される。ここでは、光検出器により提供される前記信号Ａ及び信号Ｂ上に示される脈拍が極めてはっきりしていないことに留意されたい。
【００５０】
図４には、２つの検知された波長の光波に基づいて光検出器により提供される信号Ａ及び信号Ｂのフーリエ・スペクトルを示している。信号Ａ及び信号Ｂのフーリエ・スペクトルは、一定の時間領域における信号Ａ及び信号Ｂの関数として取得され、これを図３に示すように記録した。図４では、体動による寄与が信号Ａ及び信号Ｂの約３．２Ｈｚに存在するのに対し、脈拍は約１．３Ｈｚに存在し、第１の波長の信号Ａに関してのみ見ることができる。
【００５１】
図５には、検知された２つの波長の光波に基づいて光検出器により提供された信号Ａ及び信号Ｂのコヒーレントなフーリエ・パワー・スペクトルのみを示している。このコヒーレント・パワー・スペクトルは、図３に示すような時間領域の信号Ａ及び信号Ｂの関数として得られる。
【００５２】
最後に図６には、検知された２つの波長の光波に基づいて光検出器により提供された信号Ａ及び信号Ｂの非コヒーレントなフーリエ・パワー・スペクトルのみを示している。この非コヒーレント・パワー・スペクトルは、図３に示すような時間領域の信号Ａ及び信号Ｂの関数として得られる。
【００５３】
図５及び図６では、体動及び脈拍の寄与が明確に差別化されることが立証された。約３．２Ｈｚにおける体動の成分は、図５のコヒーレント・スペクトルのみに明確に現れ、約１．３Ｈｚの脈拍成分は、図６の非コヒーレント・スペクトルのみに明確に現れる。これらの状態では、マイクロコントローラ・ユニットの処理ユニットが、図６に示す非コヒーレント・パワー・スペクトルから有用な心拍信号を直接抽出することは容易である。当然ながら、同様に前記処理ユニットを適所に配置して、図５に示すようなコヒーレント・パワー・スペクトルに基づいて、前記脈拍測定装置の携行者の体動の周波数を求めることができる。
【００５４】
上述した説明から、当業者であれば、特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなく本方法及び脈拍測定装置のいくつかの変形例を設計することができる。２つの光源を同時にスイッチオンして、光検出器のレベルで波長選択を行うことが想像できる。脈拍測定装置を腕時計に一体化して、着用者の皮膚と直接接触する時計のケースの底部側に光源及び光検出器を配置することができる。光波の放射及び反射光波の検知は、ケースの底部の１又はそれ以上の開口部又は透明部分を通じて行われる。
【符号の説明】
【００５５】
１  脈拍測定装置；  ２  光検出ユニット；  ３  マイクロコントローラ・ユニット；  
４  ディスプレイ；  ５  ＬＥＤ１；  ６  ＬＥＤ２；  ７  光検出装置；  
８  Ａ／Ｄコンバータ；  ９  ＣＰＵ；  １０  Ｄ／Ａコンバータ；  １１  ＲＡＭ；  １２  ＲＯＭ；  １３  バッテリ；  ３０  データ及び制御バス。
【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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