(57)【要約】【課題】被験者の脈波を精度良く測定することのできる脈波センサを提供する。【解決手段】脈波センサ１は、発光部から生体２に光を照射して生体２内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部１１と、光センサ部１１を担持する本体部１０ａと、本体部１０ａに取り付けられて生体２に巻き回されるベルト２０と、光センサ部１１と本体部１０ａとの間に設けられた緩衝部材１０ｃと、を有する。【選択図】図１８
2014008310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、
前記光センサ部を担持する本体部と、
前記本体部に取り付けられて前記生体に巻き回されるベルトと、
前記光センサ部と前記本体部との間に設けられた緩衝部材と、
を有することを特徴とする脈波センサ。
【請求項２】
前記光センサ部が搭載されるプリント配線基板をさらに有し、
前記緩衝部材は、前記プリント配線基板と前記本体部との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の脈波センサ。
【請求項３】
前記光センサ部の周囲に設けられて前記生体と密着する密着部材をさらに有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の脈波センサ。
【請求項４】
前記密着部材は、前記光センサ部との間に隙間を空けて設けられていることを特徴とする請求項３に記載の脈波センサ。
【請求項５】
前記プリント配線基板の表面及び裏面の少なくとも一方を被覆する保護部材をさらに有することを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項６】
前記密着部材及び前記保護部材の少なくとも一方は、黒色であることを特徴とする請求項５に記載の脈波センサ。
【請求項７】
前記ベルトと前記プリント配線基板は、互いに接触しない程度の隙間を空けて前記本体部に取り付けられていることを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項８】
前記本体部は、低重心構造とされていることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項９】
前記光センサ部の出力信号にフィルタ処理を施すフィルタ部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１０】
前記フィルタ部は、前記光センサ部の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路を有することを特徴とする請求項９に記載の脈波センサ。
【請求項１１】
前記バンドパスフィルタ回路は、０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路であることを特徴とする請求項１０に記載の脈波センサ。
【請求項１２】
発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、
前記発光部を外来光よりも高い輝度でパルス駆動させるパルス駆動部と、
前記光センサ部の出力信号に検波処理を施して脈波信号を抽出するフィルタ部と、
を有することを特徴とする脈波センサ。
【請求項１３】
前記受光部の波長特性は、前記発光部の波長特性と合致するように設計されていることを特徴とする請求項１２に記載の脈波センサ。
【請求項１４】
前記パルス駆動部は、１／１０〜１／１００のデューティで前記発光部をパルス駆動させることを特徴とする請求項１２または請求項１３に記載の脈波センサ。
【請求項１５】
前記フィルタ部は、
前記光センサ部の出力信号に検波処理を施す検波回路と、
前記検波回路の出力信号を増幅する第１増幅回路と、
前記第１増幅回路の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路と、
前記バンドパスフィルタ回路の出力信号から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、
前記ローパスパスフィルタ回路の出力信号を増幅する第２増幅回路と、
を有することを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１６】
前記バンドパスフィルタ回路は、０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路であることを特徴とする請求項１５に記載の脈波センサ。
【請求項１７】
前記ローパスフィルタ回路は、１．４５Ｈｚのカットオフ周波数を持つ１次のＣＲローパスフィルタ回路であることを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の脈波センサ。
【請求項１８】
前記フィルタ部は、電源電圧を分圧して中間電圧を生成する中間電圧生成回路を有し、前記検波回路、前記第１増幅回路、前記バンドパスフィルタ回路、前記ローパスフィルタ回路、及び、前記第２増幅回路は、いずれも、前記中間電圧を基準電圧として動作することを特徴とする請求項１５〜請求項１７のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１９】
前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属することを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の脈波センサは、被験者の指先などに赤外光を照射する発光部と、生体内を透過した赤外光の強度を検出する受光部と、を用いて脈波の測定を行う構成とされていた。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
【０００４】
また、従来より、被験者の脈拍から睡眠状態を検出する技術が提案されている（例えば特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２１２０１６号公報
【特許文献２】国際公開第２００２／０６２２２２号パンフレット
【特許文献３】特開２００３−７９５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の脈波センサは、基本的に被験者の安静時における脈波を測定するものであり、被験者の運動時における脈波を精度良く測定することは困難であった。
【０００７】
また、被験者の指先で脈波の測定を行う従来構造では、脈波の測定中に脈波センサが指先から脱落しないように、被験者の行動を制約する必要があった。また、指先での脈波測定は、被験者の動きに起因するノイズの影響を受けやすいという問題もあった。
【０００８】
また、従来の脈波センサは、基本的に屋内で脈波を測定するものであり、屋外で脈波を精度良く測定することは困難であった。
【０００９】
また、従来の睡眠センサは、単一の生体情報（脈拍など）から被験者の睡眠状態を検出するものであり、その検出精度にはさらなる改善の余地があった。また、従来の睡眠センサは、あくまで単体で機能するものであり、睡眠センサを用いた体調管理システムや家電制御システムの構築を実現し得るものではなかった。
【００１０】
本明細書中に開示された種々の発明の一つは、被験者の脈波を精度良く測定することのできる脈波センサを提供することを目的とする。
【００１１】
また、本明細書中に開示された種々の発明の一つは、より実用的で利便性の高い睡眠センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本明細書中に開示された脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、前記光センサ部を担持する本体部と、前記本体部に取り付けられて前記生体に巻き回されるベルトと、前記光センサ部と前記本体部との間に設けられた緩衝部材と、を有する構成（第１の構成）とされている。
【００１３】
なお、第１の構成から成る脈波センサは、前記光センサ部が搭載されるプリント配線基板をさらに有し、前記緩衝部材は、前記プリント配線基板と前記本体部との間に設けられている構成（第２の構成）にするとよい。
【００１４】
また、第１または第２の構成から成る脈波センサは、前記光センサ部の周囲に設けられて前記生体と密着する密着部材をさらに有する構成（第３の構成）にするとよい。
【００１５】
また、第３の構成から成る脈波センサにおいて、前記密着部材は、前記光センサ部との間に隙間を空けて設けられている構成（第４の構成）にするとよい。
【００１６】
また、第２〜第４いずれかの構成から成る脈波センサは、前記プリント配線基板の表面及び裏面の少なくとも一方を被覆する保護部材をさらに有する構成（第５の構成）にするとよい。
【００１７】
また、上記第５の構成から成る脈波センサにおいて、前記密着部材及び前記保護部材の少なくとも一方は、黒色である構成（第６の構成）にするとよい。
【００１８】
また、第２〜第６いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記ベルトと前記プリント配線基板は、互いに接触しない程度の隙間を空けて前記本体部に取り付けられている構成（第７の構成）にするとよい。
【００１９】
また、第１〜第７いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記本体部は、低重心構造とされている構成（第８の構成）にするとよい。
【００２０】
また、第１〜第８いずれかの構成から成る脈波センサは、前記光センサ部の出力信号にフィルタ処理を施すフィルタ部をさらに有する構成（第９の構成）にするとよい。
【００２１】
また、第９の構成から成る脈波センサにて、前記フィルタ部は、前記光センサ部の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路を有する構成（第１０の構成）にするとよい。
【００２２】
また、第１０の構成から成る脈波センサにて、前記バンドパスフィルタ回路は、０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路である構成（第１１の構成）にするとよい。
【００２３】
また、本明細書中に開示された脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、前記発光部を外来光よりも高い輝度でパルス駆動させるパルス駆動部と、前記光センサ部の出力信号に検波処理を施して脈波信号を抽出するフィルタ部と、を有する構成（第１２の構成）とされている。
【００２４】
なお、第１２の構成から成る脈波センサにおいて、前記受光部の波長特性は、前記発光部の波長特性と合致するように設計されている構成（第１３の構成）にするとよい。
【００２５】
また、第１２または第１３の構成から成る脈波センサにて、前記パルス駆動部は、１／１０〜１／１００のデューティで前記発光部をパルス駆動させる構成（第１４の構成）にするとよい。
【００２６】
また、第１２〜第１４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記フィルタ部は前記光センサ部の出力信号に検波処理を施す検波回路と、前記検波回路の出力信号を増幅する第１増幅回路と、前記第１増幅回路の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路と、前記バンドパスフィルタ回路の出力信号から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、前記ローパスパスフィルタ回路の出力信号を増幅する第２増幅回路と、を有する構成（第１５の構成）にするとよい。
【００２７】
また、第１５の構成から成る脈波センサにて、前記バンドパスフィルタ回路は、０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路である構成（第１６の構成）にするとよい。
【００２８】
また、第１５または第１６の構成から成る脈波センサにおいて、前記ローパスフィルタ回路は、１．４５Ｈｚのカットオフ周波数を持つ１次のＣＲローパスフィルタ回路である構成（第１７の構成）にするとよい。
【００２９】
また、第１５〜第１７いずれかの構成から成る脈波センサにて、前記フィルタ部は、電源電圧を分圧して中間電圧を生成する中間電圧生成回路を有し、前記検波回路、前記第１増幅回路、前記バンドパスフィルタ回路、前記ローパスフィルタ回路、及び、前記第２増幅回路は、いずれも、前記中間電圧を基準電圧として動作する構成（第１８の構成）にするとよい。
【００３０】
また、第１〜第１８いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第１９の構成）にするとよい。
【発明の効果】
【００３１】
本明細書中に開示されている脈波センサによれば、被験者の運動状態（静止／運動）や脈波の測定場所（屋内／屋外）を問わず、被験者の脈波を精度良く測定することができるので、脈波センサの利用シーンを広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】手首での脈波測定の原理を説明するための模式図
【図２】生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図
【図３】脈波センサの第１実施形態を示すブロック図
【図４】光センサ部１１の第１構成例を模式的に示す断面図
【図５】光センサ部１１の第２構成例を模式的に示す断面図
【図６】オフセット距離ΔＨと信号強度との相関関係を示す波形図
【図７】素子間距離Ｗ１と信号強度との相関関係を示す波形図
【図８Ａ】光センサ部１１の第３構成例を模式的に示す断面図
【図８Ｂ】光センサ部１１の第４構成例を模式的に示す断面図
【図８Ｃ】光センサ部１１の第５構成例を模式的に示す断面図
【図８Ｄ】光センサ部１１の第６構成例を模式的に示す断面図
【図９】光センサ部１１の第７構成例を模式的に示す断面図
【図１０】腕時計型の脈波センサ１における光センサ部１１の配置レイアウト図
【図１１】光センサ部１１の配置と信号強度との相関関係を示す波形図
【図１２】イヤリング型の脈波センサ１における光センサ部１１の配置レイアウト図
【図１３】フィルタ部１２の第１構成例を示す回路図
【図１４】フィルタ部１２の第２構成例を示す回路図
【図１５】フィルタ部１２の出力波形図
【図１６】脈波センサの第２実施形態を示すブロック図
【図１７】体動ノイズの発生メカニズムを模式的に示す断面図
【図１８】脈波センサの一構造例を模式的に示す断面図
【図１９】脈波センサの一構造例を模式的に示す平面図
【図２０】フィルタ部１２の第３構成例を示す回路図
【図２１】歩行時（６ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２２】ジョギング時（８ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２３】ジョギング時（１０ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２４】ランニング時（１２ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２５】ランニング時（１４ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２６】ランニング時（１６ｋｍ／ｈ）の測定結果を示すグラフ
【図２７】常時点灯法とパルス点灯法との比較テーブル
【図２８】パルス駆動部１７の一構成例を示す回路図
【図２９】脈波信号の検波処理（復調処理）を説明するための模式図
【図３０】光センサ部１１の発光特性及び受光特性を示すグラフ
【図３１】脈波測定結果の新旧比較テーブル
【図３２】屋内外での脈波測定結果を示すグラフ
【図３３】耳での脈波測定の原理を説明するための模式図
【図３４】脈波センサの第３実施形態を示す外観図
【図３５】脈波センサの第３実施形態を示すブロック図
【図３６Ａ】イヤホン１Ｘの第１形態と外耳Ｅへの装着例を模式的に示す正面図
【図３６Ｂ】イヤホン１Ｘの第２形態と外耳Ｅへの装着例を模式的に示す正面図
【図３６Ｃ】イヤホン１Ｘの第３形態と外耳Ｅへの装着例を模式的に示す正面図
【図３６Ｄ】イヤホン１Ｘの第４形態と外耳Ｅへの装着例を模式的に示す正面図
【図３７】脈波センサの変形例（耳栓構造）を示すシステム図
【図３８】補聴器への応用例を示すシステム図
【図３９】睡眠センサの一構成例を示すブロック図
【図４０】睡眠センサ５０１を用いた家電制御システムの一構成例を示す模式図
【図４１Ａ】睡眠センサ５０１の第１装着例（額装着型）を示す模式図
【図４１Ｂ】睡眠センサ５０１の第２装着例（耳装着型）を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
＜脈波測定の原理＞
図１は、手首での脈波測定の原理を説明するための模式図であり、図２は、生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図である。
【００３４】
容積脈波法による脈波測定では、例えば、図１に示したように、測定窓に押し当てられた生体の一部（図１では手首）に向けて発光部（ＬＥＤ［Light Emitting Diode］など）から光が照射され、体内を透過して体外に出てくる光の強度が受光部（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）で検出される。ここで、図２に示したように、生体組織や静脈血（脱酸素化ヘモグロビンＨｂ）による光の減衰量（吸光度）は一定であるが、動脈血（酸素化ヘモグロビンＨｂＯ2）による光の減衰量（吸光度）は拍動によって時間的に変動する。従って、可視領域から近赤外領域にある「生体の窓」（光が生体を透過しやすい波長領域）を利用して、末梢動脈の吸光度変化を測定することにより、非侵襲で容積脈波を測定することができる。
【００３５】
なお、図１では、図示の便宜上、脈波センサ（発光部と受光部）を手首の背側（外側）に装着した様子が描写されているが、脈波センサの装着位置についてはこれに限定されるものではなく、手首の腹側（内側）であってもよいし、他の部位（指先、指の第３関節、額、眉間、鼻先、頬、眼下、こめかみ、耳たぶなど）であってもよい。
【００３６】
＜脈波から分かること＞
なお、心臓及び自立神経の支配を受けている脈波は、常に一定の挙動を示すものではなく、被験者の状態によって様々な変化（揺らぎ）を生じるものである。従って、脈波の変化（揺らぎ）を解析することにより、被験者の様々な身体情報を得ることができる。例えば、心拍数からは、被験者の運動能力や緊張度などを知ることができ、心拍変動からは、被験者の疲労度、快眠度、及び、ストレスの大きさなどを知ることができる。また、脈波を時間軸で２回微分することにより得られる加速度脈波からは、被験者の血管年齢や動脈硬化度などを知ることができる。
【００３７】
＜脈波センサ（第１実施形態）＞
図３は、脈波センサの第１実施形態を示すブロック図である。第１実施形態の脈波センサ１は、本体ユニット１０と、本体ユニット１０の両端部に取り付けられて生体２（具体的には手首）に巻き回されるベルト２０とを備えた腕輪構造（腕時計型構造）とされている。ベルト２０の素材としては、皮革、金属、樹脂などを用いることができる。
【００３８】
本体ユニット１０は、光センサ部１１と、フィルタ部１２と、制御部１３と、表示部１４と、通信部１５と、電源部１６と、を含む。
【００３９】
光センサ部１１は、本体ユニット１０の裏面（生体２と対向する側の面）に設けられており、発光部から生体２に光を照射して、生体内を透過した光の強度を受光部で検出することにより、脈波データを取得する。第１実施形態の脈波センサ１において、光センサ部１１は、発光部と受光部が生体２を挟んで互いに反対側に設けられた構成（いわゆる透過型、図１の破線矢印を参照）ではなく、発光部と受光部が生体２に対していずれも同じ側に設けられた構成（いわゆる反射型、図１の実線矢印を参照）とされている。なお、本願の発明者らは、手首での脈波測定について、十分に脈波の測定が可能であることを実際に実験で確認済みである。光センサ部１１の具体的な構造については、後ほど詳細に説明する。
【００４０】
フィルタ部１２は、光センサ部１１の出力信号（受光部の検出信号）にフィルタ処理、及び、増幅処理を施して制御部１３に伝達する。なお、フィルタ部１２の具体的な回路構成については、後ほど詳細に説明する。
【００４１】
制御部１３は、脈波センサ１全体の動作を統括的に制御するほか、フィルタ部１２の出力信号に各種の信号処理を施すことにより、脈波に関する種々の情報（脈波の揺らぎ、心拍数、心拍変動、及び、加速度脈波など）を取得する。なお、制御部１３としては、ＣＰＵ［central processing unit］などを好適に用いることができる。
【００４２】
表示部１４は、本体ユニット１０の表面（生体２と対向しない側の面）に設けられており、表示情報（日付や時間に関する情報のほか、脈波の測定結果なども含まれる）を出力する。すなわち、表示部１４は、腕時計の文字盤面に相当する。なお、表示部１４としては、液晶表示パネルなどを好適に用いることができる。
【００４３】
通信部１５は、脈波センサ１の測定データを外部機器（パーソナルコンピュータや携帯電話機など）に無線または有線で送信する。特に、脈波センサ１の測定データを外部機器に無線で送信する構成であれば、脈波センサ１と外部機器とを有線で接続する必要がなくなるので、例えば、被験者の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。また、脈波センサ１を防水構造とする際には、外部端子を完全に排除するという観点から、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。なお、無線送信方式を採用する場合、通信部１５としては、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線通信モジュールＩＣなどを好適に用いることができる。
【００４４】
電源部１６は、バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータを含み、バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換して脈波センサ１の各部に供給する。このように、バッテリ駆動方式の脈波センサ１であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。なお、上記のバッテリとしては、繰り返して充電を行うことが可能な二次電池（リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなど）を用いることが望ましい。このように、バッテリとして二次電池を用いる構成であれば、煩わしい電池交換作業が不要となるので、脈波センサ１の利便性を高めることができる。また、バッテリ充電時における外部からの電力供給方式としては、ＵＳＢ［universal serial bus］ケーブルなどを用いる接触給電方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触給電方式であってもよい。ただし、脈波センサ１を防水構造とする際には、外部端子を完全に排除するという観点から、外部からの電力供給方式として非接触給電方式を採用することが望ましい。
【００４５】
上記のように、腕輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者が意図的に脈波センサ１を手首から外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ１が手首から脱落してしまうおそれは殆どないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。
【００４６】
また、腕輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者に対して脈波センサ１を装着していることをあまり意識させずに済むので、長期間（数日〜数ヶ月）に亘る継続的な脈波測定を行う場合であっても、被験者に過度のストレスを与えずに済む。
【００４７】
特に、脈波の測定結果だけでなく、日時情報なども表示することのできる表示部１４を備えた脈波センサ１（すなわち、腕時計構造の脈波センサ１）であれば、被験者は脈波センサ１を腕時計として日常的に装着することができるので、脈波センサ１の装着に対する抵抗感をさらに払拭することが可能となり、延いては、新規ユーザ層の開拓に寄与することが可能となる。
【００４８】
また、脈波センサ１は、防水構造としておくことが望ましい。このような構成とすることにより、水（雨）や汗などに濡れても故障せずに脈波を測定することが可能となる。また、脈波センサ１を多人数で共用する場合（例えばスポーツジムでの貸し出し用として使用する場合）には、脈波センサ１を丸ごと水洗いすることにより、脈波センサ１を清潔に保つことが可能となる。
【００４９】
＜光センサ部（構造）＞
図４は、光センサ部１１の第１構成例を模式的に示す断面図である。第１構成例の光センサ部１１は、ケース１１ａと、遮光壁１１ｂと、透光板１１ｚと、発光部ｘと、受光部ｙと、を有する。
【００５０】
ケース１１ａは、発光部ｘと受光部ｙを収納する枡形状の部材である。なお、ケース１１ａは、その開口面を塞ぐ透光板１１ｚが本体ユニット１０の表面（生体２と対向する側の面）と面一になるように、本体ユニット１０に埋設されている。
【００５１】
遮光壁１１ｂは、ケース１１ａを発光部ｘが載置される第１領域と受光部ｙが載置される第２領域に分割する部材である。遮光壁１１ｂを設けることにより、発光部ｘから受光部ｙへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。なお、ケース１１ａと遮光壁１１ｂは、一体成形することが望ましい。
【００５２】
透光板１１ｚは、ケース１１ａの開口面を塞ぐ透光性の部材である。透光板１１ｚを設けることにより、発光部ｘ及び受光部ｙの汚損（埃などの付着）を防止することができるので、発光部ｘ及び受光部ｙとして、樹脂などで封止されていないベアチップ（発光チップ及び受光チップ）を用いることが可能となる。
【００５３】
第１構成例の光センサ部１１であれば、発光部ｘから生体２に光を照射した後、生体２内を透過した光の強度を受光部ｙで検出することによって、被験者の脈波データを取得することが可能である。
【００５４】
しかしながら、第１構成例の光センサ部１１では、生体２と発光部ｘ及び受光部ｙとの間に透光板１１ｚが存在するので、生体２を介することなく透光板１１ｚを介して発光部ｘから受光部ｙへ直接的に光が入射されるおそれがある。また、第１構成例の光センサ部１１では、光センサ部１１と生体２との密着性が損なわれたときに、外光が受光部ｙに漏れ入るおそれもある。生体２を透過していない光が受光部ｙに入射されると、脈波データの検出精度（Ｓ／Ｎ）が低下するので、脈波データの検出精度を向上させるためには、上記の問題を解消しておくことが重要となる。
【００５５】
図５は、光センサ部１１の第２構成例を模式的に示す断面図である。第２構成例の光センサ部１１は、ケース１１ａと、遮光壁１１ｂと、発光部Ｘと、受光部Ｙと、を有する。すなわち、第２構成例の光センサ部１１では、先述の透光板１１ｚが除外されている。
【００５６】
ケース１１ａは、発光部Ｘと受光部Ｙを収納する枡形状の部材である。ケース１１ａの外形寸法（高さＨ０、幅Ｗ０、奥行Ｄ０）は、例えば、Ｈ０＝１．５ｍｍ、Ｗ０＝４．５ｍｍ、Ｄ０＝３．０ｍｍに設計されている。なお、ケース１１ａは、本体ユニット１０から所定寸法Ｈ４（例えばＨ４＝０．３ｍｍ）だけ突出する形で本体ユニット１０に埋設されている。このような構成であれば、ケース１１ａの突出部分によって受光部Ｙに漏れ入る外光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を向上することが可能となる。
【００５７】
遮光壁１１ｂは、ケース１１ａを発光部Ｘが載置される第１領域と受光部Ｙが載置される第２領域に分割する部材である。先述の第１実施形態と同じく、遮光壁１１ｂを設けることにより、発光部Ｘから受光部Ｙへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。なお、ケース１１ａと遮光壁１１ｂは、一体成形することが望ましい。
【００５８】
発光部Ｘは、基板Ｘ１と、発光チップＸ２と、封止体Ｘ３と、ワイヤＸ４と、導電体Ｘ５と、を有する。基板Ｘ１は、その表面上に発光チップＸ２が載置される部材である。発光チップＸ２は、所定波長の光を出力する発光素子（例えば、緑色ＬＥＤのベアチップ）である。封止体Ｘ３は、発光チップＸ２を封止する透光性の部材である。ワイヤＸ４は、発光チップＸ２と導電体Ｘ５とを電気的に接続する部材である。導電体Ｘ５は、基板Ｘ１の上面から下面にわたって形成された導電性の部材であり、ケース１１ａの底面に形成された配線パターンと半田付けされる。
【００５９】
受光部Ｙは、基板Ｙ１と、受光チップＹ２と、封止体Ｙ３と、ワイヤＹ４と、導電体Ｙ５と、を有する。基板Ｙ１は、その表面上に受光チップＹ２が載置される部材である。受光チップＹ２は、所定の波長領域に属する光を電気信号に変換する光電変換素子（例えば近赤外領域〜可視領域の光感受性を持つフォトトランジスタのベアチップ）である。封止体Ｙ３は、受光チップＹ２を封止する透光性の部材である。ワイヤＹ４は、受光チップＹ２と導電体Ｙ５とを電気的に接続する部材である。導電体Ｙ５は、基板Ｙ１の上面から下面にわたって形成された導電性の部材であり、ケース１１ａの底面に形成された配線パターンと半田付けされる。
【００６０】
このように、第２構成例の光センサ部１１では、発光部Ｘ及び受光部Ｙとして、ベアチップではなくパッケージ型の半導体装置が用いられている。従って、ケース１１ａの開口面を透光板で被覆する必要がなくなるので、透光板を介して発光部Ｘから受光部Ｙへ直接的に光が入射される懸念を払拭することが可能となり、延いては、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【００６１】
また、第２構成例の光センサ部１１において、遮光壁１１ｂの高さＨ１と発光部Ｘの高さＨ２との間には、Ｈ１＞Ｈ２という関係が成立している。なお、遮光壁１１ｂの高さＨ１は、ケース１１ａの底面から遮光壁１１ｂの上端部までの距離（例えば、Ｈ１＝１．４ｍｍ）を指している。また、発光部Ｘの高さＨ２は、ケース１１ａの底面から発光チップＸ２の発光面までの距離（例えば、Ｈ２＝０．５ｍｍ）を指している。ただし、発光チップＸ２が基板Ｘ１に比べて非常に薄いことを鑑みると、基板Ｘ１の厚みを発光部Ｘの高さＨ２として取り扱うこともできる。
【００６２】
上記の関係式を満たした寸法設計を行えば、発光部Ｘから受光部Ｙへ直接的に入射される光を遮光壁１１ｂで効果的に遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【００６３】
ただし、遮光壁１１ｂの高さＨ１に比べて、発光部Ｘの高さＨ２を小さく設計し過ぎると、発光部Ｘから出射された光が生体２に到達するまでに散乱ないし減衰してしまい、受光部Ｙで検出される光の強度が小さくなって脈波データの検出精度が低下する。従って、遮光壁１１ｂの高さＨ１から発光部Ｘの高さＨ２を差し引いたオフセット距離ΔＨ（＝Ｈ１−Ｈ２）には、最適な設計範囲が存在する。
【００６４】
図６は、オフセット距離ΔＨと信号強度（受光信号のピークトゥピーク値）との相関関係を示す波形図であり、上から順に、ΔＨ＝０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．９ｍｍ、１．１ｍｍ、及び、２．１ｍｍであるときの受光波形が描写されている。図６から、オフセット距離ΔＨが０．９ｍｍであるときに信号強度が最大となることが分かる。この実験結果を鑑みると、オフセット距離ΔＨは、０ｍｍ＜ΔＨ＜２ｍｍ（より好ましくは、０．６ｍｍ≦ΔＨ≦１．４ｍｍ）の設計範囲に収めることが望ましいと言える。
【００６５】
例えば、厚み０．６ｍｍの封止体Ｘ３を備えた発光部Ｘを用いて、オフセット距離ΔＨを０．９ｍｍに設計する場合には、封止体Ｘ３の上面が遮光壁１１ｂの上端部から０．３ｍｍだけ奥まった高さ位置となるように、基板Ｘ１の厚みを設計すればよい。
【００６６】
また、第２構成例の光センサ部１１において、発光部Ｘの高さＨ２と受光部Ｙの高さＨ３との間には、Ｈ２＞Ｈ３という関係が成立している。なお、受光部Ｙの高さＨ３は、ケース１１ａの底面から受光チップＹ２の受光面までの距離（例えば、Ｈ３＝０．３ｍｍ）を指している。ただし、受光チップＹ２が基板Ｙ１に比べて非常に薄いことを鑑みると、基板Ｙ１の厚みを受光部Ｙの高さＨ３として取り扱うこともできる。
【００６７】
上記の関係式を満たした寸法設計を行えば、外光が受光部Ｙに届き難くなるので、脈波データの検出精度を向上することが可能となる。
【００６８】
次に、図７を参照しながら、発光部Ｘと受光部Ｙとの素子間距離Ｗ１に応じて信号強度がどのように変化するかを考察する。図７は、素子間距離Ｗ１と信号強度との相関関係を示す波形図であり、上から順に、Ｗ１＝０．１ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、３．０ｍｍ、及び、５．０ｍｍであるときの受光波形が描写されている。図７から、素子間距離Ｗ１が０．５ｍｍであるときに信号強度が最大となることが分かる。この実験結果を鑑みると、素子間距離Ｗ１は、０．１ｍｍ≦Ｗ１≦３．０ｍｍ（より好ましくは、０．２ｍｍ≦Ｗ２≦０．８ｍｍ）の設計範囲に収めることが望ましいと言える。
【００６９】
次に、図８Ａ〜図８Ｄを参照しながら、光センサ部１１の変形例について説明する。図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ、光センサ部１１の第３構成例〜第６構成例を模式的に示す断面図である。なお、第３構成例〜第６構成例は、先出の第２構成例とほぼ同様の構成であり、脈波データの検出精度をさらに向上するために種々の構成要素が追加されている。
【００７０】
例えば、第３構成例（図８Ａ）の光センサ部１１は、発光部Ｘの上部に集光レンズ１１ｃを有する。集光レンズ１１ｃを設けることにより、発光部Ｘから出射される光を生体２に集めて照射することができるので、受光部Ｙで検出される光の強度を高めて脈波データの検出精度を向上することが可能となる。
【００７１】
また、第４構成例（図８Ｂ）の光センサ部１１において、発光部Ｘが載置される第１領域は、発光部Ｘの発光領域よりも小さい開口部ｄ１を備えた蓋部材１１ｄによって被覆されている。例えば、発光部Ｘの発光領域が０．７ｍｍ四方の矩形領域である場合、開口部ｄ１は、直径０．５ｍｍの円形状や０．５ｍｍ四方の矩形状に形成すればよい。蓋部材１１ｄを設けることにより、発光部Ｘから出射される光の拡散を防止して、発光部Ｘから受光部Ｙへ直接的に入射される光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【００７２】
また、第５構成例（図８Ｃ）の光センサ部１１において、受光部Ｙが載置される第２領域は、受光部Ｙの受光領域よりも大きい開口部ｄ２を備えた蓋部材１１ｅによって被覆されている。例えば、受光部Ｙの発光領域が０．７ｍｍ四方の矩形領域である場合、開口部ｄ２は、直径１．０ｍｍの円形状や１．０ｍｍ四方の矩形状に形成すればよい。蓋部材１１ｅを設けることにより、受光部Ｙに漏れ入る外光を遮ることができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【００７３】
また、第６構成例（図８Ｄ）の光センサ部１１において、発光部Ｘ及び受光部Ｙの少なくとも一方は、所定の波長成分のみ（発光部Ｘの出力ピーク波長近傍）を選択的に通過させるカラーフィルタＸ６及びＹ６を有する。カラーフィルタＸ６及びＹ６を設けることにより、不要な波長成分を除去することができるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【００７４】
次に、図９を参照しながら光センサ部１１のさらなる変形例について説明する。図９は光センサ部１１の第７構成例を模式的に示す断面図である。なお、第７構成例は、先出の第２構成例とほぼ同様の構成であり、脈波データの検出精度をさらに向上するための工夫が凝らされている。
【００７５】
第７構成例の光センサ部１１は、本体ユニット１０とケース１１ａとの間に緩衝部材１１ｆを有する。緩衝部材１１ｆとしては、ゴムや合成スポンジなどを好適に用いることができる。このような構成とすることにより、光センサ部１１と生体２との密着性を高めることができるので、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００７６】
なお、上記した第３構成例（図８Ａ）〜第６構成例（図８Ｄ）、及び、第７構成例（図９）で各々追加された構成要素については、各々を単独で適用してもよいし、任意に組み合わせて適用してもよい。
【００７７】
＜光センサ部（配置）＞
図１０は腕時計型の脈波センサ１における光センサ部１１の配置レイアウト図である。腕時計型の脈波センサ１において、光センサ部１１を担持する本体ユニット１０（例えば直径２８ｍｍ）は、その両端にベルト２０が接続されるものであり、生体２（手首）への装着時には、ベルト２０の締め付けによって生体２側への押圧力（図１０中の太い矢印を参照）が与えられる部材である。
【００７８】
このような腕時計構造の脈波センサ１について、本願の発明者らは、本体ユニット１０に与えられる生体２側への押圧力が所定の分布を有しており、光センサ部１１の配設位置に応じて、光センサ部１１と生体２との密着性（延いては受光信号の信号強度）が異なるという知見を得た。
【００７９】
そして、本願の発明者らは、鋭意研究の末、生体２側への押圧力が最大となる着力点の近傍、より具体的には、本体ユニット１０とベルト２０との接続点から光センサ部１１の配設位置（光センサ部１１の中心位置）までの距離をＤとしたときに、Ｄ≦１０ｍｍという関係が成立する領域内（図１０のハッチング領域内）に光センサ部１１を配置すれば、受光信号の信号強度を向上し得ることを見出した。
【００８０】
図１１は、光センサ部１１の配置と信号強度との相関関係を示す波形図であり、上段には、本体ユニット１０の端部（図１０のハッチング領域内）に配置された光センサ部１１の受光波形が示されており、下段には、本体ユニット１０の中央部（図１０のハッチング領域外）に配置された光センサ部１１’の受光波形が示されている。両波形を比較すれば分かるように、本体ユニット１０の端部に配置された光センサ部１１は、生体２との密着性が向上した結果、被験者の安静時における脈波はもちろん、被験者の運動時における脈波についても、これを精度良く測定することが可能である。
【００８１】
なお、上記で得られた知見は、腕時計型の脈波センサ１のみならず、図１２で示すように、イヤリング型の脈波センサ１にも適用が可能である。
【００８２】
図１２は、イヤリング型の脈波センサ１における光センサ部１１の配置レイアウト図である。イヤリング型の脈波センサ１において、光センサ部１１を担持する本体ユニット１０（例えば第１端から第２端までの全長が２４ｍｍ）は、第１端にバネ蝶番３０が接続されて第２端が開放端とされるものであり、生体２（耳朶）への装着時には、バネ蝶番３０によって生体２側への押圧力（図１２中の太い矢印を参照）が与えられる部材である。
【００８３】
この場合、生体２側への押圧力が最大となる着力点は、本体ユニット１０の第２端（開放端）となる。従って、本体ユニット１０の第２端（開放端）から光センサ部１１の配設位置（光センサ部１１の中心位置）までの距離をＤとしたときに、Ｄ≦１０ｍｍという関係が成立する領域内に光センサ部１１を配置すれば、光センサ部１１と生体２との密着性を高めて、受光信号の信号強度を向上することができる。
【００８４】
なお、図１０及び図１２では、本体ユニット１０の表面上に光センサ部１１を一つだけ設けた構成を例に挙げたが、光センサ部１１の設置数についてはこれに限定されるものではなく、生体２側への押圧力が最大となる着力点の近傍領域内に、光センサ部１１を複数設けても構わない。
【００８５】
＜フィルタ部＞
図１３は、フィルタ部１２の第１構成例を示す回路図である。第１構成例のフィルタ部１２は、電流／電圧変換回路１００と、１次ＣＲハイパスフィルタ回路１１０（以下、ＨＰＦ［high pass filter］回路１１０と呼ぶ）と、増幅回路１２０と、１次ＣＲローパスフィルタ回路１３０（以下、ＬＰＦ［low pass filter］回路１３０と呼ぶ）と、増幅回路１４０と、を有する。
【００８６】
電流／電圧変換回路１００は、光センサ部１１から出力される電流信号を電圧信号に変換する回路であり、抵抗Ｒ１（例えば２００ｋΩ）を含む。光センサ部１１を形成する発光ダイオード１１Ａのアノードは、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。発光ダイオード１１Ａのカソードは、接地端に接続されている。光センサ部１１を形成するフォトトランジスタ１１Ｂのコレクタは、抵抗Ｒ１を介して電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。フォトトランジスタ１１Ｂのエミッタは、接地端に接続されている。
【００８７】
ＨＰＦ回路１１０は、電流／電圧変換回路１００の出力信号に重畳した低周波成分を除去する回路であり、キャパシタＣ１（例えば０．１μＦ）と、抵抗Ｒ２（例えば４．７ＭΩ）とを含む。キャパシタＣ１の第１端は、フォトトランジスタ１１Ｂのコレクタに接続されている。キャパシタＣ１の第２端は、抵抗Ｒ２を介して接地端に接続されている。なお、上記構成から成るＨＰＦ回路１１０のカットオフ周波数は、０．３４Ｈｚに設計されている。
【００８８】
増幅回路１２０は、ＨＰＦ回路１１０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ１と、抵抗Ｒ３（例えば１００ｋΩ）と、抵抗Ｒ４（例えば１０ｋΩ）と、キャパシタＣ２（例えば０．０１μＦ）と、キャパシタＣ３（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ１の非反転入力端（＋）は、キャパシタＣ１の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ１の反転入力端（−）は、抵抗Ｒ３を介してオペアンプＯＰ１の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ４を介して接地端にも接続されている。オペアンプＯＰ１の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ２は、抵抗Ｒ３と並列に接続されている。キャパシタＣ３は、オペアンプＯＰ１の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【００８９】
ＬＰＦ回路１３０は、増幅回路１２０の出力信号に重畳した高周波成分を除去する回路であり、抵抗Ｒ５（例えば１００ｋΩ）と、キャパシタＣ４（例えば１．０μＦ）と、を含む。抵抗Ｒ５の第１端は、オペアンプＯＰ１の出力端に接続されている。抵抗Ｒ５の第２端は、キャパシタＣ４を介して接地端に接続されている。なお、上記構成から成るＬＰＦ回路１３０のカットオフ周波数は、１．６Ｈｚに設定されている。
【００９０】
増幅回路１４０は、ＬＰＦ回路１３０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ２と、可変抵抗Ｒ６（例えば５００ｋΩ）と、抵抗Ｒ７（例えば１０ｋΩ）と、キャパシタＣ５（例えば０．０１μＦ）と、キャパシタＣ６（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ２の非反転入力端（＋）は、抵抗Ｒ５の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ２の反転入力端（−）は、可変抵抗Ｒ６を介してオペアンプＯＰ２の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ７を介して接地端にも接続されている。オペアンプＯＰ２の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ２の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ５は、可変抵抗Ｒ６と並列に接続されている。キャパシタＣ６は、オペアンプＯＰ２の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【００９１】
第１構成例のフィルタ部１２であれば、簡易な回路構成により、光センサ部１１の出力信号に重畳するノイズ成分を除去して、脈波データの検出精度を高めることができる。
【００９２】
ただし、第１構成例のフィルタ部１２では、被験者の体動ノイズ（運動によって生じる６．０Ｈｚ程度のノイズ成分）を十分に除去し切れない場合があり、被験者の運動時における脈波を高精度に検出するためには、さらなる改善の余地を残していた（図１５の下段を参照）。
【００９３】
図１４は、フィルタ部１２の第２構成例を示す回路図である。第２構成例のフィルタ部１２は、電流／電圧変換回路２００と、１次ＣＲハイパスフィルタ回路２１０（以下、ＨＰＦ回路２１０と呼ぶ）と、ボルテージフォロワ回路２２０と、２次ＣＲローパスフィルタ回路２３０（以下、ＬＰＦ回路２３０と呼ぶ）と、増幅回路２４０と、６次バンドパスフィルタ回路２５０（以下、ＢＰＦ［band pass filter］回路２５０と呼ぶ）と、増幅回路２６０と、中間電圧生成回路２７０と、を有する。
【００９４】
電流／電圧変換回路２００は、光センサ部１１から出力される電流信号を電圧信号に変換する回路であり、抵抗Ｒ８（例えば２００ｋΩ）と、抵抗Ｒ９（例えば４３０Ω）とを含む。光センサ部１１を形成する発光ダイオード１１Ａのアノードは、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。発光ダイオード１１Ａのカソードは、抵抗Ｒ９を介して接地端に接続されている。光センサ部１１を形成するフォトトランジスタ１１Ｂのコレクタは、抵抗Ｒ８を介して電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。フォトトランジスタ１１Ｂのエミッタは、接地端に接続されている。
【００９５】
ＨＰＦ回路２１０は、電流／電圧変換回路２００の出力信号に重畳した低周波成分を除去する回路であり、キャパシタＣ７（例えば１．０μＦ）と、抵抗Ｒ１０（例えば２４０ｋΩ）とを含む。キャパシタＣ７の第１端は、フォトトランジスタ１１Ｂのコレクタに接続されている。キャパシタＣ７の第２端は、抵抗Ｒ１０を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。なお、上記構成から成るＨＰＦ回路２１０のカットオフ周波数は、０．６６Ｈｚに設計されている。
【００９６】
ボルテージフォロワ回路２２０は、ＨＰＦ回路１１０の出力信号を後段に伝達する回路であり、オペアンプＯＰ３と、キャパシタＣ８（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ３の非反転入力端（＋）は、キャパシタＣ７の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ３の反転入力端（−）は、オペアンプＯＰ３の出力端に接続されている。オペアンプＯＰ３の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ３の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ８は、オペアンプＯＰ３の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【００９７】
ＬＰＦ回路２３０は、ボルテージフォロワ回路２２０の出力信号に重畳した高周波成分を除去する回路であり、抵抗Ｒ１１（例えば６２０ｋΩ）と、抵抗Ｒ１２（例えば６２０ｋΩ）と、キャパシタＣ９（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ１０（例えば１．０μＦ）と、を含む。抵抗Ｒ１１の第１端は、オペアンプＯＰ３の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１１の第２端は、抵抗Ｒ１２の第１端に接続される一方、キャパシタＣ９を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。抵抗Ｒ１２の第２端は、キャパシタＣ１０を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。なお、上記構成から成るＬＰＦ回路２３０のカットオフ周波数は、０．２６Ｈｚに設定されている。
【００９８】
増幅回路２４０は、ＬＰＦ回路２３０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ４と、抵抗Ｒ１３（例えば１０ｋΩ）と、抵抗Ｒ１４（例えば１ｋΩ）と、キャパシタＣ１１（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ４の非反転入力端（＋）は、抵抗Ｒ１２の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ４の反転入力端（−）は、抵抗Ｒ１３を介してオペアンプＯＰ４の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ１４を介して中間電圧ＶＭの印加端にも接続されている。オペアンプＯＰ４の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ４の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ１１は、オペアンプＯＰ４の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【００９９】
ＢＰＦ回路２５０は、増幅回路２４０の出力信号に重畳した低周波成分と高周波成分を共に除去するための回路であり、オペアンプＯＰ５〜ＯＰ７と、抵抗Ｒ１５（例えば７５ｋΩ）と、抵抗Ｒ１６（例えば２ＭΩ）と、抵抗Ｒ１７（例えば１５０ｋΩ）と、抵抗Ｒ１８（例えば１３０ｋΩ）と、抵抗Ｒ１９（例えば９１ｋΩ）と、抵抗Ｒ２０（例えば６２０ｋΩ）と、抵抗Ｒ２１（例えば４３ｋΩ）と、抵抗Ｒ２２（例えば３０ｋΩ）と、抵抗Ｒ２３（例えば２００ｋΩ）と、キャパシタＣ１２（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ１３（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ１４（例えば０．１μＦ）と、キャパシタＣ１５（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ１６（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ１７（例えば０．１μＦ）と、キャパシタＣ１８（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ１９（例えば１μＦ）と、キャパシタＣ２０（例えば０．１μＦ）と、を含む。
【０１００】
抵抗Ｒ１５の第１端は、オペアンプＯＰ４の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１５の第２端は、抵抗Ｒ１６を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ５の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ５の反転入力端（−）は、キャパシタＣ１２を介して抵抗Ｒ１５の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ１７を介してオペアンプＯＰ５の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ５の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ５の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ１３は、抵抗Ｒ１５の第２端とオペアンプＯＰ５の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ１４は、オペアンプＯＰ５の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【０１０１】
抵抗Ｒ１８の第１端は、オペアンプＯＰ５の出力端に接続されている。抵抗Ｒ１８の第２端は、抵抗Ｒ１９を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ６の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ６の反転入力端（−）は、キャパシタＣ１５を介して抵抗Ｒ１８の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ２０を介してオペアンプＯＰ６の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ６の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ６の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ１６は、抵抗Ｒ１８の第２端とオペアンプＯＰ６の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ１７は、オペアンプＯＰ６の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【０１０２】
抵抗Ｒ２１の第１端は、オペアンプＯＰ６の出力端に接続されている。抵抗Ｒ２１の第２端は、抵抗Ｒ２２を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ７の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ７の反転入力端（−）は、キャパシタＣ１８を介して抵抗Ｒ２１の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ２３を介してオペアンプＯＰ７の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ７の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ７の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ１９は、抵抗Ｒ２１の第２端とオペアンプＯＰ７の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ２０は、オペアンプＯＰ７の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【０１０３】
なお、上記構成から成るＢＰＦ回路２５０は、０．８０〜２．９５Ｈｚの通過周波数帯域を持つ。
【０１０４】
増幅回路２６０は、ＢＰＦ回路２５０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ８と、可変抵抗Ｒ２４（例えば１ＭΩ）と、抵抗Ｒ２５（例えば１ｋΩ）と、キャパシタＣ２１（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ８の非反転入力端（＋）は、オペアンプＯＰ７の出力端に接続されている。オペアンプＯＰ８の反転入力端（−）は、可変抵抗Ｒ２４を介してオペアンプＯＰ８の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ２５を介して中間電圧ＶＭの印加端にも接続されている。オペアンプＯＰ８の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ８の第２電源端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ２１は、オペアンプＯＰ８の第１電源端と接地端との間に接続されている。
【０１０５】
中間電圧生成回路２６０は、電源電圧ＶＤＤを１／２に分圧して中間電圧ＶＭ（＝ＶＤＤ／２）を生成する回路であり、抵抗Ｒ２６（例えば１ｋΩ）と、抵抗Ｒ２７（例えば１ｋΩ）と、キャパシタＣ２２（０．１μＦ）と、を含む。抵抗Ｒ２６の第１端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。抵抗Ｒ２６の第２端と抵抗Ｒ２７の第１端は、いずれも中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。抵抗Ｒ２７の第２端は、接地端に接続されている。キャパシタＣ２２は、抵抗Ｒ２７に対して並列に接続されている。
【０１０６】
第２構成例のフィルタ部１２であれば、被験者の体動ノイズを適切に除去することができるので、被験者の安静時における脈波はもちろん、被験者の運動時（例えば歩行時）における脈波についても高精度に検出することが可能となる（図１５の上段を参照）。
【０１０７】
また、第２構成例のフィルタ部１２において、ＨＰＦ回路２１０、ＬＰＦフィルタ回路２３０、増幅回路２４０、ＢＰＦ回路２５０、及び、増幅回路２６０は、いずれも中間電圧ＶＭ（＝ＶＤＤ／２）を基準電圧として動作するので、フィルタ部１２の出力信号は、中間電圧ＶＭに対して上下に振幅変動する波形となる。従って、第２構成例のフィルタ部１２であれば、出力信号の飽和（電源電圧ＶＤＤや接地電圧への張り付き）を防止して、脈波データを正しく検出することが可能となる。
【０１０８】
＜脈波センサ（第２実施形態）＞
図１６は、脈波センサの第２実施形態を示すブロック図である。第２実施形態の脈波センサ１は、基本的に第１実施形態と同様の構成であるが、運動時や屋外での脈波計測をより精度良く実施すべく、体動ノイズ抑制構造を採用すると共に、光センサ部１１の駆動方式が変更されている。なお、光センサ部１１の駆動方式を変更するに際して、本体ユニット１０には、光センサ部１１の発光部を外来光よりも高い輝度でパルス駆動するパルス駆動部１７が含まれており、また、フィルタ部１２には、光センサ部１１の出力信号に検出処理（復調処理）を施す検波回路が内蔵されている。なお、パルス駆動部１７やフィルタ部１２の具体的な構成については、後ほど詳細に説明する。
【０１０９】
＜運動時計測技術開発＞
先にも述べたように、腕輪型の脈波センサ１であれば、被験者の静止時はもちろん、被験者が比較的軽い運動（歩行など）を行っている場合であっても、脈波の測定を正しく行うことが可能である。しかしながら、被験者が比較的激しい運動（ジョギングやランニングなど）を行っている場合には、体動ノイズの影響で脈波の測定を正しく行うことができない場合もあり、さらなる改善の余地が残されていた。
【０１１０】
上記の体動ノイズについて、図１７を参照しながら考察する。図１７は、体動ノイズの発生メカニズムを模式的に示す断面図である。後述の体動ノイズ抑制構造を採用していない脈波センサ１（以下、説明の便宜上、旧型の脈波センサ１と呼ぶことがある）では、被験者の運動に伴う微小な身体変化（皮膚表面の張りやしわの具合／筋肉の動きなど）により、生体（手首）２に巻き回されたベルト２０を介して脈波センサ１の本体部１０ａに振動が伝わると、この振動が殆ど減衰されることなく本体部１０ａに取り付けられたプリント配線基板１０ｂにそのまま伝播される。その結果、プリント配線基板１０ｂに搭載された光センサ部１１と生体（手首）２との光学距離が上記の振動に起因して大きく変化してしまうので、これが体動ノイズとして光センサ部１１の出力信号に現れる。
【０１１１】
図１８及び図１９は、それぞれ体動ノイズ抑制構造を採用した脈波センサ１（以下、説明の便宜上、新型の脈波センサ１と呼ぶことがある）の一構成例を模式的に示す断面図及び平面図（脈波センサ１を光センサ部１１が搭載される下面側から見た平面図）である。
【０１１２】
新型の脈波センサ１において、本体ユニット１０は、本体部１０ａと、プリント配線基板１０ｂと、緩衝部材１０ｃと、粘着部材１０ｄと、保護部材１０ｅと、を含む。
【０１１３】
本体部１０ａは、脈波センサ１の構成要素（光センサ部１１など）を担持する筐体である。ベルト２０は、本体部１０ａの両端に取り付けられており、生体（手首）２に巻き回される。なお、本体部１０ａは、多層構造を避けたり、比較的重量が大きい部材（バッテリなど）を生体（手首）２に近い側に配置することにより、低重心構造にするとよい。このような低重心構造を採用すれば、被験者の運動時においても本体部１０ａが振動しにくくなるので、光センサ部１１と生体（手首）２との光学距離変化が小さくなり、体動ノイズの発生を低減することが可能となる。
【０１１４】
プリント配線基板１０ｂは、光センサ部１１などの電子回路部品が搭載される部材であり、本体部１０ａの下面（生体（手首）２と対向する面）に取り付けられる。なお、プリント配線基板１０ｂは、その平面視において、本体部１０ａよりも一回り小さいサイズに設計されており、ベルト２０とプリント配線基板１０ｂは、互いに接触しない程度の隙間（５ｍｍ程度）を空けて本体部１０ａに取り付けられている。このような構造を採用することにより、被験者の運動時においてもベルト２０からプリント配線基板１０ｂに振動が直接伝播しにくくなるので、光センサ部１１と生体（手首）２との光学距離変化が小さくなり、体動ノイズの発生を低減することが可能となる。
【０１１５】
緩衝部材１０ｃは、プリント配線基板１０ｂと本体部１０ａとの間（延いては光センサ部１１と本体部１０ａとの間）に設けられた振動吸収性（柔軟性ないしは弾力性）の高い部材である。緩衝部材１０ｃとしては、衝撃吸収ゲルのようなゲル素材のほか、スポンジやゴムなどを用いることができる。緩衝部材１０ｃを設けることにより、本体部１０ａから光センサ部１１への振動伝播を和らげることができるので、光センサ部１１と生体（手首）２との光学距離変化が小さくなり、体動ノイズの発生を低減することが可能となる。
【０１１６】
粘着部材１０ｄは、光センサ部１１の周囲に設けられて生体（手首）２と密着する粘着性の高い部材である。粘着部材１０ｄとしては、両面テープや粘着パッドなどを用いることができる。粘着部材１０ｄの厚さは、光センサ部１１と同程度か、或いは、光センサ部１１よりも低めに設計されている。粘着部材１０ｄを設けることにより、光センサ部１１と生体（手首）２との密着性を向上させることができるので、光センサ部１１と生体（手首）２との光学距離変化が小さくなり、体動ノイズの発生を低減することが可能となる。なお、粘着部材１０ｄは、光センサ部１１との間に隙間（５ｍｍ程度）を空けて設けることが望ましい。このような構造を採用することにより、光センサ部１１は、生体（手首）２から戻ってくる光を受光し易くなるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、粘着部材１０ｄは、外光が光センサ部１１に漏れ入ることを防止するための遮光部材としても機能する。遮光機能に着目した場合、粘着部材１０ｄは、外光を吸収しやすい黒色としておくことが望ましい。
【０１１７】
保護部材１０ｅは、プリント配線基板１０ｂの表面及び裏面の少なくとも一方を被覆して、電子回路部品（光センサ部１１など）を衝撃や汚損から保護するための部材である。保護部材１０ｅとしては、絶縁テープや樹脂コーティングなどを用いることができる。保護部材１０ｅは、粘着部材１０ｄと同じく黒色としておくことが望ましい。
【０１１８】
図２０は、フィルタ部１２の第３構成例を示す回路図である。第３構成例のフィルタ部１２は、電流／電圧変換回路３００と、検波回路３１０と、増幅回路３２０と、６次のオペアンプ多重帰還型バンドパスフィルタ３３０（以下、ＢＰＦ［band pass filter］回路３３０と呼ぶ）と、１次のローパスフィルタ回路３４０（以下、ＬＰＦ回路［low pass filter］３４０と呼ぶ）と、増幅回路３５０と、中間電圧生成回路３６０と、を有する。
【０１１９】
電流／電圧変換回路３００は、光センサ部１１から出力される電流信号を電圧信号に変換する回路であり、抵抗Ｒ２８（例えば４３０Ω）と、抵抗Ｒ２９（例えば２００ｋΩ）とを含む。光センサ部１１を形成する発光ダイオード１１Ａ（発光部に相当）のアノードは、パルス駆動部１７を介して電源電圧ＶＤＤ（例えば＋３．３Ｖ）の印加端に接続されている。発光ダイオード１１Ａのカソードは、抵抗Ｒ２８を介して接地電圧ＧＮＤ２の印加端に接続されている。光センサ部１１を形成するフォトトランジスタ１１Ｂ（受光部に相当）のコレクタは、抵抗Ｒ２９を介して電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。フォトトランジスタ１１Ｂのエミッタは、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。
【０１２０】
検波回路（復調回路）３１０は、電流／電圧変換回路３００の出力信号に検波処理（復調処理）を施す回路であって、オペアンプＯＰ９と、抵抗Ｒ３０（例えば１０ｋΩ）と、抵抗Ｒ３１（例えば１６０ｋΩ）と、抵抗Ｒ３２（例えば１６ｋΩ）と、抵抗Ｒ３３（例えば１０ｋΩ）と、抵抗Ｒ３４（例えば１０ｋΩ）と、抵抗Ｒ３５（例えば６２０ｋΩ）と、キャパシタＣ２３（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ２４（例えば１０ｎＦ）とキャパシタＣ２５（例えば０．１μＦ）と、キャパシタＣ２６（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ２７（例えば１．０μＦ）と、ダイオードＤ１及びＤ２と、を含む。フォトトランジスタ１１Ｂのコレクタは、抵抗Ｒ３０を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。キャパシタＣ２３の第１端は、フォトトランジスタ１１Ｂのコレクタに接続されている。キャパシタＣ２３の第２端は、抵抗Ｒ３１を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。抵抗Ｒ３２の第１端は、キャパシタＣ２３の第２端に接続されている。抵抗Ｒ３２の第２端は、キャパシタＣ２４を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ９の反転入力端（−）は抵抗Ｒ３３を介して抵抗Ｒ３２の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ９の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ９の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ９の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。ダイオードＤ１のアノード及び抵抗Ｒ３４の第１端は、いずれも、オペアンプＯＰ９の反転入力端（−）に接続されている。ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードは、いずれもオペアンプＯＰ９の出力端に接続されている。抵抗Ｒ３４の第２端は、ダイオードＤ２のカソードに接続されている。キャパシタＣ２５は、オペアンプＯＰ９の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。キャパシタＣ２６は、ダイオードＤ２のカソードと中間電圧ＶＭの印加端との間に接続されている。抵抗Ｒ３５の第１端は、ダイオードＤ２のカソードに接続されている。抵抗Ｒ３５の第２端は、キャパシタＣ２７を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。検波回路３１０の動作については、後ほどパルス駆動部１７の動作と合わせて詳細に説明する。
【０１２１】
増幅回路３２０は、検波回路３１０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ１０と、抵抗Ｒ３６（例えば１００ｋΩ）と、抵抗Ｒ３７（例えば１０ｋΩ）と、キャパシタＣ２８（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ１０の非反転入力端（＋）は、抵抗Ｒ３５の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ１０の反転入力端（−）は、抵抗Ｒ３６を介してオペアンプＯＰ１０の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ３７を介して中間電圧ＶＭの印加端にも接続されている。オペアンプＯＰ１０の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１０の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。キャパシタＣ２８は、オペアンプＯＰ１０の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。
【０１２２】
ＢＰＦ回路３３０は、増幅回路３２０の出力信号から低周波成分と高周波成分をいずれも除去するための回路であり、オペアンプＯＰ１１〜ＯＰ１３と、抵抗Ｒ３８（例えば７５ｋΩ）と、抵抗Ｒ３９（例えば２ＭΩ）と、抵抗Ｒ４０（例えば１５０ｋΩ）と、抵抗Ｒ４１（例えば１３０ｋΩ）と、抵抗Ｒ４２（例えば９１ｋΩ）と、抵抗Ｒ４３（例えば６２０ｋΩ）と、抵抗Ｒ４４（例えば４３ｋΩ）と、抵抗Ｒ４５（例えば３０ｋΩ）と、抵抗Ｒ４６（例えば２００ｋΩ）と、キャパシタＣ２９（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３０（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３１（例えば０．１μＦ）と、キャパシタＣ３２（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３３（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３４（例えば０．１μＦ）と、キャパシタＣ３５（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３６（例えば１．０μＦ）と、キャパシタＣ３７（例えば０．１μＦ）とを含む。
【０１２３】
抵抗Ｒ３８の第１端は、オペアンプＯＰ１０の出力端に接続されている。抵抗Ｒ３８の第２端は、抵抗Ｒ３９を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１１の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１１の反転入力端（−）は、キャパシタＣ２９を介して抵抗Ｒ３８の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ４０を介してオペアンプＯＰ１１の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ１１の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１１の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。キャパシタＣ３０は、抵抗Ｒ３８の第２端とオペアンプＯＰ１１の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ３１は、オペアンプＯＰ１１の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。
【０１２４】
抵抗Ｒ４１の第１端は、オペアンプＯＰ１１の出力端に接続されている。抵抗Ｒ４１の第２端は、抵抗Ｒ４２を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１２の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１２の反転入力端（−）は、キャパシタＣ３２を介して抵抗Ｒ４１の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ４３を介してオペアンプＯＰ１２の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ１２の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１２の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。キャパシタＣ３３は、抵抗Ｒ４１の第２端とオペアンプＯＰ１２の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ３４は、オペアンプＯＰ１２の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。
【０１２５】
抵抗Ｒ４４の第１端は、オペアンプＯＰ１２の出力端に接続されている。抵抗Ｒ４４の第２端は、抵抗Ｒ４５を介して中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１３の非反転入力端（＋）は、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１３の反転入力端（−）は、キャパシタＣ３５を介して抵抗Ｒ４４の第２端に接続される一方、抵抗Ｒ４６を介してオペアンプＯＰ１３の出力端にも接続されている。オペアンプＯＰ１３の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１３の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。キャパシタＣ３６は、抵抗Ｒ４４の第２端とオペアンプＯＰ１３の出力端との間に接続されている。キャパシタＣ３７は、オペアンプＯＰ１３の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。
【０１２６】
なお、上記構成から成るオペアンプ多重帰還型のＢＰＦ回路３３０は、０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ。
【０１２７】
ＬＰＦ回路３４０は、ＢＰＦ回路３３０の出力信号から高周波成分を除去する回路であり、抵抗Ｒ４７（例えば１１０ｋΩ）と、キャパシタＣ３８（例えば１．０μＦ）と、を含む。抵抗Ｒ４７の第１端は、オペアンプＯＰ１３の出力端に接続されている。抵抗Ｒ４７の第２端は、キャパシタＣ３８を介して、中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。上記構成から成るＬＰＦ回路３４０のカットオフ周波数は１．４５Ｈｚに設定されている。
【０１２８】
増幅回路３５０は、ＬＰＦ回路３４０の出力信号を増幅する回路であり、オペアンプＯＰ１４と、可変抵抗Ｒ４８（例えば１ＭΩ）と、抵抗Ｒ４９（例えば１ｋΩ）と、キャパシタＣ３９（例えば０．１μＦ）と、を含む。オペアンプＯＰ１４の非反転入力端（＋）は、抵抗Ｒ４７の第２端に接続されている。オペアンプＯＰ１４の反転入力端（−）は、可変抵抗Ｒ４８を介してオペアンプＯＰ１４の出力端に接続される一方、抵抗Ｒ４９を介して中間電圧ＶＭの印加端にも接続されている。オペアンプＯＰ１４の第１電源端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。オペアンプＯＰ１４の第２電源端は、接地電圧ＧＮＤの印加端に接続されている。キャパシタＣ３９は、オペアンプＯＰ１４の第１電源端と接地電圧ＧＮＤの印加端との間に接続されている。
【０１２９】
中間電圧生成回路３６０は、電源電圧ＶＤＤを１／２に分圧して中間電圧ＶＭ（＝ＶＤＤ／２）を生成する回路であり、抵抗Ｒ５０（例えば１ｋΩ）と、抵抗Ｒ５１（例えば１ｋΩ）と、キャパシタＣ４０（１．０μＦ）と、を含む。抵抗Ｒ５０の第１端は、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。抵抗Ｒ５０の第２端と抵抗Ｒ５１の第１端は、いずれも中間電圧ＶＭの印加端に接続されている。抵抗Ｒ５１の第２端は、接地電圧ＧＮＤの端に接続されている。キャパシタＣ４０は、抵抗Ｒ５１に対して並列に接続されている。
【０１３０】
第３構成例のフィルタ部１２であれば、光センサ部１１の出力信号（脈波データ）から体動ノイズを効果的に除去することが可能となる。
【０１３１】
また、第３構成例のフィルタ部１２において、検波回路３１０、増幅回路３２０、ＢＰＦ回路３３０、ＬＰＦ回路３４０、及び、増幅回路３５０は、いずれも中間電圧ＶＭ（＝ＶＤＤ／２）を基準電圧として動作するので、フィルタ部１２の出力信号は、中間電圧ＶＭに対して上下に振幅変動する波形となる。従って、第３構成例のフィルタ部１２であれば、出力信号の飽和（電源電圧ＶＤＤや接地電圧ＧＮＤへの張り付き）を防止して、脈波データを正しく検出することが可能となる。
【０１３２】
上記の体動ノイズ抑制構造（図１８及び図１９）とフィルタ部１２（図２０）を組み合わせて採用した新型の脈波センサ１であれば、被験者の安静時における脈波はもちろん、被験者の運動時（歩行時／ジョギング時／ランニング時）における脈波についても高精度に検出することが可能となる。
【０１３３】
図２１〜図２６は、それぞれ、歩行時（６ｋｍ／ｈ）、ジョギング時（８ｋｍ／ｈ、１０ｋｍ／ｈ）、及び、ランニング時（１２ｋｍ／ｈ、１４ｋｍ／ｈ、１６ｋｍ／ｈ）の測定結果（上：旧型、下：新型）を示すグラフである。図中の実線は、脈波センサ１（新／旧）の測定結果を示しており、図中の破線は、胸ベルト装着型心拍計（市販品）の測定結果を比較参照用として示している。なお、上記の運動（歩行／ジョギング／ランニング）は、いずれも屋内のトレッドミルを用いて実施されたものである。
【０１３４】
旧型の脈波センサ１を用いた場合、被験者の歩行時には胸ベルト装着型心拍計と相関のある測定結果が得られていたが（図２１の上段）、被験者のジョギング時やランニング時には体動ノイズの影響が大きくなって胸ベルト装着型心拍計と乖離した測定結果となっていた（図２２〜図２６の各上段）
【０１３５】
一方、新型の脈波センサ１を用いた場合、被験者の歩行時のみならず、被験者のジョギング時やランニング時にも、胸ベルト装着型心拍計と相関のある測定結果を得られることが確認された（図２１〜図２６の各下段）。
【０１３６】
＜屋外計測技術開発＞
上記した新型の脈波センサ１は、屋外（外乱光となる太陽光の下）でも脈波を正しく測定できるように、光センサ部１１の発光部（発光ダイオード１１Ａ）を外来光よりも高い輝度でパルス駆動させるパルス駆動部１７を有し、かつ、フィルタ部１２は、光センサ部１１の出力信号に検波処理を施して脈波信号を抽出する検波回路２３０を含む構成とされている（先の図２０を参照）。
【０１３７】
光センサ部１１の発光方法を常時点灯法からパルス点灯法（デューティ駆動法）に変更したことの意義について、図２７を参照しながら詳細に説明する。図２７は、常時点灯法とパルス点灯法との比較テーブルであり、上から順に、発光部の明るさ、信号強度Ｓ（脈波信号）、ノイズ強度Ｎ（外乱光）、及び、Ｓ／Ｎが示されている。
【０１３８】
常時点灯法における単位時間当たりの信号強度Ｓは、発光部の明るさをＬ（例えば１．５ｍＡ駆動）とした場合、Ｓ＝Ｌ（＝Ｌ×１）と表すことができる。一方、ノイズ強度Ｎは、外乱光の明るさを（α×Ｌ）とした場合、Ｎ＝（α×Ｌ）と表される。従って、α＞１である場合には、信号強度Ｓよりもノイズ強度Ｎの方が大きい状態（Ｓ＜Ｎ）となり、Ｓ／Ｎを確保することができなくなる。
【０１３９】
一方、パルス点灯法（例えば、駆動周波数：１００Ｈｚ、デューティ：１／５０）における発光時間当たりの信号強度Ｓは、発光部の明るさを（５０×Ｌ）（例えば７５ｍＡ駆動）とした場合、Ｓ＝Ｌ（＝（５０×Ｌ）×（１／５０））と表すことができる。一方、ノイズ強度Ｎは、外乱光の明るさを（α×Ｌ）とした場合、Ｎ＝（α×Ｌ）／５０と表される。このように、パルス点灯法と発光部の高輝度化を組み合わせることにより、信号強度Ｓを従前と同様のレベルに維持しつつ、ノイズ強度Ｎを発光部のデューティに応じて低減することができるので、結果としてＳ／Ｎを向上させることが可能となる。なお、デューティについては、１／１０〜１／１００に設定すればよく、例えば、上記で示したように、デューティを１／５０に設定することが望ましい。なお、デューティを１／１０に設定した場合には、発光部の明るさを（１０×Ｌ）とすればよいし、デューティを１／１００に設定した場合には、発光部の明るさを（１００×Ｌ）とすればよい。
【０１４０】
図２８は、パルス駆動部１７の一構成例を示す回路図である。本構成例のパルス駆動部１７は、半導体装置ＩＣ１と、Ｐチャネル型ＭＯＳ［metal oxide semiconductor］電界効果トランジスタＰ１と、抵抗Ｒ５２〜Ｒ５５と、キャパシタＣ４１〜Ｃ４３とを含む。
【０１４１】
半導体装置ＩＣ１は、３つのシュミットトリガＳＴ１〜ＳＴ３と、８本の外部端子（１ピン〜８ピン）と、を有する。１ピンは、シュミットトリガＳＴ１の入力端に接続されている。２ピンは、シュミットトリガＳＴ２の出力端に接続されている。３ピンは、シュミットトリガＳＴ３の入力端に接続されている。４ピンは接地端子であり、半導体装置ＩＣ１の外部において、接地電圧ＧＮＤ２の印加端に接続されている。５ピンは、シュミットトリガＳＴ３の出力端に接続されている。６ピンは、シュミットトリガＳＴ２の入力端に接続されている。７ピンは、シュミットトリガＳＴ１の出力端に接続されている。８ピンは電源端子であり、半導体装置ＩＣ１の外部において、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。
【０１４２】
トランジスタＰ１のソースは、電源電圧ＶＤＤの印加端に接続されている。トランジスタのドレインは、発光ダイオード１１Ａのアノードに接続されている。トランジスタＰ１のゲートは、抵抗Ｒ５２を介して電源電圧ＶＤＤの印加端に接続される一方、抵抗Ｒ５３を介して半導体装置ＩＣ１の５ピンにも接続されている。抵抗Ｒ５４の第１端は、半導体装置ＩＣ１の３ピンに接続されている。抵抗Ｒ５４の第２端は、接地電圧ＧＮＤ２の印加端に接続されている。抵抗Ｒ５５の第１端は、半導体装置ＩＣ１の１ピンに接続されている。抵抗Ｒ５５の第２端は、半導体装置ＩＣ１の６ピンと７ピンに接続されている。キャパシタＣ４１は、電源電圧ＶＤＤの印加端と接地電圧ＧＮＤ２の印加端との間に接続されている。キャパシタＣ４２は、半導体装置ＩＣ１の１ピンと接地電圧ＧＮＤ２の印加端との間に接続されている。キャパシタＣ４３は、半導体装置ＩＣ１の２ピンと３ピンとの間に接続されている。
【０１４３】
上記構成から成るパルス駆動部１７は、所定の駆動周波数及びデューティでトランジスタＰ１のオン／オフを繰り返して、光センサ部１１の発光ダイオード１１Ａに流れる電流のパルス駆動を行う。なお、発光ダイオード１１Ａとしては、高輝度対応素子（ピーク順方向電流：１００ｍＡ）が用いられている。
【０１４４】
図２９は、検波回路３１０における脈波信号の復調処理（検波処理）を説明するための模式図である。なお、図２８の上段には検波回路３１０への入力信号が描写されており、図２９の下段には検波回路３１０の出力信号が描写されている。先の図２０で示したように、フィルタ部１２に組み込まれた検波回路３１０は、いわゆる反転型の半波整流検波回路であり、パルス駆動される入力信号からその包絡線のみを抽出した出力信号を生成し、これを後段回路に出力する。
【０１４５】
図３０は、光センサ部１１の発光特性及び受光特性を示すグラフである。図３０の横軸は波長を示しており、縦軸は相対感度を示している。なお、図中の実線は新型フォトトランジスタの波長特性（受光特性）を示しており、図中の小破線は旧型フォトトランジスタの波長特性（受光特性）を示している。また、図中の大破線は発光ダイオードの波長特性（発光特性）を示している。図３０で示したように、新型の脈波センサ１において、受光部として用いられる新型フォトトランジスタの波長特性（受光特性）は、発光部として用いられる発光ダイオードの波長特性（発光特性）と合致するように設計されている。このように、発光部と受光部の波長特性を最適化すれば、不要帯域の感度をカットすることができるので、外来光（太陽光）の影響を低減することが可能となる。
【０１４６】
上記のパルス点灯法（図２０、図２７〜図２９）と波長特性最適化（図３０）を組み合わせて採用した新型の脈波センサ１であれば、屋内はもちろん、外乱光の多い屋外でも脈波を高精度に検出することが可能となる。
【０１４７】
図３１は、屋外での静止状態（立位状態）における脈波測定結果の新旧比較テーブルである。図３１の上段には、旧型の脈波センサ１による屋外（４万ルクス）での脈波測定結果が示されており、図３１の下段には、新型の脈波センサ１による屋外（８万ルクス）での脈波測定結果が示されている。図３１で示したように、旧型の脈波センサ１では、外来光（太陽光）の影響で脈波信号が飽和してしまい、脈波を正しく測定することができないのに対して、新型の脈波センサ１であれば、脈波信号の飽和を回避して脈波を正しく測定することが可能である。
【０１４８】
図３２は、新型の脈波センサ１による屋内外での脈波測定結果を示すグラフである。なお、図中の実線は、新型の脈波センサ１の測定結果を示しており、図中の破線は、胸ベルト装着型心拍計（市販品）の測定結果を比較参照用として示している。図３１で示したように、新型の脈波センサ１を用いることにより、屋内はもちろん、屋外（８万ルクス）であっても、静止時（座位／立位）と歩行時の双方において、胸ベルト装着型心拍計と相関のある測定結果を得られることが確認された。
【０１４９】
なお、上記で説明した屋外計測技術（パルス点灯法と波長特性最適化）については、腕輪型の脈波センサ１に限らず、その他構造（指輪型、アイマスク型、耳栓型など）の脈波センサにも広く適用することが可能である。
【０１５０】
＜耳での脈波測定＞
図３３は、耳での脈波測定の原理を説明するための模式図である。先の第１、第２実施形態では、主として手首で脈波測定を行う構成を例に挙げたが、脈波センサは、手首以外の部位にも装着することができる。そこで、次の第３実施形態では、耳で脈波測定を行う構成を例に挙げて説明を行う。なお、耳での脈波測定を行う場合、脈波センサ（発光部と受光部）の装着位置は、外耳Ｅのいかなる部位（舟状窩Ｅ１、耳輪Ｅ２、対耳輪Ｅ３、対耳珠Ｅ４、外耳道Ｅ５、上対耳輪脚Ｅ６、三角窩Ｅ７、下対耳輪脚Ｅ８、耳甲介Ｅ９、耳珠Ｅ１０、珠間切痕Ｅ１１、及び、耳垂Ｅ１２）であってもよい。
【０１５１】
＜脈波センサ（第３実施形態）＞
図３４及び図３５は、それぞれ、脈波センサの第３実施形態を示す外観図及びブロック図である。第３実施形態の脈波センサ４０１は、イヤホン（ヘッドホン）４０１Ｘと本体ユニット４０１Ｙを有し、脈波測定機能を備えた携帯型のオーディオプレーヤとして提供される。なお、オーディオプレーヤという概念には、オーディオ再生専用機だけでなく、オーディオ再生機能を備えた携帯電話端末、スマートフォン、及び、携帯ゲーム端末なども含まれる。
【０１５２】
イヤホン４０１Ｘは、ユーザの外耳Ｅ（特に耳介（耳殻））に装着して使用されるインナーイヤー型であり、筐体４１０と、光センサ部４１１と、スピーカ４１２と、ドライバ４１３と、コード４１４と、コネクタ４１５と、を含む。
【０１５３】
筐体４１０は、光センサ部４１１、スピーカ４１２、及び、ドライバ４１３が搭載される部材である。筐体４１０は、耳珠Ｅ１０と対耳珠Ｅ４に囲まれた窪み部分（耳甲介Ｅ９の艇部）にフィットする形状を有する。筐体４１０は、開放型であっても密閉型であってもよい。
【０１５４】
光センサ部４１１は、筐体４１０の側面に設けられており、発光部４１１Ａから外耳Ｅの所定部位に光を照射し、生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部４１１Ｂで検出することにより、脈波データを取得する。なお、図３４では、右耳用筐体と左耳用筐体のうち、片方の筐体４１０に光センサ部４１１を１つ搭載した構成が示されているが、光センサ部４１１の搭載数はこれに限定されるものではなく、片方の筐体４１０に光センサ部４１１を複数搭載してもよいし、或いは、両方の筐体にそれぞれ光センサ部４１１を１つまたは複数搭載してもよい。光センサ部４１１を１つだけ搭載する構成であれば、光センサ部４１１を複数搭載する構成と比べて、消費電力の低減やコストダウンなどを優先することができる。一方、光センサ部４１１を複数搭載する構成であれば、各々のセンサ出力を足し合わせてＳ／Ｎを高めたり、最もＳ／Ｎの高いセンサ出力を選択して用いることにより、脈波の検出精度を向上することが可能となる。なお、複数の光センサ部４１１を選択的に用いる場合には、使用されない光センサ部４１１への電力供給を遮断することにより、電力の浪費を防止することが可能となる。
【０１５５】
なお、第３実施形態の脈波センサ４０１において、光センサ部４１１は、発光部４１１Ａと受光部４１１Ｂとが生体を挟んで互いに反対側に設けられた構成（いわゆる透過型、図３３の破線矢印を参照）ではなく、発光部４１１Ａと受光部４１１Ｂが生体に対していずれも同じ側に設けられた構成（いわゆる反射型、図３３の実線矢印を参照）とされている。また、本願の発明者らは、外耳Ｅでの脈波測定について、十分に脈波の測定が可能であることを実際に実験で確認済みである。光センサ部４１１の具体的な構造については、第１、第２実施形態の光センサ部１１と同一の構成を採用すればよいので、重複した説明は割愛する。
【０１５６】
スピーカ４１２は、本体ユニット４０１Ｙからドライバ４１３を介して伝達されるオーディオ信号（電気信号）を音波に変えて出力する。スピーカ４１２の駆動方式としては、ダイナミック型が一般的であるが、その他の駆動方式（マグネティック型、バランスドアーマチュア型、圧電型、クリスタル型、静電型など）を採用しても構わない。
【０１５７】
ドライバ４１３は、本体ユニット４０１Ｙから伝達されるオーディオ信号（電気信号）に基づいてスピーカ４１２の駆動信号を生成する。
【０１５８】
コード４１４は、イヤホン４０１Ｘの筐体４１０と本体ユニット４０１Ｙとの間を電気的に接続するための部材である。コード４１４には信号伝達線や電力供給線が含まれる。
【０１５９】
コネクタ４１５は、コード４１４の一端に取り付けられており、イヤホン４０１Ｘと本体ユニット４０１Ｙとを着脱するための部材である。
【０１６０】
なお、コード４１４及びコネクタ４１５に代えて、イヤホン４０１Ｘの筐体４１０と本体ユニット４０１Ｙの双方に無線通信モジュールを設けることにより、両者の間を無線で接続することも可能である。特に、本体ユニット４０１Ｙを防水構造とする際には、本体ユニット４０１Ｙの外部端子を完全に排除するという観点から、両者の間を無線で接続する構成とすることが望ましい。その場合、本体ユニット４０１Ｙからイヤホン４０１Ｘの筐体４１０側に電力を供給することができなくなるので、イヤホン４０１Ｘの筐体４１０側にも電源部を別途用意する必要がある。
【０１６１】
本体ユニット４０１Ｙは、筐体４２０と、制御部４２１と、操作部４２２と、表示部４２３と、記憶部４２４と、通信部４２５と、電源部４２６と、フィルタ部４２７と、を含む。なお、本体ユニット４０１Ｙがオーディオ再生機能を備えた携帯電話端末である場合には、上記構成要素のほかに、マイク、スピーカ、及び、電話回線接続部などがさらに追加される。
【０１６２】
筐体４２０は、制御部４２１、操作部４２２、表示部４２３、記憶部４２４、通信部４２５、電源部４２６、及び、フィルタ部４２７を収納する部材である。なお、筐体４２０は、水没等による故障を防止するために防水構造としておくことが望ましい。
【０１６３】
制御部４２１は、オーディオ再生機能と脈波測定機能の双方を個別的に実現するだけでなく、両機能を複合的に組み合わせて新たな付加価値を産み出すことができるように、脈波センサ４０１全体の動作を統括的に制御する。なお、制御部４２１としては、ＣＰＵなどを好適に用いることができる。制御部４２１の具体的な動作については、後ほど詳細に説明する。
【０１６４】
操作部４２２は、ユーザ（被験者）の入力操作（電源オン／オフ、音量調節、及び、選曲など）を受け付けるヒューマンインタフェイスである。操作部４２２としては、各種キーやボタンのほか、タッチパネルなどを好適に用いることができる。
【０１６５】
表示部４２３は、本体ユニット４０１Ｙの表面に設けられており、表示情報（オーディオ再生に関する情報のほか、脈波の測定結果などを含む）を出力する。表示部４２３としては、液晶表示パネルなどを好適に用いることができる。
【０１６６】
記憶部４２４は、制御部４２１に読み込まれて実行される各種プログラムを不揮発的に格納するＲＯＭ［read only memory］や、制御部４２１のプログラム実行領域として使用される揮発性のＲＡＭ［random access memory］、及び、ユーザ（被験者）が任意の楽曲データを不揮発的に格納するための内蔵型（或いは着脱型）フラッシュメモリを含む。
【０１６７】
また、記憶部４２４は、制御部４２１で得られた脈波データ（生データ、或いは、種々の処理が施された処理済みデータ）を揮発的ないしは不揮発的に格納するＲＡＭやＥＥＰＲＯＭ［electrically erasable programmable ROM］なども含む。このように、脈波データの格納手段を有する構成であれば、例えば、所定期間毎に記憶部４２４の蓄積データを一括して外部送信することができるようになるので、通信部４２５を間欠的に待機状態とすることが可能となり、延いては、脈波センサ４０１のバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。
【０１６８】
通信部４２５は、脈波センサ４０１の測定データ（生データ、種々の処理が施された処理済みデータ、或いは、記憶部４２４の格納データ）を外部の情報端末４０２（データサーバやパーソナルコンピュータなど）に無線または有線で送信する。特に、脈波センサ４０１の測定データを情報端末４０２に無線で送信する構成であれば、脈波センサ４０１と情報端末４０２とを有線で接続する必要がなくなるので、例えば、ユーザ（被験者）の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。特に、本体ユニット４０１Ｙを防水構造とする際には、本体ユニット４０１Ｙの外部端子を完全に排除するという観点から、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。なお、近距離（数ｍ〜数十ｍ）の情報端末２に測定データを無線送信する場合には、通信部４２５としてＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線通信モジュールなどを好適に用いることができる。また、インターネットなどを介して遠隔地の情報端末４０２に測定データを送信する場合には、通信部４２５として無線ＬＡＮ［local area network］モジュールなどを好適に用いることができる。
【０１６９】
電源部４２６は、バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータを含み、バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換して脈波センサ４０１の各部に供給する。このように、バッテリ駆動方式の脈波センサ４０１であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、ユーザ（被験者）の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。なお、上記のバッテリとしては、繰り返して充電を行うことが可能な二次電池（リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなど）を用いることが望ましい。このようにバッテリとして二次電池を用いる構成であれば、煩わしい電池交換作業が必要なくなるので、脈波センサ４０１の利便性を高めることができる。また、バッテリ充電時における外部からの電力供給方式としては、ＵＳＢケーブルなどを用いる接触給電方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触給電方式であってもよい。ただし、脈波センサ４０１を防水構造とする際には、本体ユニット４０１Ｙの外部端子を完全に排除するという観点から、外部からの電力供給方式として非接触給電方式を採用することが望ましい。
【０１７０】
フィルタ部４２７は、光センサ部４１１の出力信号（受光部の検出信号）にフィルタ処理や増幅処理を施して制御部４２１に伝達する。なお、イヤホン４０１Ｘの筐体４１０側にフィルタ部を設けても構わないが、イヤホン４０１Ｘの筐体４１０からコード４１４を介して本体ユニット４０１Ｙに信号を伝送する途中でノイズが重畳しやすいことを鑑みると、フィルタ部４２７は、本体ユニット４０１Ｙ側に設けておくことが望ましい。なお、フィルタ部４２７の具体的な回路構成については、第１、第２実施形態のフィルタ部１２と同一の構成を採用すればよいので、重複した説明は割愛する。
【０１７１】
上記したように、第３実施形態の脈波センサ４０１は、外耳Ｅに装着される筐体４１０と、筐体４１０に設けられて発光部４１１Ａから外耳Ｅに光を照射し生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部４１１Ｂで検出することにより脈波データを取得する光センサ部４１１とを有する。
【０１７２】
このような構成であれば、ユーザ（被験者）が意図的に脈波センサ４０１を外耳Ｅから外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ４０１が外耳Ｅから脱落してしまうおそれは少ないので、ユーザ（被験者）の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。
【０１７３】
特に、外耳Ｅは、指や腕に比べて体動の少ない部位であるので、光センサ部４１１の出力信号が体動ノイズの影響を受けにくく、高精度に脈波の測定を行うことが可能となる。
【０１７４】
また、音声の聴取を主たる目的として外耳Ｅに装着されるイヤホン４０１Ｘに光センサ部４１１を搭載した脈波センサ４０１であれば、ユーザ（被験者）は、脈波センサ４０１を脈波測定機能付きの携帯型オーディオプレーヤとして日常的に装着することができるので、脈波センサ４０１の装着に対する抵抗感を払拭することが可能となり、延いては、利用シーンの拡大や新規ユーザ層の開拓に寄与することが可能となる。
【０１７５】
また、脈波センサ４０１全体の動作を統括的に制御する制御部４２１は、オーディオ再生機能と脈波測定機能の双方を個別的に実現するだけでなく、両機能を複合的に組み合わせて新たな付加価値を産み出すべく、脈波データに応じてスピーカ４１２の出力動作を制御する機能を備えている。
【０１７６】
具体的に述べると、制御部４２１は、フィルタ部４２７の出力信号に各種の信号処理を施すことによって、脈波に関する種々の情報（脈波の揺らぎ、心拍数、心拍変動、及び、加速度脈波など）を取得し、その解析結果をオーディオ再生動作にフィードバックする。
【０１７７】
例えば、制御部４２１は、脈波データの解析結果に基づいてユーザ（被験者）の体調や精神状態、或いは、睡眠状態などを判定し、その判定結果に基づいて音量調節や選曲、或いは、電源オン／オフなどを自動的に実施する。このような構成とすることにより、携帯型オーディオプレーヤ単体では実現することのできないオーディオ再生動作を実現することが可能となる。
【０１７８】
なお、図３４及び図３５では、イヤホン４０１Ｘと本体ユニット４０１Ｙを別体とした構成を例に挙げたが、脈波センサ４０１の構成はこれに限定されるものではなく、イヤホン４０１Ｘと本体ユニット４０１Ｙを一体とした構成にしても構わない。その場合、コード４１４やプラグ４１５は不要となる。
【０１７９】
また、イヤホン４０１Ｘの形態や外耳Ｅへの装着例についても、図３６Ａ〜図３６Ｄで示すように、種々のバリエーションが考えられる。図３６Ａ〜図３６Ｄは、それぞれ、イヤホン４０１Ｘの第１形態〜第４形態と、各形態における外耳Ｅへの装着例を模式的に示す正面図である。
【０１８０】
例えば、第１形態（図３６Ａ）のイヤホン４０１Ｘは、先出の図３４と同様、外耳Ｅに装着して使用されるインナーイヤー型であり、その筐体４１０は、耳珠Ｅ１０と対耳珠Ｅ４に囲まれた窪み部分（耳甲介Ｅ９の艇部）にフィットする形状（例えば球状や円柱状）を有する。第１形態のイヤホン４０１Ｘでは、上記の窪み部分に光センサ部４１１が当接される。
【０１８１】
第２形態（図３６Ｂ）のイヤホン４０１Ｘは、シリコンや発泡ウレタンなどで形成されたイヤーピースを外耳道Ｅ５に深く押し込んで使用される耳栓型（カナル型）であり、その筐体４１０は、先出の第１形態（図３６Ａ）と同様、耳珠Ｅ１０と対耳珠Ｅ４に囲まれた窪み部分（耳甲介Ｅ９の艇部）にフィットする形状を有する。第２形態のイヤホン４０１Ｘでは、第１形態と同様、上記の窪み部分に光センサ部４１１が当接される。
【０１８２】
第３形態（図３６Ｃ）のイヤホン４０１Ｘは、耳介Ｅ全体を覆う形状の筐体４１０を備えたヘッドホン型である。左右（右耳用／左耳用）の筐体４１０は、頭上に跨るヘッドバンドまたは首の後ろ側に跨るネックバンド（いずれも不図示）によって頭部を挟み込む形となる。第３形態のイヤホン４０１Ｘにおいて、筐体４１０は、耳介Ｅとの対向面（内側面）に光センサ部４１１を担持する突起部材４１０ｘを有する。突起部材４１０ｘは、耳介Ｅに向けて突出しており、例えば、その先端に光センサ部４１１が搭載されている。従って、第３形態のイヤホン４０１Ｘでは、突起部材４１０ｘの先端と対向する部位（例えば耳垂Ｅ１２）に光センサ部４１１が当接される。なお、第３形態のイヤホン４０１Ｘでは、耳介Ｅ全体を覆う筐体４１０が光センサ部４１１を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【０１８３】
第４形態（図３６Ｄ）のイヤホン４０１Ｘは、耳介Ｅに懸架されるクリップ部材４１０ｙを有する耳掛け型である。クリップ部材４１０ｙは、耳介Ｅと当接する箇所に光センサ部４１１を担持する。従って、第４形態のイヤホン４０１Ｘでは、上対耳輪脚Ｅ６、三角窩Ｅ７、下対耳輪脚Ｅ８、若しくは、耳甲介Ｅ９の裏側辺りに光センサ部４１１が当接される形となる。
【０１８４】
なお、上記では、イヤホンやヘッドホンに光センサ部４１１を設ける構成を例に挙げて説明を行ったが、脈波センサ４０１の構成はこれに限定されるものではなく、例えば、図３７の変形例で示すように、耳栓構造を有する筐体４１０に光センサ部４１１を搭載し、外耳道Ｅ５の内部で脈波を測定する形態も考えられる。この場合、筐体４１０は外耳道Ｅ５を塞いで奥深くに挿入され、光センサ部４１１は外耳道Ｅ５の内壁面に当接される形となる。このような耳栓構造を有する脈波センサ４０１であれば、耳栓本来の機能を利用して被験者をリラックスさせることができるので、脈波測定中の被験者に過度のストレスを与えずに済む。このような特長から、耳栓構造を有する脈波センサ４０１は、快眠センサ（脈波情報から被験者の睡眠状態に関する知見を得るセンサ）として好適に利用することが可能である。
【０１８５】
また、上記いずれの構成を採用する場合であっても、受光部４１１Ｂは、発光部４１１Ａよりも外耳道Ｅ５に近い側（ないしは外耳道Ｅ５の奥側）に配置するとよい。このような構成とすることにより、受光部４１１Ｂに外光が漏れ入りにくくなるので、脈波データの検出精度を高めることが可能となる。
【０１８６】
＜補聴器への応用＞
図３８は、補聴器への応用例を示すシステム図である。図３８の脈波センサ４０１は、脈波測定機能を備えた補聴器として提供される。なお、脈波センサ４０１の具体的な構成については、基本的に先出の図３５と同様であるが、携帯型オーディオプレーヤではなく補聴器として機能するための構成要素（集音マイクなど）を適宜組み込む必要がある。
【０１８７】
また、脈波データやその解析結果（安否情報など）の送信先となる情報端末４０２は、遠隔地に設置されていることが想定される。従って、補聴器への応用を行う場合、脈波センサ４０１には、ネットワーク４０３を介して情報端末４０２（医療機関のデータサーバや遠隔地の家族が所有するパーソナルコンピュータなど）との接続を確立するための通信部（無線ＬＡＮモジュールなど）を設けることが望ましい。
【０１８８】
補聴器を必要とするユーザ（被験者）の中には、遠隔地からの健康管理や安否確認などを必要とする高齢者が多く含まれている。しかし、高齢者にとって複数の電子機器（ここでは補聴器と脈波センサ）を個別にかつ適切に装着ないし保守管理することは必ずしも容易なことではない。
【０１８９】
これに対して、脈波測定機能を備えた補聴器として提供される脈波センサ４０１は、ユーザ（被験者）にとって補聴器そのものであり、脈波の測定を意識させるものではないので、その装着や保守管理の負担を軽減することが可能となる。また、脈波センサ４０１から送信されてくる脈波データやその解析結果を遠隔地の情報端末４０２で監視することにより、ユーザ（被験者）の健康状態に異常が生じた場合であっても迅速に対処することが可能となる。
【０１９０】
なお、当然のことながら、外耳Ｅで脈波を測定するための構成については、オーディオ再生機能や補聴機能などの付加機能を具備しない脈波センサ単体にも適用することが可能である。
【０１９１】
＜睡眠センサ＞
図３９は、睡眠センサの一構成例（体調管理システムとしての適用例）を示したブロック図である。本構成例の睡眠センサ５０１は、光センサ部５１１と、温度センサ部５１２と、加速度センサ部５１３と、マイクロフォン５１４と、制御部５１５と、表示部５１６と、スピーカ５１７と、操作部５１８と、記憶部５１９と、通信部５２０と、電源部５２１と、を有する。
【０１９２】
光センサ部５１１は、被験者の生体に光を照射した後、生体内を透過して戻ってくる光の強度を検出することにより、被験者の脈波や血中酸素飽和度に関する測定データを取得する。なお、光センサ部５１１については、先出の第１〜第３実施形態と同様の構成を採用すればよいので、重複した説明は割愛する。
【０１９３】
温度センサ部５１２は、被験者の体温や体表面温度に関する測定データを取得する。
【０１９４】
加速度センサ部５１３は、被験者の体動に関する測定データを取得する。
【０１９５】
マイクロフォン５１４は、被験者が発する音や声及び被験者の周囲音に関する測定データを取得する。
【０１９６】
制御部５１５は、睡眠センサ５０１全体の動作を統括的に制御する。なお、制御部５１５としては、ＣＰＵなどを好適に用いることができる。
【０１９７】
表示部５１６は、被験者の睡眠状態に応じて画像（文字などを含む）の出力を行う。表示部５１６としては、液晶表示パネルなどを好適に用いることができる。
【０１９８】
スピーカ５１７は、被験者の睡眠状態に応じて音声（警告音等を含む）の出力を行う。
【０１９９】
操作部５１８は、被験者の入力操作（電源オン／オフなど）を受け付けるヒューマンインタフェイスである。操作部５１８としては、各種キーやボタンのほか、タッチパネルなどを好適に用いることができる。
【０２００】
記憶部５１９は、制御部５１５に読み込まれて実行される各種プログラムを不揮発的に格納するＲＯＭや、制御部５１５のプログラム実行領域として使用される揮発性のＲＡＭを含む。
【０２０１】
また、記憶部５１９は、睡眠センサ１で得られた測定データ（生データ、或いは、種々の処理が施された処理済みデータ）を揮発的または不揮発的に格納するＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなども含む。このように、測定データの格納手段を有する構成であれば、例えば、所定期間毎に記憶部５１９の蓄積データを一括して外部送信することができるようになるので、通信部５２０を間欠的に待機状態とすることが可能となり、延いては、睡眠センサ５０１のバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。
【０２０２】
通信部５２０は、睡眠センサ５０１で得られた測定データ（生データ、種々の処理が施された処理済みデータ、若しくは、記憶部５１９の格納データ）を外部の情報端末５０２（データサーバやパーソナルコンピュータなど）に無線または有線で送信する。特に、睡眠センサ５０１で得られた測定データを情報端末５０２に無線で送信する構成であれば、睡眠センサ５０１と情報端末５０２とを有線で接続する必要がなくなるので、例えば、被験者の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。特に、睡眠センサ５０１を防水構造とする際には、睡眠センサ５０１の外部端子を完全に排除するという観点から、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。なお、近距離（数ｍ〜数十ｍ）の情報端末５０２に測定データを無線送信する場合には、通信部５２０として、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）無線通信モジュールなどを好適に用いることができる。また、インターネットなどを介して遠隔地の情報端末５０２に測定データを送信する場合には、通信部５２０として無線ＬＡＮモジュールなどを好適に用いることができる。
【０２０３】
電源部５２１は、バッテリとＤＣ／ＤＣコンバータを含み、バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換して睡眠センサ５０１の各部に供給する。このようにバッテリ駆動方式の睡眠センサ５０１であれば、睡眠状態の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、被験者の行動を制約せずに睡眠状態の測定を行うことが可能となる。なお、上記のバッテリとしては、繰り返して充電を行うことが可能な二次電池（リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなど）を用いることが望ましい。このようにバッテリとして二次電池を用いる構成であれば、煩わしい電池交換作業が不要となるので、睡眠センサ５０１の利便性を高めることができる。また、バッテリ充電時における外部からの電力供給方式としては、ＵＳＢケーブルなどを用いる接触給電方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触給電方式であってもよい。ただし、睡眠センサ５０１を防水構造とする際には、睡眠センサ５０１の外部端子を完全に排除するという観点から、外部からの電力供給方式として非接触給電方式を採用することが望ましい。
【０２０４】
上記のように、被験者に装着される睡眠センサ５０１と、睡眠センサ５０１で取得された測定データの解析やログ取得を行う情報端末５０２と、を有する体調管理システムを構築すれば、睡眠センサ５０１自体を不要に高機能化することなく、被験者の日々の睡眠状態を監視して適切な体調管理を行うことが可能となる。また、多数の被験者から得られるデータを情報端末５０２で集約すれば、統計的な解析などを行うことも可能となる。
【０２０５】
なお、睡眠センサ５０１で取得された測定データの詳細な解析は、上記の理由から、外部の情報端末５０２に委ねることが望ましいが、睡眠センサ５０１で取得された測定データから被験者の睡眠状態を解析して表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する機能を制御部５１５に具備することは非常に有益である。
【０２０６】
例えば、制御部５１５は、被験者の脈波に関する測定データ（脈拍数や脈拍変動など）から被験者のレム睡眠／ノンレム睡眠を判定し、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成にするとよい。例えば、被験者のレム睡眠に合わせてスピーカ５１７から目覚まし用の音楽や環境音（鳥のさえずり音や水のせせらぎ音など）を出力することにより、被験者に心地の良い寝覚めを提供することが可能となる。また、制御部５１５は、被験者の脈波に関する測定データから被験者の睡眠深度を判定し、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成としてもよい。
【０２０７】
また、制御部５１５は、被験者の血中酸素飽和度に関する測定データから被験者の無呼吸症候群（睡眠の質）を判定し、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成にするとよい。例えば、無呼吸症候群の発症時にスピーカ５１７からアラーム音を出力すれば、被験者を強制的に覚醒させたり、被験者の異常を周囲に報知したりすることができる。
【０２０８】
また、制御部５１５は、被験者の体温または体表面温度に関する測定データから被験者の睡眠深度を判定して、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成にするとよい。例えば、被験者の睡眠状態が浅くなり体温が上昇したときにスピーカ５１７から目覚まし用の音楽や環境音を出力することにより、被験者に心地の良い寝覚めを提供することが可能となる。
【０２０９】
また、制御部５１５は、被験者の体動に関する測定データから被験者の睡眠深度を判定てし、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成にするとよい。例えば、被験者の睡眠状態が浅くなり体動が多くなったときにスピーカ５１７から目覚まし用の音楽や環境音を出力することにより、被験者に心地の良い寝覚めを提供することが可能となる。
【０２１０】
また、制御部５１５は、被験者の発する音や声及び被験者の周囲音に関する測定データから被験者の状態（いびきや歯ぎしりなど）を判定し、表示部５１６やスピーカ５１７を駆動する構成にするとよい。例えば、被験者のいびきがひどくなったときにスピーカ５１７からアラーム音を出力することにより、被験者を強制的に覚醒させたり、被験者の異常を周囲に報知したりすることができる。
【０２１１】
なお、上記の例では、被験者の睡眠状態に応じて睡眠センサ５０１に組み込まれた表示部５１６やスピーカ５１７の駆動制御を行う構成を例に挙げたが、制御部５１５による駆動制御の対象はこれらに限定されるものではなく、睡眠センサ５０１の外部に設けられた家電機器を遠隔制御することも考えられる。
【０２１２】
図４０は睡眠センサ５０１を用いた家電制御システムの一構成例を示す模式図である。本構成例の家電制御システムでは、睡眠センサ５０１を用いて判定された被験者の睡眠状態に応じて、電動カーテンＡ１、オーディオ機器Ａ２、照明機器Ａ３、テレビＡ４、空気調和器Ａ５、及び、寝具（電動ベッドや空気マットなど）Ａ６が制御される。
【０２１３】
本構成例の家電制御システムによれば、例えば、被験者の起床に合わせて、電動カーテンＡ１を開き、オーディオ機器Ａ２から目覚まし用音楽を流し、照明機器Ａ３を点灯し、テレビＡ４でニュースチャンネルを選局し、空気調和器Ａ５で寝室内を適切な温度に設定し、かつ、寝具Ａ６を被験者が起床しやすい状態に調整（電動ベッドのリクライニング調整や空気マットの圧力調整など）することができる。
【０２１４】
このように、本構成例の家電制御システムによれば、睡眠センサ５０１と種々の家電製品Ａ１〜Ａ６を連携させて、被験者に心地の良い寝覚めを提供することが可能となる。
【０２１５】
なお、図４０では、睡眠センサ５０１から家電製品Ａ１〜Ａ６が直接的に制御される構成例を挙げて説明したが、家電制御システムの構成はこれに限定されるものではなく、例えば、睡眠センサ５０１で取得された種々の測定データを解析する情報端末５０２（図３９を参照）が用意されている場合には、この情報端末５０２から家電製品Ａ１〜Ａ６を制御してもよい。
【０２１６】
図４１Ａは、睡眠センサ５０１の第１装着例（額装着型）を示す模式図である。図４１Ａでは、アイマスク型筐体５０１Ｘ（図中の破線を参照）の中央部（被験者の眉間に当接される位置）に睡眠センサ５０１の本体が配置されている。このように、毛細血管が集中している眉間に睡眠センサ５０１を配置すれば、光センサ部５１１で脈波や血中酸素飽和度の測定を安定して行うことができるので、睡眠状態の測定精度を高めることが可能となる。また、アイマスク型筐体５０１Ｘは、睡眠センサ５０１を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、光センサ部５１１が外光の影響を受けにくくなるので、睡眠状態の測定を安定して行うことが可能となる。また、アイマスク型筐体５０１Ｘは、その本来の機能として被験者をリラックスさせることができるので、睡眠状態の測定中において被験者に過度のストレスを与えずに済む。
【０２１７】
図４１Ｂは、睡眠センサ５０１の第２装着例（耳装着型）を示す模式図である。図４１Ｂでは、被験者の外耳に装着されるセンサユニット５０１Ｙと、被験者の襟や胸に装着される本体ユニット５０１Ｚが別個に分離して設けられている。センサユニット５０１Ｙには、各種センサ部５１１〜５１４が収納されており、本体ユニット５０１Ｚには、その余の構成要素５１５〜５２１が収納されている。このような構成とすることにより、被験者の外耳に装着されるセンサユニット５０１Ｙを小型化することができるので、被験者に違和感を与えずに済む。特に、外耳は、指や腕に比べて体動の少ない部位であるので、光センサ部５１１の出力信号が体動ノイズの影響を受けにくく、高精度に脈波や血中酸素飽和度の測定を行うことが可能となる。なお、センサユニット５０１Ｙの形態については、一般的なイヤホンの形態（インナーイヤー型、カナル型、クリップ型など）を採用してもよいし、或いは、外耳道に挿入される耳栓型を採用しても構わない（図３６Ａ〜図３６Ｄ、及び、図３７を参照）。
【０２１８】
＜出力波長についての考察＞
実験では、いわゆる反射型の脈波センサにおいて、発光部の出力波長をλ１（赤外：９４０ｎｍ）、λ２（緑：６３０ｎｍ）、及び、λ３（青：４６８ｎｍ）とし、発光部の出力強度（駆動電流値）を１ｍＡ、５ｍＡ、１０ｍＡに変化させたときの挙動を各々調査した。その結果、およそ波長６００ｎｍ以下の可視光領域において、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ2の吸収係数が大きくなり、測定される脈波のピーク強度が大きくなるため、脈波の波形を比較的取得しやすいことが分かった。
【０２１９】
なお、動脈血の酸素飽和度を検出するパルスオキシメータでは、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ2の吸収係数（実線）と脱酸素化ヘモグロビンＨｂの吸収係数（破線）との差違が最大となる近赤外領域の波長（７００ｎｍ前後）が発光部の出力波長として広く一般的に用いられているが、脈波センサ（特に、いわゆる反射型の脈波センサ）としての利用を考えた場合には、上記の実験結果で示したように、波長６００ｎｍ以下の可視光領域を発光部の出力波長として用いることが望ましいと言える。
【０２２０】
ただし、単一の光センサ部を用いて、脈波と血中酸素飽和度の両方を検出する場合には従前と同様、近赤外領域の波長を用いても構わない。
【０２２１】
＜総括＞
以下では、本明細書中に開示されている種々の発明について、総括的に述べる。
【０２２２】
［第１の発明］
本明細書中に開示された種々の発明のうち、第１の発明に係る脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部を備えた脈波センサであって、前記光センサ部は、枡形状のケースと、前記ケースを前記発光部が載置される第１領域と前記受光部が載置される第２領域に分割する遮光壁と、を有する構成（第１−１の構成）とされている。
【０２２３】
なお、第１−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光壁の高さＨ１と前記発光部の高さＨ２との間には、Ｈ１＞Ｈ２という関係が成立している構成（第１−２の構成）にするとよい。
【０２２４】
また、第１−２の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光壁の高さＨ１から前記発光部の高さＨ２を差し引いたオフセット距離ΔＨ（＝Ｈ１−Ｈ２）は、０ｍｍ＜ΔＨ＜２ｍｍである構成（第１−３の構成）にするとよい。
【０２２５】
また、第１−２または第１−３の構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の高さＨ２と前記受光部の高さＨ３との間には、Ｈ２＞Ｈ３という関係が成立している構成（第１−４の構成）にするとよい。
【０２２６】
また、第１−１〜第１−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部と前記受光部との素子間距離Ｗ１は、０．２ｍｍ≦Ｗ１≦０．８ｍｍである構成（第１−５の構成）にするとよい。
【０２２７】
また、第１−１〜第１−５いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は前記発光部の上部に集光レンズを有する構成（第１−６の構成）にするとよい。
【０２２８】
また、上記第１−１〜第１−６いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第１領域は、前記発光部の発光領域よりも小さい第１開口部を備えた第１蓋部材によって被覆されている構成（第１−７の構成）にするとよい。
【０２２９】
また、第１−１〜第１−７いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第２領域は、前記受光部の受光領域よりも大きい第２開口部を備えた第２蓋部材によって被覆されている構成（第１−８の構成）にするとよい。
【０２３０】
また、第１−１〜第１−８いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部及び前記受光部の少なくとも一方は、所定の波長成分のみを選択的に通過させるカラーフィルタを有する構成（第１−９の構成）にするとよい。
【０２３１】
また、第１−１〜第１−９いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部及び前記受光部は、それぞれ、基板と、前記基板上に載置された発光チップ及び受光チップと、前記発光チップ及び受光チップを封止する封止体と、を有する構成（第１−１０の構成）にするとよい。
【０２３２】
また、第１−１〜第１−１０いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記ケースは、前記光センサ部を担持する本体部から突出する形で前記本体部に埋設されている構成（第１−１１の構成）にするとよい。
【０２３３】
また、第１−１〜第１−１１いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の出力波長はおよそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第１−１２の構成）にするとよい。
【０２３４】
［第２の発明］
また、本明細書中に開示された種々の発明のうち、第２の発明に係る脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部と、前記光センサ部を担持する本体部と、を有する脈波センサであって、前記本体部は、前記生体への装着時に前記生体側への押圧力が与えられる部材であり、前記光センサ部は、前記本体部の表面上において、前記生体側への押圧力が最大となる着力点の近傍に設けられている構成（第２−１の構成）とされている。
【０２３５】
なお、第２−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記本体部は、両端にベルトが接続されるものであり、前記光センサ部は、前記本体部と前記ベルトとの接続点から１０ｍｍ以内に設けられている構成（第２−２の構成）にするとよい。
【０２３６】
また、第２−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記本体部は、第１端にバネ蝶番が接続されて第２端が開放端とされるものであり、前記光センサ部は、前記本体部の第２端から１０ｍｍ以内に設けられている構成（第２−３の構成）にするとよい。
【０２３７】
また、第２−１〜第２−３いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は、前記本体部の表面上において、前記生体側への押圧力が最大となる着力点の近傍領域内に複数設けられている構成（第２−４の構成）にするとよい。
【０２３８】
また、第２−１〜第２−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第２−５の構成）にするとよい。
【０２３９】
［第３の発明］
また、本明細書中に開示された種々の発明のうち、第３の発明に係る脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部と、前記光センサ部の出力信号にフィルタ処理を施すフィルタ部と、を有する脈波センサであって、前記フィルタ部は、前記光センサ部の出力信号に重畳した低周波成分を除去するハイパスフィルタ回路と、前記ハイパスフィルタ回路の出力信号を後段に伝達するボルテージフォロワ回路と、前記ボルテージフォロワ回路の出力信号に重畳した高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、前記ローパスフィルタ回路の出力信号を増幅する第１増幅回路と、前記第１増幅回路の出力信号に重畳した低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路と、前記バンドパスフィルタ回路の出力信号を増幅する第２増幅回路を有する構成（第３−１の構成）とされている。
【０２４０】
なお、第３−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記ハイパスフィルタ回路は０．６６Ｈｚのカットオフ周波数を持つ１次のＣＲハイパスフィルタ回路である構成（第３−２の構成）にするとよい。
【０２４１】
また、第３−１または第３−２の構成から成る脈波センサにおいて、前記ローパスフィルタ回路は、０．２６Ｈｚのカットオフ周波数を持つ２次のＣＲローパスフィルタ回路である構成（第３−３の構成）にするとよい。
【０２４２】
また、第３−１〜第３−３いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記バンドパスフィルタ回路は、０．８０〜２．９５Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のバンドフィルタ回路である構成（第３−４の構成）にするとよい。
【０２４３】
また、第３−１〜第３−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記フィルタ部は、電源電圧を分圧して中間電圧を生成する中間電圧生成回路を有し、前記ハイパスフィルタ回路、前記ローパスフィルタ回路、前記第１増幅回路、前記バンドパスフィルタ回路、及び、前記第２増幅回路は、いずれも、前記中間電圧を基準電圧として動作する構成（第３−５の構成）にするとよい。
【０２４４】
また、第３−１〜第３−５いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第３−６の構成）にするとよい。
【０２４５】
［第４の発明］
また、本明細書中に開示された種々の発明のうち、第４の発明に係る脈波センサは、外耳に装着される筐体と、前記筐体に設けられて発光部から前記外耳に光を照射し生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部で検出することにより脈波データを取得する光センサ部と、を有する構成（第４−１の構成）とされている。
【０２４６】
なお、第４−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、スピーカを有する構成（第４−２の構成）にするとよい。
【０２４７】
また、第４−２の構成から成る脈波センサは、前記脈波データに応じて前記スピーカの出力動作を制御する制御部を有する構成（第４−３の構成）にするとよい。
【０２４８】
また、第４−１〜第４−３いずれかの構成から成る脈波センサは、情報端末に前記脈波データを送信する通信部を有する構成（第４−４の構成）にするとよい。
【０２４９】
また、第４−１〜第４−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、耳珠と対耳珠に囲まれた窪み部分にフィットする形状を有する構成（第４−５の構成）にするとよい。
【０２５０】
また、第４−５の構成から成る脈波センサにおいて、前記受光部は、前記発光部よりも外耳道に近い側に配置されている構成（第４−６の構成）にするとよい。
【０２５１】
また、第４−１〜第４−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、耳介を覆う形状を有する構成（第４−７の構成）にするとよい。
【０２５２】
また、第４−７の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、前記耳介との対向面に前記光センサ部を担持する突起部材を有する構成（第４−８の構成）にするとよい。
【０２５３】
また、第４−１〜第４−４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、耳介に懸架されるクリップ部材を有する構成（第４−９の構成）にするとよい。
【０２５４】
また、第４−９の構成から成る脈波センサにおいて、前記クリップ部材は、前記耳介と当接する箇所に前記光センサ部を担持する構成（第４−１０の構成）にするとよい。
【０２５５】
また、第４−１の構成から成る脈波センサにおいて、前記筐体は、外耳道の内部で脈波を測定するための耳栓構造を有する構成（第４−１１の構成）にするとよい。
【０２５６】
また、第４−１〜第４−１１いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は、枡形状のケースと、前記ケースを前記発光部が載置される第１領域と前記受光部が載置される第２領域に分割する遮光壁と、を有する構成（第４−１２の構成）にするとよい。
【０２５７】
また、第４−１２の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光壁の高さＨ１と前記発光部の高さＨ２と前記受光部の高さＨ３との間には、Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３という関係が成立する構成（第４−１３の構成）にするとよい。
【０２５８】
また、第４−１３の構成から成る脈波センサにおいて、前記ケースは、前記筐体から突出する形で埋設されている構成（第４−１４の構成）にするとよい。
【０２５９】
また、第４−１〜第４−１４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記光センサ部は、前記筐体との間に緩衝部材を有する構成（第４−１５の構成）にするとよい。
【０２６０】
また、第４−１〜第４−１５いずれかの構成から成る脈波センサにて、前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第４−１６の構成）にするとよい。
【０２６１】
［第５の発明］
また、本明細書中に開示された種々の発明のうち、第５の発明に係る睡眠センサは、被験者の脈波に関する測定データまたは脈波と血中酸素飽和度に関する測定データを取得する光センサ部と、前記被験者の体温または体表面温度に関する測定データを取得する温度センサ部と、前記被験者の体動に関する測定データを取得する加速度センサ部と、前記被験者が発する音や声ないしは周囲環境の音に関する測定データを取得するマイクロフォンと、睡眠センサ全体の動作を統括的に制御する制御部と、画像の出力を行う表示部と、音声の出力を行うスピーカと、入力操作を受け付ける操作部と、各測定データを記憶する記憶部と、前記被験者の睡眠状態を解析する情報端末に各測定データを送信する通信部と、前記睡眠センサの各部に電力供給を行う電源部と、を有する構成（第５−１の構成）とされている。
【０２６２】
なお、第５−１の構成から成る睡眠センサにて、前記制御部は、各測定データを解析して前記被験者の睡眠状態を解析する機能を備えた構成（第５−２の構成）にするとよい。
【０２６３】
また、第５−２の構成から成る睡眠センサにおいて、前記制御部は、前記被験者の脈波に関する測定データから前記被験者のレム睡眠／ノンレム睡眠及び睡眠深度の少なくとも一方を判定し、前記表示部、前記スピーカ、または、外部の家電機器を駆動する構成（第５−３の構成）にするとよい。
【０２６４】
また、第５−２または第５−３の構成から成る睡眠センサにおいて、前記制御部は、前記被験者の血中酸素飽和度に関する測定データから前記被験者の無呼吸症候群を判定し、前記表示部、前記スピーカ、または、外部の家電機器を駆動する構成（第５−４の構成）にするとよい。
【０２６５】
また、第５−２〜第５−４いずれかの構成から成る睡眠センサにおいて、前記制御部は前記被験者の体温または体表面温度に関する測定データから前記被験者の睡眠深度を判定して、前記表示部、前記スピーカ、または、外部の家電機器を駆動する構成（第５−５の構成）にするとよい。
【０２６６】
また、第５−２〜第５−５いずれかの構成から成る睡眠センサにおいて、前記制御部は前記被験者の体動に関する測定データから前記被験者の睡眠深度を判定し、前記表示部、前記スピーカ、または外部の家電機器を駆動する構成（第５−６の構成）にするとよい。
【０２６７】
また、第５−２〜第５−６いずれかの構成から成る睡眠センサにおいて、前記制御部は前記被験者の発する音や声ないしは周囲環境の音に関する測定データから前記被験者の状態を判定し、前記表示部、前記スピーカ、または、外部の家電機器を駆動する構成（第５−７の構成）にするとよい。
【０２６８】
また、第５−１〜第５−７いずれかの構成から成る睡眠センサにおいて、前記光センサ部は発光部から前記被験者の生体に光を照射した後、前記生体内を透過して戻ってくる光の強度を受光部で検出することにより、前記被験者の脈波に関する測定データまたは脈波と血中酸素飽和度に関する測定データを取得する構成（第５−８の構成）にするとよい。
【０２６９】
また、第５−８の構成から成る睡眠センサにおいて、前記光センサ部は、枡形状のケースと、前記ケースを前記発光部が載置される第１領域と前記受光部が載置される第２領域に分割する遮光壁と、を有する構成（第５−９の構成）にするとよい。
【０２７０】
また、第５−９の構成から成る睡眠センサにおいて、前記遮光壁の高さＨ１と前記発光部の高さＨ２と前記受光部の高さＨ３との間には、Ｈ１＞Ｈ２＞Ｈ３という関係が成立する構成（第５−１０の構成）にするとよい。
【０２７１】
また、第５−１０の構成から成る睡眠センサにおいて、前記ケースは、前記光センサ部を担持する筐体から突出する形で埋設された構成（第５−１１の構成）にするとよい。
【０２７２】
また、第５−１１の構成から成る睡眠センサにおいて、前記光センサ部は、前記筐体との間に緩衝部材を有する構成（第５−１２の構成）にするとよい。
【０２７３】
また、第５−８〜第５−１２いずれかの構成から成る睡眠センサにおいて、前記発光部の出力波長は、約６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第５−１３の構成）にするとよい。
【０２７４】
また、第５の発明に係る体調管理システムは、第５−１〜第５−１３いずれかの構成から成る睡眠センサと、前記睡眠センサで取得された測定データの解析やログ取得を行う情報端末とを有する構成（第５−１４の構成）とされている。
【０２７５】
また、第５の発明に係る家電制御システムは、第５−１〜第５−１３いずれかの構成から成る睡眠センサと、前記睡眠センサまたは前記情報端末を用いて判定された被験者の睡眠状態に応じて駆動される家電機器とを有する構成（第５−１５の構成）とされている。
【０２７６】
なお、第５−１５の構成から成る家電制御システムにおいて、前記家電機器は、電動カーテン、オーディオ機器、照明機器、テレビ、空気調和器、及び、寝具の少なくとも一つである構成（第５−１６の構成）にするとよい。
【０２７７】
［第６の発明］
また、本明細書中に開示された種々の発明のうち、第６の発明に係る脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、前記光センサ部を担持する本体部と、前記本体部に取り付けられて前記生体に巻き回されるベルトと、前記光センサ部と前記本体部との間に設けられた緩衝部材と、を有する構成（第６−１の構成）とされている。
【０２７８】
なお、第６−１の構成から成る脈波センサは、前記光センサ部が搭載されるプリント配線基板をさらに有し、前記緩衝部材は、前記プリント配線基板と前記本体部との間に設けられている構成（第６−２の構成）にするとよい。
【０２７９】
また、第６−１または第６−２の構成から成る脈波センサは、前記光センサ部の周囲に設けられて前記生体と密着する密着部材をさらに有する構成（第６−３の構成）にするとよい。
【０２８０】
また、第６−３の構成から成る脈波センサにおいて、前記密着部材は、前記光センサ部との間に隙間を空けて設けられている構成（第６−４の構成）にするとよい。
【０２８１】
また、第６−２〜第６−４いずれかの構成から成る脈波センサは、前記プリント配線基板の表面及び裏面の少なくとも一方を被覆する保護部材をさらに有する構成（第６−５の構成）にするとよい。
【０２８２】
また、上記第６−５の構成から成る脈波センサにおいて、前記密着部材及び前記保護部材の少なくとも一方は、黒色である構成（第６−６の構成）にするとよい。
【０２８３】
また、第６−２〜第６−６いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記ベルトと前記プリント配線基板は、互いに接触しない程度の隙間を空けて前記本体部に取り付けられている構成（第６−７の構成）にするとよい。
【０２８４】
また、第６−１〜第６−７いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記本体部は、低重心構造とされている構成（第６−８の構成）にするとよい。
【０２８５】
また、第６−１〜第６−８いずれかの構成から成る脈波センサは、前記光センサ部の出力信号にフィルタ処理を施すフィルタ部を有する構成（第６−９の構成）にするとよい。
【０２８６】
また、第６−９の構成から成る脈波センサにおいて、前記フィルタ部は、前記光センサ部の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路を有する構成（第６−１０の構成）にするとよい。
【０２８７】
また、第６−１０の構成から成る脈波センサにおいて、前記バンドパスフィルタ回路は０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路である構成（第６−１１の構成）にするとよい。
【０２８８】
また、本明細書中に開示された脈波センサは、発光部から生体に光を照射して前記生体内を透過した光の強度を受光部で検出する光センサ部と、前記発光部を外来光よりも高い輝度でパルス駆動させるパルス駆動部と、前記光センサ部の出力信号に検波処理を施して脈波信号を抽出するフィルタ部と、を有する構成（第６−１２の構成）とされている。
【０２８９】
なお、第６−１２の構成から成る脈波センサにて、前記受光部の波長特性は、前記発光部の波長特性と合致するように設計されている構成（第６−１３の構成）にするとよい。
【０２９０】
また、第６−１２または第６−１３の構成から成る脈波センサにおいて、前記パルス駆動部は、１／１０〜１／１００のデューティで前記発光部をパルス駆動させる構成（第６−１４の構成）にするとよい。
【０２９１】
また、第６−１２〜第６−１４いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記フィルタ部は前記光センサ部の出力信号に検波処理を施す検波回路と、前記検波回路の出力信号を増幅する第１増幅回路と、前記第１増幅回路の出力信号から低周波成分と高周波成分を除去するバンドパスフィルタ回路と、前記バンドパスフィルタ回路の出力信号から高周波成分を除去するローパスフィルタ回路と、前記ローパスパスフィルタ回路の出力信号を増幅する第２増幅回路と、を有する構成（第６−１５の構成）にするとよい。
【０２９２】
また、第６−１５の構成から成る脈波センサにおいて、前記バンドパスフィルタ回路は０．７〜３．０Ｈｚの通過周波数帯域を持つ６次のオペアンプ多重帰還型バンドフィルタ回路である構成（第６−１６の構成）にするとよい。
【０２９３】
また、第６−１５または第６−１６の構成から成る脈波センサにおいて、前記ローパスフィルタ回路は、１．４５Ｈｚのカットオフ周波数を持つ１次のＣＲローパスフィルタ回路である構成（第６−１７の構成）にするとよい。
【０２９４】
また、第６−１５〜第６−１７いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記フィルタ部は、電源電圧を分圧して中間電圧を生成する中間電圧生成回路を有し、前記検波回路、前記第１増幅回路、前記バンドパスフィルタ回路、前記ローパスフィルタ回路、及び前記第２増幅回路は、いずれも、前記中間電圧を基準電圧として動作する構成（第６−１８の構成）にするとよい。
【０２９５】
また、第６−１〜第６−１８いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記発光部の出力波長は、およそ６００ｎｍ以下の可視光領域に属する構成（第６−１９の構成）にするとよい。
【０２９６】
＜その他の変形例＞
なお、本明細書中に開示された種々の発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０２９７】
本明細書中に開示されている種々の発明は、脈波センサや睡眠センサの利便性を高めるための技術として利用することが可能であり、ヘルスケアサポート機器、ゲーム機器、音楽機器、ペットコミュニケーションツール、車両の運転手の居眠り防止機器など、様々な分野への応用が可能であると考えられる。
【符号の説明】
【０２９８】
１    脈波センサ
２    生体（手首、耳など）
１０    本体ユニット
１０ａ    本体部
１０ｂ    プリント配線基板
１０ｃ    緩衝部材
１０ｄ    密着部材
１０ｅ    保護部材
１１    光センサ部
１１ａ    ケース
１１ｂ    遮光壁
１１ｃ    集光レンズ
１１ｄ、１１ｅ    蓋部材
１１ｆ    緩衝部材（ゴムや合成スポンジなど）
１１ｚ    透光板
１１Ａ    発光ダイオード（発光部）
１１Ｂ    フォトトランジスタ（受光部）
１２    フィルタ部
１３    制御部
１４    表示部
１５    通信部
１６    電源部
１７    パルス駆動部（変調回路）
２０    ベルト
３０    バネ蝶番
ｘ    発光部（発光チップ）
ｙ    受光部（受光チップ）
Ｘ    発光部
Ｘ１    基板
Ｘ２    発光チップ
Ｘ３    封止体
Ｘ４    ワイヤ
Ｘ５    導電体
Ｘ６    カラーフィルタ
Ｙ    受光部
Ｙ１    基板
Ｙ２    受光チップ
Ｙ３    封止体
Ｙ４    ワイヤ
Ｙ５    導電体
Ｙ６    カラーフィルタ
１００    電流／電圧変換回路
１１０    １次ＣＲハイパスフィルタ回路
１２０    増幅回路
１３０    １次ＣＲローパスフィルタ回路
１４０    増幅回路
２００    電流／電圧変換回路
２１０    １次ＣＲハイパスフィルタ回路
２２０    ボルテージフォロワ回路
２３０    ２次ＣＲローパスフィルタ回路
２４０    増幅回路
２５０    ６次バンドパスフィルタ回路
２６０    増幅回路
２７０    中間電圧生成回路
３００    電流／電圧変換回路
３１０    検波回路（復調回路）
３２０    増幅回路
３３０    ６次バンドパスフィルタ回路
３４０    １次ＣＲローパスフィルタ回路
３５０    増幅回路
３６０    中間電圧生成回路
Ｒ１〜Ｒ５５    抵抗
Ｃ１〜Ｃ４３    キャパシタ
Ｄ１、Ｄ２      ダイオード
ＯＰ１〜ＯＰ１４    オペアンプ
Ｐ１    Ｐチャネル型ＭＯＳ電界効果トランジスタ
ＩＣ１    半導体装置
ＳＴ１〜ＳＴ３    シュミットトリガ
Ｅ    外耳
Ｅ１    舟状窩
Ｅ２    耳輪
Ｅ３    対耳輪
Ｅ４    対耳珠
Ｅ５    外耳道
Ｅ６    上対耳輪脚
Ｅ７    三角窩
Ｅ８    下対耳輪脚
Ｅ９    耳甲介
Ｅ１０    耳珠
Ｅ１１    珠間切痕
Ｅ１２    耳垂
４０１    脈波センサ（携帯型オーディオプレーヤ、補聴器）
４０１Ｘ    イヤホン（ヘッドホン）
４０１Ｙ    本体ユニット
４０２    情報端末（データサーバ、パーソナルコンピュータなど）
４０３    ネットワーク
４１０    筐体
４１０ｘ    突起部材
４１０ｙ    クリップ部材
４１１    光センサ部
４１１Ａ    発光部
４１１Ｂ    受光部
４１２    スピーカ
４１３    ドライバ
４１４    コード
４１５    コネクタ
４２０    筐体
４２１    制御部
４２２    操作部
４２３    表示部
４２４    記憶部
４２５    通信部
４２６    電源部
４２７    フィルタ部
５０１    睡眠センサ
５０１Ｘ    アイマスク型筐体
５０１Ｙ    センサユニット
５０１Ｚ    本体ユニット
５０２    情報端末（データサーバ、パーソナルコンピュータなど）
５１１    光センサ部
５１２    温度センサ部
５１３    加速度センサ部
５１４    マイクロフォン
５１５    制御部
５１６    表示部
５１７    スピーカ
５１８    操作部
５１９    記憶部
５２０    通信部
５２１    電源部
Ａ１    電動カーテン
Ａ２    オーディオ機器
Ａ３    照明機器
Ａ４    テレビ
Ａ５    空気調和器
Ａ６    寝具（電動ベッドや空気マットなど）
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６Ａ】
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【図３６Ｂ】
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【図３６Ｃ】
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【図３６Ｄ】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４１Ａ】
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【図４１Ｂ】
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【図３３】
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【図４０】
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