(57)【要約】【課題】外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された状態で、外耳道における血管の脈動性信号を高感度で検出可能な検体情報検出装置を提供する。【解決手段】検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞いで該外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に該検体９０の外耳９４に装着することのできる筐体部１１をそなえ、該筐体部１１に設けられ、該外耳道９１における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する第１センサ１２が設けられたことを特徴とする、検体情報検出装置。【選択図】図１３
2014068835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体の外耳道における外部開口部を塞いで該外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部をそなえ、
該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する第１センサが設けられたことを特徴とする、検体情報検出装置。
【請求項２】
該筐体部を該外耳に装着した状態で、上記の外耳道における外部開口部を開放状態にしうる開閉スイッチ機構が、該筐体部に設けられたことを特徴とする、請求項１記載の検体情報検出装置。
【請求項３】
該開閉スイッチ機構を開閉制御する開閉スイッチ制御手段が設けられたことを特徴とする、請求項２記載の検体情報検出装置。
【請求項４】
該検体の開閉スイッチ機構に開閉意思を伝達する開閉意思伝達手段をそなえ、
該開閉スイッチ制御手段が該開閉意思伝達手段からの信号に応じて該開閉スイッチ機構を開閉制御することを特徴とする、請求項３記載の検体情報検出装置。
【請求項５】
該筐体部がイヤホンとして構成され、
該イヤホンから供給される音に関し無音状態を検出する無音状態検出手段をそなえ、
該開閉スイッチ制御手段が該無音状態検出手段によって無音状態が検出されたときに、該開閉スイッチ機構を閉状態に制御することを特徴とする、請求項３記載の検体情報検出装置。
【請求項６】
該第１センサが、入力された電気信号に応じて該空洞内を伝播する圧力情報として空気振動を生じさせるスピーカーとして機能することを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の検体情報検出装置。
【請求項７】
該筐体部に設けられ、該外耳の耳介を透過するように光信号を発生する第２光源と、
該筐体部に設けられ、該耳介を透過した該光源からの該光信号を受信して、該耳介の血管中の酸素飽和度に関する情報を検出する第２センサとが設けられたことを特徴とする、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の検体情報検出装置。
【請求項８】
該検体の該耳介に対向する該筐体部の部位に第２開口部を有し、
該第２開口部に連通するとともに、該第２開口部を該耳介に対向させて該検体に装着された状態で閉鎖された空間構造となる第２空洞が該筐体部に形成され、
該筐体部に設けられ、上記の筐体部の第２空洞内を通って該筐体部の該第２開口部を通じ、該耳介の血管へ向けて光信号を供給する複数の光源を備えた合成光学系と、
該光信号の影響を受けた上記の検体における血管からの信号を、該第２空洞内を伝播する圧力情報として受信して、該血管中の血糖値に関する情報を検出する第３センサとが設けられたことを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の検体情報検出装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の検体情報検出装置と、
該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、
該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の検体情報検出装置と、
該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、
該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、
上記の検体情報検出装置における該第２センサからの信号に信号処理を施して該第２センサからの信号から上記の検体の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す第２信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１１】
請求項８に記載の検体情報検出装置と、
該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、
該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、
上記の検体情報検出装置における該第３センサからの信号に信号処理を施して該第３センサからの信号から上記の検体の血管における血糖値に関する情報を取り出す第３信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１２】
該波形等化処理部が、該第１センサからの信号について波形等化処理を施すことにより、脈動性速度信号を取り出すことを特徴とする、請求項９ないし請求項１２のいずれか１項に記載の検体情報処理装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の検体情報検出装置と、
上記の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１４】
請求項７に記載の検体情報検出装置と、
上記の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、
上記の検体情報検出装置における該第２センサからの信号に信号処理を施して該第２センサからの信号から上記の検体の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す第２信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１５】
請求項８に記載の検体情報検出装置と、
上記の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、
上記の検体情報検出装置における該第３センサからの信号に信号処理を施して該第３センサからの信号から上記の検体の血管における血糖値に関する情報を取り出す第３信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置。
【請求項１６】
検体の外耳道における外部開口部を塞ぐように該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、
該筐体部に形成されて、該筐体部が該外耳に装着された状態で該外耳道を外部空間と連通する連通路と、
該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサとが設けられた検体情報を検出するための装置を用いて、
該連通路を閉鎖することで該外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成して、該脈動性信号を該第１センサで検出することを特徴とする、検体情報検出方法。
【請求項１７】
検体の外耳道における外部開口部を塞ぐように該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、
該筐体部に形成されて、該筐体部が該外耳に装着された状態で該外耳道を外部空間と連通する連通路と、
該筐体部に形成されて、該連通路を外部空間側へ延長することで該外耳道を外部空間と連通する空気道と、
該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサとが設けられた検体情報を検出するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検体情報を検出して、この検体情報について処理を行う、検体情報検出装置及び検体情報処理装置並びに検体情報検出方法及び検体情報を検出するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
検体の耳内にセンサを配置して、耳の中から検体情報を検出する試みがなされている。
特許文献１（特開２００６−５０５３００）では、外耳道において身体内で発生する生体音によって引き起こされる鼓膜の振動等を検出するために、外耳道が検出素子と外耳の間で音響的に遮断された状態として、身体内から発生される音を検出する検出装置が開示されている。
【０００３】
特許文献２（特開２００５−１６８８８４）では、外耳道を密閉するように弾性材料により形成される挿入部と、外部からの音を遮断して内部に音を伝達しない材料により形成された筐体とを有し、耳内の空気振動や空気圧を生体信号として検出する呼吸検査装置が開示されている。
【０００４】
特許文献３（特開２０１０−２２５７２）では、外耳道挿入部が外耳道に挿入された際に外耳道を閉じて鼓膜との間に閉空間を形成し、その閉空間を介して生体振動である音を検出する生体情報検出装置が開示されている。またローパスフィルタにより生体情報を多く含んでいる低周波数帯域の信号成分だけを抽出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−５０５３００号公報
【特許文献２】特開２００５−１６８８８４号公報
【特許文献３】特開２０１０−２２５７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来より特許文献１〜３のように、外耳道を閉鎖した状態で検体情報の検出を行い、検出された検体情報に信号処理を行う試みがなされている。
【０００７】
しかしながら、外耳道を物理的に閉鎖を行おうとしても、外耳道に存在する体毛等の存在により外耳道を完全に閉鎖することは困難であり、外耳道の閉鎖による検出感度の向上には制限があった。また、検出された検体情報の信号処理について、特定の周波数領域を抽出する試みがなされているが、従来の処理方法では、外耳道が完全に閉鎖されていないことに着眼した信号処理は行われていなかった。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された状態で、外耳道における血管の脈動性信号を高感度で検出可能な検体情報検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の検体情報検出装置は、検体の外耳道における外部開口部を塞いで該外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成可能に該検体の外耳に装着することのできる筐体部をそなえ、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出する第１センサが設けられたことを特徴としている。
このとき、該筐体部を該外耳に装着した状態で、上記の外耳道における外部開口部を開放状態にしうる開閉スイッチ機構が、該筐体部に設けられていてもよい。
また、該開閉スイッチ機構を開閉制御する開閉スイッチ制御手段が設けられていてもよい。
また、該検体の開閉スイッチ機構に開閉意思を伝達する開閉意思伝達手段をそなえ、該開閉スイッチ制御手段が該開閉意思伝達手段からの信号に応じて該開閉スイッチ機構を開閉制御するように構成されていてもよい。
また、該筐体部がイヤホンとして構成され、該イヤホンから供給される音に関し無音状態を検出する無音状態検出手段をそなえ、該開閉スイッチ制御手段が該無音状態検出手段によって無音状態が検出されたときに、該開閉スイッチ機構を閉状態に制御する用に構成されていてもよい。
また、該第１センサが、入力された電気信号に応じて該空洞内を伝播する圧力情報として空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するように構成されていてもよい。
また、該筐体部に設けられ、該外耳の耳介を透過するように光信号を発生する第２光源と、該筐体部に設けられ、該耳介を透過した該光源からの該光信号を受信して、該耳介の血管中の酸素飽和度に関する情報を検出する第２センサとが設けられていてもよい。この場合の検体情報検出装置を、仮に第一の検体情報検出装置という。
また、該検体の該耳介に対向する該筐体部の部位に第２開口部を有し、該第２開口部に連通するとともに、該第２開口部を該耳介に対向させて該検体に装着された状態で閉鎖された空間構造となる第２空洞が該筐体部に形成され、該筐体部に設けられ、上記の筐体部の第２空洞内を通って該筐体部の該第２開口部を通じ、該耳介の血管へ向けて光信号を供給する複数の光源を備えた合成光学系と、該光信号の影響を受けた上記の検体における血管からの信号を、該第２空洞内を伝播する圧力情報として受信して、該血管中の血糖値に関する情報を検出する第３センサとが設けられていてもよい。この場合の検体情報検出装置を、仮に第二の検体情報検出装置という。
【００１０】
本発明の別の要旨は、上述の検体情報検出装置と、該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
また、本発明の別の要旨は、第一の検体情報検出装置と、該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、上記の検体情報検出装置における該第２センサからの信号に信号処理を施して該第２センサからの信号から上記の検体の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す第２信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
また、本発明の別の要旨は、第二の検体情報検出装置と、該第１センサからの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部と、該波形等化処理部からの信号に信号処理を施して該波形等化処理部からの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、上記の検体情報検出装置における該第３センサからの信号に信号処理を施して該第３センサからの信号から上記の検体の血管における血糖値に関する情報を取り出す第３信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
さらに、該波形等化処理部が、該第１センサからの信号について波形等化処理を施すことにより、脈動性速度信号を取り出すように構成されていてもよい。
【００１１】
また、本発明の別の要旨は、上述の検体情報検出装置と、上述の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
また、本発明の別の要旨は、第一の検体情報検出装置と、上記の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、上記の検体情報検出装置における該第２センサからの信号に信号処理を施して該第２センサからの信号から上記の検体の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す第２信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
また、本発明の別の要旨は、第二の検体情報検出装置と、上記の検体情報検出装置における該第１センサからの信号に信号処理を施して該第１センサからの信号から該検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部と、上記の検体情報検出装置における該第３センサからの信号に信号処理を施して該第３センサからの信号から上記の検体の血管における血糖値に関する情報を取り出す第３信号処理部とをそなえて構成されたことを特徴とする、検体情報処理装置に存する。
【００１２】
また、本発明の別の要旨は、検体の外耳道における外部開口部を塞ぐように該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に形成されて、該筐体部が該外耳に装着された状態で該外耳道を外部空間と連通する連通路と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサとが設けられた検体情報検出装置を用いて、該連通路を閉鎖することで該外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として形成して、該脈動性信号を該第１センサで検出することを特徴とする、検体情報検出方法に存する。
また、本発明の別の要旨は、検体の外耳道における外部開口部を塞ぐように該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に形成されて、該筐体部が該外耳に装着された状態で該外耳道を外部空間と連通する連通路と、該筐体部に形成されて、該連通路を外部空間側へ延長することで該外耳道を外部空間と連通する空気道と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサとが設けられた検体情報を検出するための装置に存する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、筐体部により検体の外耳道における外部開口部を塞いで外耳道を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞として、第１センサが外耳道における血管の脈動性信号を脈動性信号に起因し空洞内を伝播する圧力情報として検出することで、低周波数領域における脈動性信号のＳ／Ｎ比及び感度を改善することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置により検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号を積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の波形を表す図、（ｃ）は検出された信号を微分して得られる波形を表す図である。
【図２】指先または腕においてクローズドキャビティを形成した状態でＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて血管の脈動性信号を検出した際に得られる脈波の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号を積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の波形を表す図、（ｃ）は検出された信号を微分して得られる波形を表す図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置により検出される信号を０．１Ｈｚから７Ｈｚの領域において周波数特性を補償した波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の周波数特性を補償した波形を表す図、（ｃ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを微分して得られる波形を表す図である。
【図４】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置により検出される信号を０．１Ｈｚから１０．６Ｈｚの領域において周波数特性を補償した波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の周波数特性を補償した波形を表す図、（ｃ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを微分して得られる波形を表す図である。
【図５】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置により検出される信号を０．１Ｈｚから０．６８Ｈｚの領域において周波数特性を補償した波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の周波数特性を補償した波形を表す図、（ｃ）は検出された信号の周波数特性を補償したものを微分して得られる波形を表す図である。
【図６】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償パターンの一例を表す図である。
【図７】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償を行う電気回路の一例を示す図である。
【図８】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償を行う電気回路のボード線図の一例を示す図である。
【図９】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償と最適ブースト量を決定する回路の一例を示すブロック図である。
【図１０】上下の歯をカチカチと合わせた際に生じる振動を第１センサで外耳道から取り出した信号の波形の一例を表す図である。
【図１１】本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる開閉意思伝達手段の機能構成の一例を表すブロック図である。
【図１２】本発明の第４信号処理部の機能的構成の一例を模式的に表す図である。
【図１３】本発明の実施形態に係る検体情報検出装置と外耳との関係の一例を模式的に表す図である。
【図１４】本発明の第二実施形態に係る酸素飽和度測定手段の構成の一例を模式的に表す図である。
【図１５】本発明の第二実施形態に係る血糖値測定手段の構成の一例を模式的に表す図である。
【図１６】本発明の第二実施形態に係る筐体部１１とクリップ状の構造体７０と耳架け部材と耳介との関係の一例を模式的に表す図である。
【図１７】本発明の第一実施形態の第一変形例に係るダイナミックスピーカーの構成の一例を模式的に表す図、（ａ）はダイナミックスピーカーがスピーカーとして機能する場合を表す図、（ｂ）はダイナミックスピーカーがマイクロフォンとして機能する場合を表す図である。
【図１８】外耳道の閉鎖レベルとイヤホンの種類との関係を表す図である。
【図１９】（ａ）はダイナミック型のイヤホン及びＭＥＭＳ−ＥＣＭがクローズドキャビティを形成した場合の周波数特性を表わす図、（ｂ）は補償回路の周波数応答の一例を表す図、（ｃ）補償回路を通過させた場合の周波数特性を示す図である。
【図２０】（ａ）は外耳道を完全に閉鎖できない場合の脈動性信号の周波数特性を表す図、（ｂ）は脈波検出帯域の低周波数領域を上昇させるような周波数補償の周波数特性を表す図である。
【図２１】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償の処理におけるロック位相とサンプリング点を説明するための模式的な図である。
【図２２】本発明の第一実施形態に係る周波数特性の補償の処理における処理を説明するための図であり、（ａ−１）は第一周波数特性補償部による周波数補償を受けた脈波の波形を表す図、（ａ−２）は第二周波数特性補償部による周波数補償を受けた脈波の波形を表す図、（ａ−３）は第三周波数特性補償部による周波数補償を受けた脈波の波形を表す図、（ｂ−１）は、第一周波数特性補償部による周波数補償の周波数特性を模式的に示す図、（ｂ−２）は第二周波数特性補償部による周波数補償の周波数特性を模式的に示した図、（ｂ−３）は第三周波数特性補償部による周波数補償の周波数特性を模式的に示した図である。
【図２３】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る検体情報検出装置の構成の一例を模式的に表す図であり、（ａ）は筐体部と第１センサとハウジングとイヤーピースとの関係を模式的に表す図、（ｂ）は第１センサとしてのダイナミックスピーカの構造を模式的に表す図である。
【図２４】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る検体情報検出装置の構成の一例を模式的に表す図であり、（ａ）は開閉スイッチ機構の構成を模式的に表す図、（ｂ）は第１センサとしてのダイナミックスピーカの構造を模式的に表す図、（ｃ）は開閉スイッチ機構を有する検体情報検出装置の構成を模式的に表す図である。
【図２５】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る外耳道の開閉処理及びイヤホン・マイクの切替処理を行うための機能構成の一例を表すブロック図である。
【図２６】マイクロホンの開放状態にした場合の周波数応答の一例を表わす図である。
【図２７】マイクロホンのクローズの状態にした場合の周波数応答の一例を表わす図である。
【図２８】第１信号処理部の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図２９】本発明の第二実施形態にかかる検体情報処理装置における発光制御部における信号の制御の一例について説明するための波形を示す図であり、（ａ）は脈波の１周期を元にするタイミングを表す図、（ｂ１）〜（ｂ８）は酸素飽和度の測定の信号の制御の一例について説明するための図、（ｃ１）〜（ｃ２４）は血糖値の測定の信号の制御の一例について説明するための図である。
【図３０】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図３１】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３２】本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図３３】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図３４】本発明の第二実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図３５】本発明の第一実施形態の第二変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図３６】本発明の第二実施形態の第二変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。
【図３７】本発明の第一実施形態の第一変形例に係る検体情報検出装置の構成の一例を模式的に表す図であり、（ａ）は筐体部と貫通穴との関係を模式的に表す図、（ｂ）は筐体部と中空菅との関係を模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［Ａ１．第一実施形態の説明］
［１−１．検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成例］
本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１は、一例として、図１３、図３０に示すように、筐体部１１をそなえ、筐体部１１に第１センサ１２が設けられている。
【００１６】
本発明の第一実施形態にかかる検体情報処理装置２は、一例として、図３０に示すように、検体情報検出装置１と、波形等化処理部１１２と、第１信号処理部１１３とをそなえて構成されている。
以下、本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２の構成、並びに各部の構成について詳細に説明する。
【００１７】
＜検体情報検出装置の構成＞
本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１は、一例として、図１３、図３０に示すように、外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐ筐体部１１をそなえ、筐体部１１に血管の脈動性信号を検出する第１センサ１２が設けられている。
【００１８】
なお、図１３は、本発明の第一実施形態に係る検体情報検出装置と外耳との関係の一例を模式的に表す図である。図１３では人の耳の構造を示しており、蝸牛と三半規管とを有し前庭神経及び蝸牛神経に接続する内耳、耳小骨と耳菅とを有し鼓膜９３から奥の部分である中耳、外耳道９１と耳介９５を有する外耳９４が図示されている。
【００１９】
（筐体部）
筐体部１１は、図１３に示すように、検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に検体９０の外耳９４に装着することのできるものである。筐体部１１には、図１３に示すように、第１センサ１２が設けられている。
【００２０】
筐体部１１は、外耳道９１における外部に開かれた部分の付近である外部開口部９２を塞ぐことのできる外形であれば、形状、サイズ、材質ともに限定はされないが、外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に検体９０の外耳９４に装着するために、筐体部１１は、図１３に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の外形を有することが好ましい。筐体部１１はこの外形を有することにより、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の筐体部１１の頂部１６側を外耳道９１の奥方向に向けて挿入することで、筐体部１１の頂部１６から端部１７への外径の広がりに合わせて外部開口部９２を好適に塞ぐことができる。
【００２１】
また、筐体部１１は、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の頂部１６側を外耳道９１に挿入した際に外部開口部９２を防ぐ大きさを有することが好ましく、筐体部１１の周方向の直径が、外耳道９１の外部開口部９２の内径と略同一か大きいサイズであることが好ましい。この構成により、筐体部１１は外部開口部９２を好適に塞ぐことができる
【００２２】
また、筐体部１１は、弾性素材で構成されていることが好ましく、例えばゴムやシリコンゴムが用いられる。筐体部１１が外耳道９１の外部開口部９２の内部形状に合わせて弾性変形するとともに、外部開口部９２を塞ぐように構成されていることが好ましい。この材質により、筐体部１１は外耳道９１の形状に合わせて外部開口部９２を塞ぐことができる。
このような構成を有する筐体部１１として、図１３に示すように、例えばカナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース１３を用いることができる。
【００２３】
筐体部１１は、図１３に示すように、イヤーピース１３の円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の頂部１６の中心から筐体部１１の内部に向けて凹状に円筒形状の空間を有する凹状部１４が形成されていることが好ましく、凹状部には筐体部１１の頂部１６側と端部１７側とを連通する開口部１５が設けられていることが好ましい。さらに、イヤーピース１３の開口部１５に第１センサ１２が設けられることで、第１センサ１２が開口部１５を塞ぐことにより、筐体部が外部開口部９２を塞いだ際に、第１センサ１２が開口部１５を通じて血管の脈動性信号を検出するように構成されていることが好ましい。
【００２４】
（空洞）
図１３に示すように、筐体部１１により検体９０の外耳道９１における外部開口部９２が塞がれることで、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１とによって、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞９６が形成される。このように空洞９６が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity；クローズドキャビティ」ともいう。なお、筐体部１１の開口部１５に第１センサ１２が設けられた場合、外部開口部９２が筐体部１１及び第１センサ１２によって塞がれることで、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１と、第１センサ１２とによって空洞９６が形成されるようになっている。
【００２５】
なお、筐体部１１により外部開口部９２を塞ぐことで外耳道９１が閉鎖された空間構造となるようにすることができるが、実際には、例えば外耳道９１内に存在する体毛により筐体部１１と外耳道９１との間に空隙が生じて完全には閉鎖できない場合がある。このため、筐体部１１により外部開口部９２を塞ぐことで、外耳道９１が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道９１が閉鎖された空間構造をとるという。一方、筐体部１１により外部開口部９２を塞いだ際に、例えば上述したような体毛等の影響により、外部開口部９２が塞がれているものの外耳道が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合を、ほぼ閉鎖された空間構造という。
【００２６】
（第１センサ）
第１センサ１２は、図１３に示すように、筐体部１１に設けられ、外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出するものである。
【００２７】
図１３に示すように、第１センサ１２は、筐体部１１の開口部１４を塞ぐようにして設けられていることが好ましく、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１と、第１センサ１２とによって、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう構成されることが好ましい。
【００２８】
外耳道９１における血管の振動が、空洞９６内を伝播して、開口部１４を通じて第１センサ１２に伝わることにより、第１センサ１２は、外耳道９１における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出する。なお、第１センサ１２により得られる脈動性信号は、血管の脈動に起因する信号、呼吸の振動に起因する信号、上下の歯を当てたときの音、声を発しているときにの音声等が含まれるものである。
【００２９】
第１センサ１２としては感圧素子が好ましく用いられ、外耳道９１における血管の脈動性信号を検出できるものであれば、特に限定されないが、外耳道９１における血管の脈動に起因する外耳道９１における皮膚または鼓膜部分の振動によって生じる空気の振動（音圧情報）を電気的に検出するマイクロホン、又は圧電素子のような感圧素子を好適に用いることができる。マイクロホンの中でも、指向性、Ｓ／Ｎ比、感度の点からコンデンサマイクが好ましく、ＥＣＭ（electret condenser microphone；エレクトレットコンデンサーマイクロホン、以下、単に「ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。また、ＭＥＭＳ（microelectromechanical system）技術を用いて作製したＥＣＭである、ＭＥＭＳ型ＥＣＭ（以下、「ＭＥＭＳ−ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。圧電素子としては、高い圧電性を示すセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴともいう）を使用したＰＺＴ圧電素子を好適に用いることができる。また、第１センサ１２として、ダイナミックスピーカーを用いるようにしても良い。
なお、外耳道９１における血管という場合、外耳道９１または鼓膜９３に存在する血管をいう。
【００３０】
＜検体情報処理装置の構成＞
【００３１】
本発明の第一実施形態にかかる検体情報処理装置２は、一例として、図３０に示すように、上述の検体情報検出装置１と、第１センサ１２からの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部１１２と、波形等化処理部１１２からの信号から検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部１１３とをそなえている。また、検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１を備えていてもよい。
検体情報処理装置２は検体情報検出装置１と一体として構成されていてもよく、検体情報検出装置１と分離して無線又は有線により電気的に接続されて構成されていてもよい。
【００３２】
（周波数補正処理部）
周波数補正処理部１１１は、検体情報検出装置１の第１センサ１２からの脈動性信号出力について周波数補正処理を施すことで、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう電気回路である。周波数補正処理部１１１は、周波数補正処理を施した信号を波形等化処理部１１２に出力する。
【００３３】
（波形等化処理部）
波形等化処理部１１２は、検体情報検出装置１の第１センサ１２からの信号について波形等化処理を施すことで、外耳道９１が完全に閉じられないことによる脈波検出帯域の周波数特性の劣化を補償する電気回路である。または、波形等化処理部１１２は、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を受けた信号について波形等化処理を施すようにしてもよい。波形等化処理部１１２は、波形等化処理を施した信号を第一信号処理部１１３に出力する。
【００３４】
（第１信号処理部）
第１信号処理部１１３は、波形等化処理部１１２からの信号に信号処理を施して、波形等化処理部１１２からの信号から検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す電気回路である。検体の脈波情報または呼吸情報を取り出しは、例えば位相同期回路（Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ、以下、「ＰＬＬ」ともいう）を利用する周波数復調処理により脈動性信号に変調成分として含まれる呼吸信号を抽出することにより行われる。第１信号処理部１１３により検体の脈波情報または呼吸情報を抽出する処理を、抽出処理ともいう。
【００３５】
本発明において、脈波情報とは、検体９０の心臓の拍動に伴って生じる血管内の変化を示す信号である。脈波情報は、外耳道９１から検出される血管の脈動性信号から、脈波情報以外に起因する信号を除かれたものであることが好ましい。脈波情報としては、例えば、容積脈波信号、速度脈波信号、加速度脈波信号等が挙げられる。
また、呼吸情報とは、検体９０の呼吸に伴って生じる呼吸状態を示す信号である。
【００３６】
［１−２．周波数特性と信号処理］
本発明の検体情報検出装置１は、第１センサ１２によって外耳道９１における血管の脈動性信号を検出し、さらに本発明の検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１によって第１センサ１２からの信号について周波数補正処理を施し、波形等化処理部１１２によって第１センサ１２からの信号または周波数補正処理部１１１からの信号について波形等化処理を施すことで、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す。
【００３７】
ここで、本発明において脈動性信号は、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で第１センサ１２によって検出されるものである。また、脈動性信号は、第１センサの特性によって検出される信号が影響を受け、また外耳道の閉鎖レベルによっても検出される信号が影響を受ける。
【００３８】
このため、第１センサ１２によって検出された脈動性信号から脈波情報または呼吸情報を取り出すために、検体情報処理装置２の周波数補正処理部１１１における信号処理は、クローズドキャビティにおける周波数応答、第１センサの特性、及び外耳道の閉鎖レベルを考慮して、周波数補正処理または波形等化処理等の信号処理を行うことが好ましい。
【００３９】
以下に、クローズドキャビティの形成と周波数応答、第１センサの周波数特性、及び外耳道の閉鎖レベルと周波数特性、並びに周波数特性と信号処理との関係について説明する。
【００４０】
［１−３．クローズドキャビティの形成と周波数応答］
＜開放状態における周波数応答とクローズの状態における周波数応答＞
本発明の検体情報検出装置１は、血管の拍動に起因する脈動性信号の振動を第１センサ１２によって開放状態（開放系）で測定を行うのではなく、第１センサ１２と振動源との関係において、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１と、第１センサ１２とが閉鎖された空間構造（クロ−ズドキャビティ）を形成するように、すなわち第１センサ１２と振動源とをクローズの状態にするようにして測定する。
この測定条件の違いを説明するために、第１センサ１２としてマイクロホンを使用した場合における、開放状態とクローズの状態との周波数応答の相違について説明する。
【００４１】
検体９０における血管の脈動性信号を検出するにあたって、人体のどこからでも、心臓の動きに端を発する振動を捉えることはできる。しかし、その動きの振幅はきわめて小さく、単にマイクロホン等の圧力を感知できるものを人体の近くに配置しても、心臓の動きに端を発する振動を検出することは困難である。それはセンサを開放状態にした場合では、音の放射の原理でいったん空間に放射された振動は、図２６に示すように、その素子の固有周波数ｆ0においてレスポンスがピークとなり、固有周波数ｆ0よりも高周波数領域では定出力となるが、低周波数領域に向けていわゆる−４０ｄＢ／ｄｅｃのカーブをたどり、心臓の動きの基本周波数のところではきわめて微少な信号になっている周波数応答を示すためである。小型の音響機器では固有周波数は数ｋＨｚであるとされており、心臓の動き等の１Ｈｚ付近では高い周波数に対する振幅に対して−１２０ｄＢ以下に信号が減衰することになり、レスポンスが低く十分な感度で測定を行うことが困難である。図２６で何本ものトレースがあるのはいわゆるダンピングファクターの差であり、横軸のｆoの位置が固有周波数を意味する。
【００４２】
一方で、この振動を感知する素子（センサ）の先端に閉じた空間を作り上げてクローズの状態にすることで、周波数特性は一変し図２７のようになる。図２７における複数のトレースの存在は先に説明したとおり、いわゆるダンピングファクターの差である。図２７からは、クロ−ズドキャビティ形成時には、低周波数領域の信号を感度よく測定可能であることが分かる。これは図２６の開放状態の周波数応答と比較すると、１Ｈｚ付近の心臓の振動であっても、固有周波数ｆ0付近の振動と同ゲインで正しい振幅で検出できることを意味している。このことは振動を音響エネルギーとして空気中に放出するのではなく、閉じた空間の圧力変化に変換しているためであると考えられる。
【００４３】
上述のとおり、第１センサとしてマイクロホンを用いてクロ−ズドキャビティを形成するようにして、第１センサ１２と振動源を有する外耳道９１とをクローズの状態にして測定することで、脈波が検出される低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。
【００４４】
すなわち、本検体情報検出装置１では、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化を利用して、従来測定が困難であった、１Ｈｚ付近の検体９０における血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体９０における血管の脈動性信号を感度良く検出することができ、また１Ｈｚ付近の脈動性信号から検体９０の呼吸信号を抽出することができるものである。
【００４５】
＜クローズドキャビティの形成と脈動性信号の検出＞
第１センサとしてマイクロホンを用いて、心臓に起因する血管の振動（脈動性信号）を捕らえようとするとき、上述したように第１センサ１２を図２７のような周波数特性で応答させるために、空洞９６が形成する閉じた空間（クローズドキャビティ）の圧力変化として検出することが望ましい。そこで、本検体情報検出装置１では、検体９０の外耳道９１に筐体部１１を挿入し、筐体部１１で外耳道９１における外部開口部９２を塞いで、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１と、第１センサ１２とによって、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして、検体情報検出装置１を検体９０に装着するようになっている。これにより、本発明の検体情報検出装置１によれば、図２７のような脈波が検出される低周波数領域の周波数応答が向上した周波数特性で信号が検出できると期待される。
【００４６】
［１−４．第１センサの周波数特性と周波数補正処理］
＜第１センサの周波数特性について＞
第１センサ１２としてのマイクロホンに用いられるＥＣＭやＭＥＭＳ−ＥＣＭ等に共通の特性として、風除けの対策が施されていることが挙げられる。携帯電話等のマイクでは、風が強いときの風音、あるいは、使用者が咳き込んだとき（吹かれ）などの急な圧力変化に反応しないように、ダイヤフラムに小さな穴（数十μｍ）の穴が開けられている。これにより、周波数特性的には低周波分の減衰を招くことになる。遅い空気の流れはこの小さなダイヤフラムの穴を抜けることを考えれば理解しやすい。
【００４７】
なお、半導体プロセスによりダイヤフラムの穴が形成されるＭＥＭＳ−ＥＣＭでは、穴の形成を安定して同品質で行うことが可能であり、ＥＣＭと比較するとＭＥＭＳ−ＥＣＭ毎の個体間において周波数応答が安定していることが知られている。
【００４８】
低周波数領域の感度低下は、可聴音域（例えば２０Ｈｚ以上）を対象とする通常のマイクロホンの使い方においては風音や吹かれを防止する上で効果的である。しかしながら、本検体情報検出装置１において検出したい脈波の中心周波数は約１Ｈｚであり、呼吸信号の周波数も数Ｈｚオーダーの領域において顕著に現れるため、この低周波数領域の感度低下は検出に影響することが考えられる。
【００４９】
ＭＥＭＳ−ＥＣＭは前述の風除けのための小さな穴をダイヤフラムに空けており、一例として、Ｋｎｏｗｌｅｓ社製のＳＰＭ０４０８（部品型番）の場合には、１００Ｈｚ付近から低い周波数において２０ｄＢ／ｄｅｃで周波数の低い方（低域）に向かって減衰しているモデルで周波数特性を推定できる。１００Ｈｚ付近から高い周波数ではフラットな周波数特性を示す。
一方、ダイナミック型のイヤホンをマイクとして用いた場合は速度応答型の原理により全周波数帯域にわたり２０ｄＢ／ｄｅｃで低域に向かい減衰しているモデルで周波数特性が示される。
ＭＥＭＳ−ＥＣＭとダイナミック型のイヤホンともに、脈波検出帯域である０．１Ｈｚから１０Ｈｚの周波数範囲では、２０ｄＢ／ｄｅｃで低域に向かい減衰している周波数特性であると考えてよい。
【００５０】
ここで、第１センサ１２として用いられるダイナミック型のイヤホン、及びＭＥＭＳ−ＥＣＭがクローズドキャビティを形成した場合において、１００Ｈｚ以下の低周波数領域の周波数特性は、横軸に周波数（Ｈｚ）のスケールをＬｏｇ（対数）としたものとり、縦軸にＧａｉｎ（ｄＢ）をとることで、図１９（ａ）のように表わされる。
なお、図１９において、図中の横軸の「Ｌｏｇ（周波数）」とは、周波数のスケールを対数表記したものを表し、単位はＨｚである（以降、図中の「Ｌｏｇ（周波数）」についても同様）。
【００５１】
図１９（ａ）に示すように、ダイナミック型のイヤホン及びＭＥＭＳ−ＥＣＭの周波数特性は、１００Ｈｚ以下の低周波数領域に向かって、２０ｄＢ／ｄｅｃの感度低下が認められる（これを「低周波が落ちる」ともいう）。心臓の動きに関するものであれば脈拍は普通１Ｈｚ（脈拍が一分間で６０の場合）程度なので、これは本来の検出すべき信号の微分特性を示すものといえる。また、１００Ｈｚ付近に１つの極を持つ微分回路と等価であるといえる。
【００５２】
この時、血管の脈動の容積変化などの信号を検出すべき信号とすると、第１センサ１２としてダイナミック型のイヤホン及びＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いてクローズドキャビティを形成して脈波を計測する場合、対象とする周波数帯域（およそ０．５〜１０Ｈｚ）において、単純な微分回路であって、その計測波形は通常の脈波の微分である速度成分を示すことになり、速度脈波であると考えることができる。
なお、よく血管の状況を判断するのに用いられる加速度脈波はこの速度脈波をさらに時間微分したものである。
【００５３】
＜周波数補正処理について＞
次に、第１センサ１２としてＭＥＭＳ−ＥＣＭ、又はダイナミック型のイヤホンを用いた場合の脈動性信号出力の周波数補正処理について説明する。
【００５４】
周波数補正処理とは、検体情報検出装置１の第１センサ１２からの脈動性信号出力について、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう補正処理をいい、本実施形態では、特に積分動作を行うことが好ましい。この周波数補正処理により、すくなくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すことが可能であるが、本実施形態では、特に１００Ｈｚ以下における積分動作により容積脈波を得ることが好ましい。
【００５５】
図１９（ａ）のように、低周波数領域に向かって２０ｄＢ／ｄｅｃの感度低下する応答を示すダイナミック型のイヤホン及びＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力（測定データ）は、速度脈波（脈動性速度信号ともいう）として得られる。このため、クローズドキャビティを形成して、ダイナミック型のイヤホン又はＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて血管の脈動性信号を検出した際に、周波数補正処理を行わない場合には速度脈波を得ることができる。
【００５６】
ダイナミック型のイヤホンまたはＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力から脈波（容積脈波）を得るには図１９（ｂ）に示すような周波数応答をする電気回路（補償回路）を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。
【００５７】
すなわち、ダイナミック型のイヤホン又はＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力に対して、図１９（ｂ）に示すように超低周波数領域から１００Ｈｚ付近まで−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させれば脈波（容積脈波）が得られることになる。この様な回路を通過させた後のトータルな周波数特性は図１９（ｃ）のようになる。図１９（ｃ）に示す容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は０ｄＢ／ｄｅｃであり、脈波の周波数付近では容積脈波を発生するフラットな周波数特性となっている。
【００５８】
一方、ダイナミック型のイヤホンまたはＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力に対して、超低域から１００Ｈｚまで２０ｄＢ／ｄｅｃで上昇し、その後フラットな電気回路を通せば加速度脈波が得られることになる。また、ＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力に対して補正処理を行わない場合には、速度脈波が得られる。
【００５９】
上述の周波数補正処理は、ダイナミック型のイヤホン及びＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて血管の脈動性信号を検出した際に得られる速度脈波について、１００Ｈｚ以下を積分回路で補償する（積分する）ことにより容積脈波を得ることができ、また、速度脈波について、１００Ｈｚ以下を微分回路で補償する（微分する）ことにより加速度脈波を得ることができる処理と同等の処理を行うものであるということができる。また、周波数補正処理では、必要に応じて増幅動作を行っても良い。
【００６０】
また、周波数補正処理とは、脈波の周波数１Ｈｚに対して、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る処理であるということもできる。
【００６１】
本実施形態では、図１９（ａ）に示されるような第１センサ１２としてのダイナミック型のイヤホン又はＭＥＭＳ−ＥＣＭによって検出される脈動性信号について、低周波数領域に向かって２０ｄＢ／ｄｅｃの感度低下がみられる速度脈波の周波数特性から、図１９（ｂ）に示されるように超低周波数領域から１００Ｈｚ付近まで−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させる周波数補正処理を行うことにより、図１９（ｃ）に示されるような周波数の変化に伴うゲインの変化は０ｄＢ／ｄｅｃであるフラットな周波数特性を有する、容積脈波を得ることで、脈波が検出される１Ｈｚ付近の低周波数領域の周波数応答を向上させることが好ましい。
【００６２】
［１−５．外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理］
＜外耳道の閉鎖レベルと周波数特性と波形等化処理＞
上述のクローズドキャビティの形成による周波数応答に鑑みて、検体情報検出装置１によって外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で第１センサ１２によって脈動性信号を検出し、この脈動性信号に第１センサ１２の周波数特性を考慮して周波数補正処理を行うことにより、低周波数領域が補償された脈波を得ることが出来るとも考えられる。
【００６３】
しかしながら、実際には、例えば外耳道９１内には体毛が存在するために、筐体部１１と外耳道９１との間に空隙が生じて十分に閉鎖できず、完全なクローズドキャビティを形成できない場合がある。このように、外部開口部９２が塞がれているものの外耳道９１が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合、すなわち完全なクローズドキャビティを形成できない場合を、外耳道の閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」であるという。
【００６４】
このような、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合の脈動性信号の周波数特性は図２０（ａ）のように表される。完全に外耳道９１を閉鎖できない場合には、図２０（ａ）に示されるように、高周波数領域から１０Ｈｚ付近までは図１９（ｃ）に示したようにフラットな周波数特性であるものの、脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域が減衰してＧａｉｎが落ちることで、検出される脈波の波形が乱れることになる。
【００６５】
このため外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合には、図２０（ｂ）に示すように、脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させるような周波数補償を行い、脈波の検出に好適なレベルまで持ち上げる必要がある。なお、外耳道９１の閉じ方（閉鎖の度合）によって、図２０（ｂ）に示すような低周波数領域の減衰は変化するため、変化に応じて補償を行うブースト量を変化させて周波数補償を行うことが好ましい。
【００６６】
このように、完全に外耳道９１を閉鎖できず、外耳道９１がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域の減衰を補償するように行う補正を、波形等化処理ともいう。
【００６７】
＜波形等化処理と脈波の波形＞
クローズドキャビティの形成と外耳道の閉鎖レベルによる周波数特性の変化の一例は、図１、２に示す脈波波形により表すことができる。
【００６８】
指先または腕においてクローズドキャビティを形成、すなわち完全に閉鎖した状態で、ＭＥＭＳ−ＥＣＭを第１センサ１２として用いて血管の脈動性信号を検出した際に得られる脈波の波形の一例を表すのが図２（ｂ）である。図２（ｂ）に表される波形は、上述したように、クローズドキャビティを形成して脈波を計測する際のＭＥＭＳ−ＥＣＭの周波数特性から、速度脈波であると考えることができる。図２（ｂ）の波形を示す速度脈波の脈動性信号を積分することで、図２（ａ）の波形を示す容積脈波が得られる。また、図２（ｂ）の波形を示す速度脈波の脈動性信号を微分することで、図２（ｃ）に示す加速度脈波が得られる。
なお、図２（ａ）〜（ｃ）において、図中横軸の単位［ｓ］は秒を表す（以降、図中の単位［ｓ］についても同様）。
【００６９】
一方、外耳道９１に筐体部１１を挿入し、筐体部１１で外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして、ＭＥＭＳ−ＥＣＭを第１センサ１２として用いて外耳道９１における血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図１（ｂ）である。図１（ｂ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図１（ａ）の波形を示す脈波が得られる。また、図１（ｂ）の波形を示す脈動性信号を微分することで、図１（ｃ）に示す脈波が得られる。
【００７０】
図２において、図２（ａ）はいわゆる脈波（容積脈波）、図２（ｂ）は速度脈波、図２（ｃ）は加速度脈波を示す。図２（ａ）〜（ｃ）の各波形と、図１（ａ）〜（ｃ）の各波形とを比較すると、図１（ａ）の波形は図２（ｂ）の速度脈波に近く、図１（ｂ）の波形は図２（ｃ）の加速度脈波に近く、図１（ｃ）の波形は図２（ｂ）の加速度脈波の２重微分の波形、又は図２（ｃ）の加速度脈波の微分波形に近いことが分かる。このことは、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成して脈動性信号を検出した場合の図１（ａ）〜（ｃ）に表される波形は、クローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合の図２（ａ）〜（ｃ）に表される波形と比較して、これら脈波成分の周波数で新たな微分要素が加わっていることを示す。
【００７１】
ここで、図１（ｂ）に表されるように、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形を、図２（ｂ）に表されるように、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形のように補正をするには、上述の図２０（ｂ）にて説明した波形等化処理における周波数補償と同様に、検出された脈動性信号を、図６に示すように脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させるような周波数補償を行う周波数特性を持つ電気回路に入れればよい。
【００７２】
なお、図６では、一例として、０．１Ｈｚから０．６８Ｈｚまで、０．１Ｈｚから７Ｈｚまで、０．１Ｈｚから１０．６Ｈｚまで、−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させることで、それぞれ０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させるブースト量が異なる、３通りの周波数特性の補償パターンを示している。
【００７３】
このような周波数特性の補償を実現できる電気回路として、例えば図７のような回路が挙げられる。図７の電気回路は、演算増幅器（以下、オペアンプという）２０１、容量Ｃ1のコンデンサ２０２、抵抗値Ｒ1の抵抗２０３、抵抗値Ｒ2の抵抗２０４、抵抗値Ｒ3の抵抗２０５からなる。
図７の電気回路の伝達関数は下記式（１）のように表すことができる。
【００７４】
【数１】
2014068835.tif 000003
【００７５】
また、図７の電気回路をボード線図で表すと、図８のように表すことができる。
図７、８のＲ1〜Ｒ3及び／またはＣ1の値を変化させることで、図６に示されるような３種類の周波数特性の補償パターンを実現することが出来る。中でも、Ｒ3を変化させることで、図６に示す３パターンのように周波数特性の補償パターンを変化させることが望ましい。アナログ回路ではこのＲ3を連続的に変化させることが困難である場合があるため、何個かのＲ3の値を準備してそれらを切り替えて最適なものを選ぶことで、Ｒ3の値を変化させることが出来る。
【００７６】
本実施形態では、Ｒ1を１ｋΩ、Ｒ2を１００ｋΩ、Ｃ1を２２μＦとし、Ｒ3を６８０Ωの固定抵抗＋１０ｋΩの可変抵抗として、Ｒ3の１０ｋΩの可変抵抗を動かすことで、図８に示される１／Ｒ3Ｃ1の値を、図６に示されるように時間周波数で０．６８Ｈｚ、７Ｈｚ、１０．６Ｈｚの３通りに変化させることにより、周波数補償を行う電気回路の周波数特性の補償パターンを３つのパターンに変化させた。
【００７７】
図１（ａ）〜（ｃ）に表される波形を、１／Ｒ3Ｃ1の値が０．６８Ｈｚ、すなわち図６に示すように０．１Ｈｚから０．６８Ｈｚまでの領域を上昇させるように周波数特性を補償した場合には、図１（ａ）から図５（ａ）、図１（ｂ）から図５（ｂ）、図１（ｃ）から図５（ｃ）に表される波形が得られた。図１（ａ）〜（ｃ）に表される波形を、１／Ｒ3Ｃ1の値が７Ｈｚ、すなわち図６に示すように０．１Ｈｚから７Ｈｚまでの領域を上昇させるように周波数特性を補償した場合には、図１（ａ）から図３（ａ）、図１（ｂ）から図３（ｂ）、図１（ｃ）から図３（ｃ）に表される波形が得られた。図１（ａ）〜（ｃ）に表される波形を、１／Ｒ3Ｃ1の値が１０．６Ｈｚ、すなわち図６に示すように０．１Ｈｚから１０．６Ｈｚまでの領域を上昇させるように周波数特性を補償した場合には、図１（ａ）から図４（ａ）、図１（ｂ）から図４（ｂ）、図１（ｃ）から図４（ｃ）に表される波形が得られた。
【００７８】
これら図３〜図５に表される周波数特性の補償後の波形と、図１に表される周波数特性の補償前の波形と、図２に表されるクローズドキャビティを形成した状態で得られる脈波の波形とを比較すると、図４に表される波形ではブースト量が過多であり周波数特性の補償が過剰であって、図５に表される波形ではブースト量が不足しており周波数特性の補償が不十分であることが分かる。一方で、図３に表される波形は図２に表される波形に近い波形が得られており、ブースト量がほぼ最適であって、周波数特性の補償が適正であることが分かる。すなわち、図６に示した３パータンの周波数特性の補償パターンの中では、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形を、０．１Ｈｚから７Ｈｚまでの領域を上昇させるように周波数特性を補償したことで、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形と同様の波形を得ることで、波形等化処理を適切な条件で施すことができたことがわかる。
【００７９】
このように、波形等化処理とは、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっている脈波について、０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域の減衰を補償するようにして、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっていない脈波を得る補正ともいうことができる。
【００８０】
＜最適ブースト量の決定＞
波形等化処理においては、図１（ｂ）に表されるように、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形から、図２（ｂ）に表されるように、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形のように補正をするには、本実施形態における図３の波形が得られるように適正なブースト量を有する周波数特性の補償を行うことが好ましい。このような周波数特性の補償における最適ブースト量の決定について説明する。
周波数特性の補償を行うとともに最適ブースト量を決定する回路の構成は、一例として図９に示すブロック図により表すことができる。
【００８１】
図９に示すように、第１センサ１２により検出された耳（外耳道９１の血管）からの脈動性信号は、第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３にそれぞれ入力されてそれぞれ異なる周波数特性の補償によって、異なるブースト量の周波数補償を受ける。第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３において周波数補償を受けた信号は、ＡＤ変換・サンプリング２１５、２１６、２１７、及びセレクタ２１９にそれぞれ出力される。第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３は、それぞれ図２２（ｂ−１）、図２２（ｂ−２）、図２２（ｂ−３）に示すように、周波数補償を行う周波数領域が異なり、３通りのブースト量により周波数補償が行われるようになっている。なお、ここでは、一例として、第一周波数特性補償部２１１では０．１Ｈｚから０．６８Ｈｚまで、第二周波数特性補償部２１２では０．１Ｈｚから７Ｈｚまで、第三周波数特性補償部２１３では０．１Ｈｚから１０．６Ｈｚまで、−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させることで、それぞれ０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させるブースト量が異なる、３通りの周波数特性の補償パターンを示している。
【００８２】
また、図９に示すように、第１センサ１２により検出された耳からの脈動性信号は、ＰＬＬ２１４に入力される。脈動性信号は脈波の周期成分を持っているため、ＰＬＬ２１４によりロックをかけることができる。ＰＬＬ２１４は、図２１に一例として示すように、脈動性信号の波形の立ち上がりを検出して、脈動性信号の立ち上がりから次の脈動性信号の立ち上がりまでを１周期として検出し、１周期を１０２４分割して０から１０２３までの計１０２４のロック位相をＡＤ変換・サンプリング２１５、２１６、２１７にそれぞれ出力する。
【００８３】
ＡＤ変換・サンプリング２１５、２１６、２１７は、アナログ−デジタル変換回路、又はサンプルホールドを行うサンプルホールド回路を含み、ＰＬＬ２１４から入力されるロック位相に応じて、第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３から入力される信号を、それぞれデジタル変換又はサンプルホールドを行い、論理演算部２１８に出力するものである。
【００８４】
論理演算部２１８では、ＡＤ変換・サンプリング２１５、２１６、２１７から入力された信号の比較演算を行い、比較結果を２ビットの信号としてセレクタ２１９に出力する。
【００８５】
セレクタ２１９では、論理演算部２１８からの信号を受けて、第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３のいずれかからの最適なブースト量の周波数補償を受けた信号を、周波数特性を補償した速度脈波、すなわち波形等化処理を受けた信号として出力する。
以下に、最適なブースト量の周波数補償の決定の処理についてより詳細に説明する。
【００８６】
ＰＬＬ２１４により得られるロック位相の処理では、図２１に示すように、タイミングａ〜ｅのサンプリング点をとる。ＰＬＬ２１４は、脈波波形のがピークをとるＰｅａｋ値をＰＬＬの同期位相０として、このタイミングをサンプリング点ｂとする。サンプリング点ｂの時間軸の前後にサンプリング点ａとサンプリング点ｃを、そして脈波の極性でマイナスに触れる点、すなわち容積脈波の偏曲点にサンプリング点ｅを、そしてサンプリング点ｃとサンプリング点ｅとの間にサンプリング点ｄを配置する。
【００８７】
図２２（ａ−１）は、第一周波数特性補償部２１１による周波数補償を受けた脈動性信号の波形を表し、図２２（ａ−２）は第二周波数特性補償部２１２による周波数補償を受けた脈動性信号の波形を表し、図２２（ａ−３）は第三周波数特性補償部２１３による周波数補償を受けた脈動性信号の波形を表し、それぞれの波形に対応する前述のタイミングａ〜ｅのサンプリング点を示している。図２２（ｂ−１）〜図２２（ｂ−３）に示される３通りのブースト量による周波数補償を受けて、各サンプリング点ａ〜ｅにおけるサンプル値（信号の強さ）が、図２２（ａ−１）〜図２２（ａ−３）の間で変化していることがわかる。
【００８８】
ＡＤ変換・サンプリング２１５は、第一周波数特性補償部２１１から入力される周波数補償を受けた信号について、サンプリング点ａ〜ｅのサンプル値Ａ１〜Ａ５を取得し、論理演算部２１８に出力する。ＡＤ変換・サンプリング２１６は、第二周波数特性補償部２１２から入力される周波数補償を受けた信号について、サンプリング点ａ〜ｅのサンプル値Ｂ１〜Ｂ５を取得し、論理演算部２１８に出力する。ＡＤ変換・サンプリング２１７は、第三周波数特性補償部２１３から入力される周波数補償を受けた信号について、サンプリング点ａ〜ｅのサンプル値Ｃ１〜Ｃ５を取得し、論理演算部２１８に出力する。
【００８９】
論理演算部２１８では、ＡＤ変換・サンプリング２１５、２１６、２１７から出力される、サンプリング点ａ〜ｅに対応する各々のサンプル値Ａ１〜Ａ５、Ｂ１〜Ｂ５、Ｃ１〜Ｃ５を比較演算する。
【００９０】
ここで、図２２（ｂ−１）は、第一周波数特性補償部２１１による周波数補償の周波数特性を模式的に示したものであって、図２２（ｂ−１）に示すように、低周波数領域から０．６８Ｈｚまでの領域において周波数補償を行った場合には、補償回路の折れ点が低すぎることになり周波数補償のブースト量が不足する。このような場合には、周波数補償後の波形に微分効果が残ることになる。また、図２２（ａ−１）に示すようにサンプリング点ｄのサンプル値が負になる傾向が強く、またサンプリング点ｂでのサンプル値が大きく、サンプリング点ａとｃでのサンプル値が小さくなり、波形の形状としては本来の波形よりもピークがスリム（急峻）になるというパターンを示す。
【００９１】
図２２（ｂ−２）は、第二周波数特性補償部２１２による周波数補償の周波数特性を模式的に示したものである。図２２（ｂ−２）に示すように、低周波数領域から７Ｈｚまでの領域において周波数補償を行った場合には、補償回路の折れ点が最適付近となり周波数補償のブースト量がほぼ最適となる。このような場合には、サンプリング点ｅの５のサンプル値が負の値となり、サンプリング点ｄのサンプル値が０に近い値となり、サンプリング点ａとサンプリング点ｃのサンプル値がサンプリング点ｂのサンプル値の約１／２付近となるというパターンを示す。
【００９２】
図２２（ｂ−３）は、第三周波数特性補償部２１３による周波数補償の周波数特性を模式的に示したものである。図２２（ｂ−３）に示すように、低周波数領域から１０．６Ｈｚまでの領域において周波数補償を行った場合には、補償回路の折れ点が低すぎることになり周波数補償のブースト量がやや過多となる。このような場合には、サンプリング点ｂのサンプル値（ピーク値）が、他の周波数補償を行った場合に比べて低くなるというパターンを示す。
【００９３】
このように、周波数補償の周波数特性が異なることでブースト量が変わることにより、周波数補償後に得られる波形が変化し、各サンプリング点におけるサンプル値が変化する。論理演算部２１８では各サンプリング点のサンプル値を比較することにより、各サンプル値が周波数補償のブースト量が最適となる場合に表れるパターンに最も近くなるような補償を行った周波数特性補償部を決定して、その結果をセレクタ２１９に出力する。
【００９４】
セレクタ２１９では、論理演算部２１８での比較結果を基にして、周波数補償が最適となるような補償を行ったいずれかの周波数特性補償部からの信号を出力することにより、最適ブースト量により波形等化処理が行われた信号を速度脈波として得ることが出来る。
【００９５】
なお、本実施形態では、第一周波数特性補償部２１１、第二周波数特性補償部２１２、第三周波数特性補償部２１３の３つの周波数特性補償部により周波数補償を行いそれらの結果を比較することで最適ブースト量を決定したが、周波数特性補償部は２つでもよく、４つ以上でもよく、複数の周波数特性補償部からの補償結果を比較して行えばよい。
【００９６】
また、本実施形態では、第１センサ１２により検出された耳（外耳道９１の血管）からの脈動性信号、すなわち、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成して脈動性信号を検出した場合に検出される速度脈波に微分要素が加わっている信号を入力して、波形等化処理により速度脈波を得る場合について説明したが、周波数補正処理部１１１により周波数補正処理を行った脈動性信号を入力して波形等化処理を行ってもよい。言い換えれば、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成して脈動性信号を検出した場合に検出される速度脈波に微分要素が加わっている信号に対して、１００Ｈｚ以下を積分回路で補償する（積分する）周波数補正処理を行うことで容積脈波に微分要素が加わっている信号となり、この信号を入力して波形等化処理を行ってもよい。この場合、波形等化処理が行われた信号を容積脈波として得ることができる。
【００９７】
＜外耳道の閉鎖レベルとイヤホン＞
外耳道の閉鎖レベルイヤホンの種類との関係を図１８に示す。
外耳道９１が開放されている場合、外耳道の閉鎖レベルが「オープン（Ｏｐｅｎ）」という。図１８の（ａ）の実線部に示すように、例えば非カナル型のオープンイヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルがオープンであるとみなすことができる。この場合、図１８（ａ）に示す破線部の領域の完全に閉鎖から少し閉鎖までのレベルは達成できず、外耳道９１においてクローズドキャビティを形成することができないため、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化を利用した脈動性信号の検出は困難である。
【００９８】
外部開口部９２が塞がれているものの外耳道９１が閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合には、外耳道の閉鎖レベルが「少し閉鎖」であるという。図１８（ｂ）の実線部に示すように、例えばカナル型のインナー型イヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルが少し閉鎖であるとみなすことができる。この場合、図１８（ｂ）に示す破線部の領域の完全に閉鎖からほぼ閉鎖レベルは達成できず、外耳道９１において完全なクローズドキャビティを形成することができないため、クローズドキャビティの形成に伴う周波数応答の変化を利用した脈動性信号の検出は困難である。また、低周波数領域における減衰が高い周波数域から生じることで、波形等化処理の際の補償量を大きくする必要があり、得られる脈動性信号のＳ／Ｎ比が低下すると考えられる。
【００９９】
外部開口部９２が塞がれているものの外耳道９１が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合、すなわち完全なクローズドキャビティを形成できない場合を、外耳道の閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」という。図１８（ｃ）の実線部に示すようにインナー密閉型イヤホンと呼ばれるイヤホンを装着した場合には、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖であるとみなすことが出来る。この場合、図１８（ｃ）の破線部に示すように、完全ではないもののクローズドキャビティを形成することができ、上述の波形等化処理により、微分要素が加わっている脈波から、外耳道の閉鎖レベルが完全に閉鎖の状態と同等の脈波を得ることが出来る。また、外耳道の閉鎖レベルが少し閉鎖の場合と比べて、波形等化処理の際の補償量が少なくとも補償が可能となり、得られる脈動性信号の十分なＳ／Ｎ比の確保が可能となる。
【０１００】
外部開口部９２が塞がれて外耳道９１が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道の閉鎖レベルが「閉鎖」であるという。この場合、完全に外耳道を閉鎖できず外耳道９１がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる低周波数領域の減衰が生じないため、上述の波形等化処理を行うことなく微分要素が加わっていない脈波を得ることができる。
【０１０１】
図１８に示すように、周波数が２０Ｈｚ以上である音声、又は歯を打ち合わせた際の音を検出する際には、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖であることが求められる。また、周波数が０．１〜１０Ｈｚである脈波を検出する際には、外耳道の閉鎖レベルが完全に閉鎖からほぼ閉鎖であることが求められる。さらには、外耳道の閉鎖レベルがほぼ閉鎖である場合には、波形等化処理により微分要素が加わっていない脈波を得ることが可能である。
【０１０２】
［１−６．呼吸信号の抽出処理］
第１信号処理部１１３によって行われる、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す（抽出する）処理について説明する。
【０１０３】
第１信号処理部１１３は、例えばＰＬＬを利用する周波数復調処理により脈動性信号に変調成分として含まれる脈波情報または呼吸情報を取り出す、抽出処理を行う。
【０１０４】
検体情報処理装置２における検体９０の脈波情報または呼吸情報の抽出は、図３０に示すように、検体情報検出装置１のセンサ１２からの脈動性信号出力を、波形等化処理部１１２において波形等化処理を行った後に、波形等化処理後の脈動性信号について、第１信号処理部１１３において周波数復調処理を行う。なお、検体情報検出装置１のセンサ１２からの脈動性信号出力について周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を行い、周波数補正処理後の信号について波形等化処理部１１２において波形等化処理を行った後に、周波数補正処理及び波形等化処理後の脈動性信号について、第１信号処理部１１３において周波数復調処理を行ってもよい。
【０１０５】
第１信号処理部１１３を機能的に表わすとき、図２８に示すように、第１信号処理部１１３は、位相比較器２３１、ローパスフィルタ２３２、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発振器）２３３、分周器２３４を備えて構成されている。
【０１０６】
周波数復調処理とは、ＰＬＬによって位相を同期させた二つの信号を比較することで、脈動性信号に含まれる呼吸信号を抽出する処理である。一例として、図２８に示すように、第１信号処理部１１３において、位相比較器２３１に脈動性信号を入力し、位相比較器２３１からの出力をローパスフィルタ２３２に入力してその出力でＶＣＯ２３３の発振周波数を調整し、分周器２３４によって分周し、位相比較器２３１に戻してこれらの二つの信号を同期させることで、ローパスフィルタ２３２の出力波形を呼吸成分として、呼吸情報を得ることができる。
【０１０７】
すなわち、検体９０の呼吸成分が変調された脈動性信号について、復調処理を施すことにより、脈動性信号に含まれる呼吸成分を、呼吸信号として脈動性信号から抽出できるのである。
また、検体９０の呼吸成分が変調された脈動性信号から、脈動性信号に含まれる呼吸成分を除くことで、脈波情報として脈動性信号を抽出できる。
【０１０８】
［１−７．第一実施形態にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置の動作］
本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２は上述のように構成されており、図１３に示すように、検体９０の外耳道９１に筐体部１１を挿入し、筐体部１１で外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして、検体情報検出装置１を検体９０に装着する。この状態で検体情報検出装置１による血管の脈動性信号の検出と、検体情報処理装置２による信号処理を行う。
【０１０９】
以下に、この検体情報検出装置１と検体情報処理装置２との動作の例について説明する。なお、ここでは、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を行う場合と行わない場合との２通りの動作について説明する。
【０１１０】
（周波数補正処理を行う場合）
周波数補正処理部１１１は脈動性信号に周波数補正処理を施すことで、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう。ここでは、第１センサ１２としてＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて、１００Ｈｚ以下を積分回路で補償する（積分する）ことにより脈動性容積信号（容積脈波）を得て信号処理を行う場合について説明する。
【０１１１】
図３１に示すように、まず、検体情報検出装置１の第１センサ１２によって、外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出する（ステップＳ１１）。
【０１１２】
検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１によって、周波数補正処理を施すことで、１００Ｈｚ以下を積分回路で補償する（積分する）して、周波数補正処理を施した信号を波形等化処理部１１２に出力する（ステップＳ１２）。
【０１１３】
次に、検体情報処理装置２は、波形等化処理部１１２によって、周波数補正処理部１１１からの信号について波形等化処理を施すことで、０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域の周波数特性を補償して、波形等化処理を施した信号を第１信号処理部１１３に出力する（ステップＳ１３）。
【０１１４】
さらに、検体情報処理装置２は、第１信号処理部１１３によって、波形等化処理部１１２からの信号に周波数復調処理を施し（ステップＳ１４）、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す（ステップＳ１５）。
【０１１５】
この場合、ステップＳ１１によってＭＥＭＳ−ＥＣＭにより検出される脈動性信号は、１００Ｈｚ以下の低周波数領域が落ちた脈動性速度信号（速度脈波）の状態であり、さらに外耳道９１が完全に封鎖されていないことにより０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域が劣化して微分要素が加わった状態である。ステップＳ１２によって周波数補正処理によって積分することにより、脈動性信号から微分要素の加わった脈動性容積信号の信号が得られ、次に、ステップ１３によって波形等化処理を行うことで、０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域を持ち上げることで、微分要素の加わっていない脈動性容積信号（容積脈波）が得られる。このため、ステップ１５により、脈波情報を脈動性容積信号（容積脈波）として得ることができる。
【０１１６】
このように、波形等化処理とは、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっている脈波について、０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域の減衰を補償するようにして、クローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる微分要素が加わっていない脈波を得る補正ともいうことができる。
【０１１７】
（周波数補正処理を行わない場合）
ここでは、第１センサ１２としてＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を施さない場合について説明する。
【０１１８】
まず、検体情報検出装置１の第１センサ１２によって、外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出する（ステップＳ２１）。
【０１１９】
検体情報処理装置２は、波形等化処理部１１２によって、第１センサ１２からの信号について波形等化処理を施すことで、０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域の周波数特性を補償して、第１信号処理部１１３に波形等化処理を施した信号を出力する（ステップＳ２２）。
【０１２０】
さらに、検体情報処理装置２は、第１信号処理部１１３によって、波形等化処理部１１２からの信号に周波数復調処理を施し（ステップＳ２３）、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す（ステップＳ２４）。
【０１２１】
この場合、ステップＳ２１によってＭＥＭＳ−ＥＣＭにより検出される脈動性信号は、１００Ｈｚ以下の低周波数領域が落ちた脈動性速度信号（速度脈波）の状態であり、さらに外耳道９１が完全に封鎖されていないことにより０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域が劣化した状態である。ステップ２１によって波形等化処理を行うことで、０．１〜１０Ｈｚ付近の脈波検出帯域を持ち上げることで、脈動性速度信号（速度脈波）を得られる。このため、ステップ１５により、脈波情報を脈動性速度信号（速度脈波）として得ることができる。
【０１２２】
［１−８．第一実施形態にかかる検体情報検出装置の効果］
本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１によれば、筐体部１１により検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として、第１センサ１２が外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞内を伝播する圧力情報として検出することで、外耳道９１に存在する血管、特に鼓膜９３に存在する血管を利用して、検体９０の脈動性信号を検出することが出来る。
【０１２３】
また、第一実施形態にかかる検体情報検出装置１によれば、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１と、第１センサ１２とが閉鎖された空間構造（クロ−ズドキャビティ）を形成するようにして測定することで、従来よりも低周波数領域における脈動性信号のＳ／Ｎ比及び感度が改善される。また、脈動性信号から抽出される呼吸信号のＳ／Ｎ比及び感度も向上させることができる。
【０１２４】
本発明の第一実施形態にかかる検体情報処理装置２によれば、波形等化処理部１１２によって、外耳道９１がほぼ閉鎖されている場合に生じる低周波数領域の減衰を補償することができ、脈波が検出される０．１〜１０Ｈｚ付近の低周波数領域の脈動性信号の検出感度を上げることができる。また、波形等化処理部１１２よって、脈動性信号を微分要素の加わっていない速度脈波信号として得ることが出来る。
【０１２５】
また、本発明の第一実施形態にかかる検体情報処理装置２によれば、周波数補正処理部１１１によって、第１センサ１２としてダイナミック型のイヤホン、ＥＣＭ、及びＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いた場合に見られる、１００Ｈｚ付近以下の低周波数領域の周波数特性（低域周波数特性）の感度を向上させて、容積脈波信号を得ることができる。
【０１２６】
［Ａ２．第一実施形態の第一変形例の説明］
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置について、上述の第一実施形態に第一の変形例を適用したものを例示して説明する。
第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置は、一部の構成を除いて上述の第一実施形態と同様に構成されており、上述の検体情報検出装置及び検体情報処理装置と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
【０１２７】
［２−１．第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成例］
＜検体情報検出装置の構成＞
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１は、一例として、図１３、図３３に示すように、外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐ筐体部１１をそなえ、筐体部１１に血管の脈動性信号を検出する第１センサ１２が設けられている。第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１では、第１センサ１２として、ダイナミックスピーカーが設けられていることが好ましい。
【０１２８】
さらに、本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１は、図３３に示すように、筐体部１に外耳道９１における外部開口部９２を開放状態にしうる開閉スイッチ機構２１が設けられていることが好ましく、開閉スイッチ機構２１を開閉制御する開閉スイッチ制御手段２２が設けられていることが好ましい。
【０１２９】
また、本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１は、図３３に示すように、開閉スイッチ機構２１に開閉意思を伝達する開閉意思伝達手段２３をそなえることが好ましい。
【０１３０】
また、本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１は、筐体部１１がイヤホンとして構成され、図３３に示すように、イヤホンから供給される音に関し無音状態を検出する無音状態検出手段２４をそなえることが好ましい。
【０１３１】
また、本発明の第一実施形態にかかる検体情報検出装置１は、第１センサ１２がスピーカーとして機能することができ、イヤホンとマイクロフォン（マイク）とを切り替えるイヤホン・マイク切替制御手段２５をそなえることが好ましい。
【０１３２】
（筐体部）
筐体部１１は、図１３に示すように、検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に検体９０の外耳９４に装着することのできるものである。筐体部１１には、図１３に示すように、第１センサ１２が設けられている。また、筐体部１１には、図３３に示すように、開閉スイッチ機構２１、開閉スイッチ制御手段２２、開閉意思伝達手段２３、無音状態検出手段２４を備えていることが好ましい。
【０１３３】
筐体部１１は、外耳道９１における外部に開かれた部分の付近である外部開口部９２を塞ぐことのできる外形であれば、形状、サイズ、材質ともに限定はされないが、外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に検体９０の外耳９４に装着するために、筐体部１１は、図１３に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の外形を有することが好ましい。この外形により、筐体部１１は、砲弾形状又は釣鐘形状の突端部側を外耳道９１の奥に向け挿入することで、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の形状に合わせて外部開口部９２を好適に塞ぐことができる。
【０１３４】
また、筐体部１１は、砲弾形状又は釣鐘形状の突端部側を外耳道９１に挿入した際に外部開口部９２を防ぐことが好ましく、筐体部１１の直径が、外耳道９１の外部開口部９２の内径と略同一か大きいサイズであることが好ましい。この形状により、筐体部１１は、外交部９２を好適に塞ぐことができる
【０１３５】
より具体的には、筐体部１１は、図２３（ａ）に示すように、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１を納めるハウジング３８と外耳道９１に向けて挿入されるイヤーピース３９により構成されていることが好ましい。
【０１３６】
ハウジング３８は内部に第１センサ１２を納める空間４０を有し、第１センサ１２のセンシング用の第一開口部４１、第１センサ１２と外部との信号を中継するコード３６、３７用の第二開口部４２が設けられている。
【０１３７】
イヤーピース３９は、図２３（ａ）に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の形状を有し、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の突端部の中心からイヤーピース３９の内部に向けて凹状の空間を有する凹状部４３が形成されており、凹状部の端部には開口部４４が設けられている。イヤーピース３９は、ハウジング３８の第一開口部４１に連結して取り付けられるようになっており、イヤーピース３９の凹状部４３が筐体部１１の凹状部１４として機能し、イヤーピース３９の開口部４４が筐体部１１の開口部１５として機能する。イヤーピース３９は、シリコンゴムのような弾性素材で構成されており、外耳道９１の外部開口部９２の内部形状に合わせて弾性変形するとともに、外部開口部９２を塞ぐように構成されている。この構成により、イヤーピース３９は外耳道９１の形状に合わせて外部開口部９２を塞ぐことができる。このような構成を有するイヤーピース３９として、例えばカナル型インナーイヤホンのイヤーピースを用いることができる。
【０１３８】
ハウジング３８の空間４０内には第１センサ１２がその圧力情報を検出しうるセンシング部分を第一開口部４１に向けて、第１センサ１２のコード３６、３７が第二開口部４２からハウジング３８の外部に伸ばされるようにして取り付けられている。第１センサ１２は、図２３（ａ）に示すように、第１センサ１２のコーナー部（周辺部）をハウジング３８の空間４０の内壁部と密着するように取り付けられていることが好ましい。
第１センサ１２は、イヤーピース３９の開口部４４を通じて、脈動性信号の検出を行う。
【０１３９】
筐体部１１は、筐体部１１が検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐように検体９０の外耳９４に装着された状態で、外耳道９１を外部空間と連通する連通路が設けられていることが好ましい。
また、筐体部１１は、連通路に接続して外部空間側へ延長することで外耳道９１を外部空間と連通する、空気の通り道である空気道が設けられていてもよい。
【０１４０】
連通路は、一例として、図３７（ａ）に示すように、第１センサ１２が、筐体部１１のハウジング３８の空間４０内に、第１センサ１２のコーナー部をハウジング３８の空間４０の内壁部と密着するように取り付けられている場合において、第１センサ１２の一部を貫通する空気穴である貫通穴４５として形成することができる。
空気道は、一例として、図３７（ｂ）に示すように、連通路として形成される貫通穴４５に接続し、筐体部１１のハウジング３８を貫通して外部空間側へ延長する中空状の管である中空菅４６として形成することができる。
【０１４１】
または、他の例として、筐体部１１を外耳道９１に挿入して装着する際に、外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐことのできる図示しない弾性部材を有する場合において、外耳道９１と外部空間とが連通するようにしてこの弾性部材を貫通する空気穴として連通路を形成することができる。また、筐体部１１を外耳道９１に挿入して装着する際に、この弾性部材を外耳道９１から外部空間側へ延在されるように形成することで、連通路を延長する空気道を形成することができる。
【０１４２】
外耳道９１と外部空間との間を連通させるか連通させないかは、上述の連通路を塞がないことにより外耳道９１における外部開口部９２を開放状態にするか、連通路を塞ぐことにより、外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態にすることで行うことができる。
または、外耳道９１と外部空間との間を連通させるか連通させないかは、上述の空気道を塞がないことにより外耳道９１における外部開口部９２を開放状態にするか、空気道を塞ぐことにより外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態にすることで行うことができる。
【０１４３】
このようにして、外耳道９１における外部開口部９２を開放状態にするか閉鎖状態にするかを切り替えて、外耳道９１と外部空間との間を連通させるか連通させないかを制御する処理を、外耳道の開閉処理という。
【０１４４】
（空洞）
図１３に示すように、空洞９６は、筐体部１１のイヤーピース３９により検体９０の外耳道９１における外部開口部９２が塞がれることで、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１とによって、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう形成されるものである。このように空洞９６が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity；クローズドキャビティ」ともいう。なお、筐体部１１の開口部１４は、第１センサ１２によって塞がれることで、外部開口部９２が塞がれるようになっている。
【０１４５】
なお、筐体部１１により外部開口部９２を塞ぐことで外耳道９１が閉鎖された空間構造となるようにすることができるが、実際には、例えば外耳道９１内に存在する体毛により筐体部１１と外耳道９１との間に空隙が生じて完全には閉鎖できない場合がある。このため、筐体部１１により外部開口部９２を塞ぐことで、外耳道９１が完全に閉じられた空間構造となる空洞９６として形成されている場合を、外耳道９１が閉鎖された空間構造をとるという。一方、筐体部１１により外部開口部９２を塞いだ際に、例えば上述したような体毛等の影響により、外部開口部９２が塞がれているものの外耳道９１が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞９６として形成されている場合を、ほぼ閉鎖された空間構造という。
【０１４６】
（第１センサ）
第１センサ１２は、図１３に示すように、筐体部１１に設けられ、外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出するものである。
【０１４７】
図２３（ａ）に示すように、第１センサ１２は、筐体部１１のイヤーピース３９の開口部４４を塞ぐようにして設けられていることが好ましく、また、図１３に示すように、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１のイヤーピース３９と、第１センサ１２とによって、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう形成されることが好ましい。また、第１センサ１２には、ＧＮＤ線及び信号線が接続されている。
【０１４８】
外耳道９１における血管の振動が、空洞９６を伝播して、開口部４４を通じて第１センサ１２に伝わることにより、第１センサ１２は、外耳道９１における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し空洞９６内を伝播する圧力情報として検出する。すなわち、筐体部１１が外部開口部９２を塞いだ際に、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１のイヤーピース３９と、第１センサ１２とが閉鎖された空間構造（クロ−ズドキャビティ）を形成するように、すなわち第１センサ１２と振動源とをクローズの状態にするようにして血管の脈動性信号を検出するように構成されている。
【０１４９】
第一実施形態の第一変形例にかかる第１センサ１２は、図２３（ｂ）に示されるような、コード３６、３７を有するダイナミックスピーカー３１として構成されていることが好ましい。第１センサ１２としてダイナミックスピーカー３１を用いることにより、第１センサ１２は、マイクロフォンとしてもスピーカーとしても機能することができる。
【０１５０】
図１７（ａ）、図２３（ａ）に示すように、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１は、振動版３２、コイル３３、磁石３４、ヨーク３５を備えている。ダイナミックスピーカー３１がスピーカーとして機能する場合には、図１７（ａ）に示すように、入力された電気信号が磁石３４及びコイル３３の作用により振動版３２を振動させて、入力された電気信号に応じて空洞９６内を伝播する圧力情報として空気振動を生じさせることで動作する。ダイナミックスピーカー３２をマイクロフォンとして機能する場合には、図１７（ｂ）に示すように、入力された空気振動が振動版３２を振動させて、コイル３３及び磁石３４の作用で空気振動を気信号に変えることで動作する。
【０１５１】
第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１は、第１センサ１２としてダイナミックスピーカー３１が設けられていることにより、ダイナミックスピーカーをマイクロフォンとスピーカーとで時分割で切り替えて使用することができる。
。
【０１５２】
（開閉スイッチ機構）
第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１の筐体部１１のハウジング３８には、開閉スイッチ機構２１が設けられている。
【０１５３】
開閉スイッチ機構２１は、図２４（ａ）に示すような構造を有し、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１に設けられた貫通穴４５を塞ぎ又は開放することで、筐体部１１を外耳に装着した状態で、外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態又は開放状態にするものである。
【０１５４】
上述したように、筐体部１１が外部開口部９２を塞いだ際には、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１のイヤーピース３９と、第１センサ１２とが閉鎖された空間構造（クロ−ズドキャビティ）を形成するように構成されている。ここで、図２４（ｃ）に示すように、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１の一部に、ダイナミックスピーカー３１を貫通して、ハウジング３８の内部の空間４０を連通することができる貫通穴４５を設けることにより、外部開口部９２を開放状態にすることができる。一方で、図２４（ｂ）に示すように、開閉スイッチ機構２１により貫通穴４５を塞ぐことにより、外部開口部９２を閉鎖状態にすることができる。なお、図２４（ｃ）に示すように、貫通穴４５は、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１の機能を損なわないよう周辺部に設けられることが好ましい。
【０１５５】
このように、外耳道９１における外部開口部９２を開放状態と閉鎖状態を切り替える開閉スイッチ機構２１は、図２４（ａ）のように構成されており、電圧の印加により屈曲するバイメタル４７と、バイメタル４７の先端に設けられた突起部４８と、バイメタル４７に接続されたバイメタル駆動線４９、５０からなる。突起部４８は、バイメタルの屈曲に合わせて貫通穴４５を塞ぐように、ゴム等の弾力性のある素材からなることが好ましい。
【０１５６】
バイメタル駆動線４９、５０を通じて伝達される電圧によりバイメタル４７に電圧が引火されると、バイメタル４７は加熱を受けて屈曲する。バイメタル４７の屈曲により、電圧が印加されている場合と印加されていない場合とでは、突起部４８の位置が変化する。図２４（ｂ）に示すように、突起部４８が貫通穴４５を塞ぐ位置となるように、ハウジング３８内部に開閉スイッチ機構２１を設けることで、開閉スイッチ機構２１により外部開口部９２を閉鎖状態と開放状態とを切り替えることができる。
なお、図２４（ａ）〜（ｃ）中、図２３（ａ）、（ｂ）と同じ符号は同様の部分を示している。
【０１５７】
（開閉スイッチ制御手段）
開閉スイッチ制御手段２２は、開閉スイッチ機構２１を開閉制御する電気回路である。
開閉スイッチ制御手段２２は、バイメタル駆動線４９、５０を介して、バイメタルへ電圧を印加することで開閉スイッチ機構２１を開閉制御を行う。
【０１５８】
開閉スイッチ制御手段２２は、後述する開閉意思伝達手段２３又は無音状態検出手段２４からの信号を受信する受信手段を有し、開閉意思伝達手段２３又は無音状態検出手段２４からの信号に応じて開閉スイッチ機構２１を開閉制御することが好ましい。
なお、開閉スイッチ制御手段２２は、検体情報処理装置２からの信号を受けて開閉スイッチ機構２１の制御を行うようにしてもよい。
【０１５９】
（開閉意思伝達手段）
開閉意思伝達手段２３は、開閉スイッチ機構２１に開閉意思を伝達するものである。
開閉スイッチ制御手段２２は、該開閉意思伝達手段２３からの信号に応じて該開閉スイッチ機構を開閉制御するように構成されていることが好ましい。
【０１６０】
開閉意思伝達手段２３としては、開閉スイッチ制御手段２２に信号を送信するスイッチを用いて手動でスイッチングを行うことで開閉意思を伝えてもよく、または第１センサ１２から検出される信号を利用して開閉意思を伝えてもよい。
【０１６１】
第１センサ１２から検出される信号を利用する方法としては、歯を噛み合わせる際に生じる振動を開放意思または閉鎖意思として用いることができる。図１０は、上下の歯をカチカチと合わせた際に生じる振動を第１センサ１２で外耳道９１から取り出した信号の波形を表す図である。図１０では、周期的な脈波の波形の中に、ｇの領域において歯を合わせることで生じる特徴的な波形が表れていることが分かる。このような波形は音声帯域ではないため、第１センサからの信号を超低周波から（例えば、０．１Ｈｚ付近）拾うことにより検出することができる。
【０１６２】
開閉意思伝達手段２３の機能構成をブロック図で表すと、一例として、図１１のように表すことができる。第１センサ１２からの信号を受けて低周波検出部２４１では、第１センサからの信号に含まれている、低周波である歯を合わせることで生じる振動の信号を検出する。次に、検出された低周波の信号を参照波形（ｒｅｆ）と比較して、レベル検出部２４２により、歯を合わせることで生じる振動の信号を確認する。レベル検出部２４２により歯を合わせることで生じる振動の信号が所定のレベルを有すると確認された場合には開閉意思があると判断して、リモコン用エンコーダ（ｅｎｃｏｄｅｒ）２４３により赤外線発射部２４４作動用の信号をエンコードし、赤外線発射部２４４から赤外線を発射することで、赤外線受光部を有する開閉スイッチ制御手段２２に開閉意思を伝達する。
【０１６３】
なお、本変形例では、開閉意思伝達手段２３として赤外線発射部２４４により開閉スイッチ機構２１に開閉意思を伝達する構成を示したが、有線や無線信号により開閉スイッチ制御手段２２と開閉意思伝達手段２３と電気的に接続して開閉意思を伝達してもよい。
【０１６４】
開閉意思伝達手段２３として歯を合わせることで生じる振動を利用した場合には、ハンズフリーでの操作が可能となる。また、回りに知られるような声を発することなく、周囲の騒音が大きい状況であっても操作が可能となる。
【０１６５】
（無音状態検出手段）
無音状態検出手段２４は、イヤホンとして機能する第１センサ１２から供給される音に関して無音状態を検出するものである。無音状態検出手段２４によって無音状態が検出されたときに、開閉スイッチ制御手段２２が開閉スイッチ機構２１を閉状態に制御するように構成されていることが好ましい。
【０１６６】
無音状態の検出は、第１センサ１２がスピーカーとして機能する場合に無音状態を検出することで行ってもよく、無音状態の検出は、第１センサ１２がマイクロフォンとして機能する場合に無音状態を検出することで行ってもよい。
【０１６７】
第１センサ１２がスピーカーとして機能する場合に無音状態を検出する際には、スピーカーから出力される外部から第１センサ１２への入力信号において、無音部が検出されたタイミングを無音状態として検出することができる。第１センサ１２がマイクロフォンとして機能する場合には、第１センサ１２によって検出される信号に、脈波に由来する信号以外が見られないタイミングを無音状態として検出することができる。
【０１６８】
（イヤホン・マイク切替制御手段）
イヤホン・マイク切替制御手段２５は、第１センサ１２をスピーカーとして機能するか、マイクロフォンとして機能するかを切り替えることにより、検体情報検出装置１をイヤホンと、マイクロフォン（マイク）とのいずれかに切り替える電気回路である。
【０１６９】
イヤホン・マイク切替制御手段２５は、開閉意思伝達手段２３もしくは無音状態検出手段２４からの信号、又は手動による操作を受けて、イヤホンとマイクとの切り替えを行うことが好ましい。
【０１７０】
＜検体情報処理装置の構成＞
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報処理装置２は、一例として、図３３に示すように、上述の検体情報検出装置１と、第１センサ１２からの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部１１２と、波形等化処理部１１２からの信号から検体の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部１１３とをそなえている。また、検体情報処理装置２は、第１センサ１２からの信号に周波数補正処理を施す周波数補正処理部１１１を備えていてもよい。
周波数補正処理部１１１、波形等化処理部１１２、及び第１信号処理部１１３は、第一実施形態にかかる検体情報処理装置２と同様に構成されている。
【０１７１】
なお、本実施形態では、検体情報検出装置１が、開閉スイッチ制御手段２２、及びイヤホン・マイク切替制御手段２５をそなえるよう説明したが、検体情報処理装置２が、開閉スイッチ制御手段２２、及びイヤホン・マイク切替制御手段２５をそなえるよう構成してもよい。
【０１７２】
［２−２．開閉スイッチ機構による外耳道の開閉とイヤホン・マイク切替］
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１は、筐体部１１を外耳に装着した際に外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう形成されており、さらに開閉スイッチ機構２１によって、筐体部１１を外耳に装着した状態で、外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態又は開放状態に切り替えることができる。
【０１７３】
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる第１センサ１２は、ダイナミックスピーカー３１として構成され、スピーカーとしてもマイクロフォンとしても機能することで、検体情報検出装置１をイヤホンとマイクロフォン（マイク）とで切り替えることができることが好ましい。
以下に、外耳道９１の開閉と外耳道９１の開閉処理、イヤホン・マイクの切替とイヤホン・マイクの切替処理について説明する。
【０１７４】
＜外耳道の開閉とイヤホン・マイクの切替＞
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１は、外耳道９１と、鼓膜９３と、筐体部１１のイヤーピース３９と、第１センサ１２とによって、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう形成されており、さらに筐体部１１に設けられた開閉スイッチ機構２１は、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１に設けられた貫通穴４５を塞ぎ又は開放することで、筐体部１１を外耳９４に装着した状態で、外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態又は開放状態にすることができる。
【０１７５】
このように外耳道９１における外部開口部９２の閉鎖状態と開放状態を切り替えることで、例えば第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１がマイクロフォンとして機能している場合には、脈動性信号の検出の際に外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態とすることにより、外耳道９１にクローズドキャビティを形成して、脈動性信号のＳ／Ｎ比及び感度を向上させることができる。一方、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１がスピーカーとして機能している場合には、外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態とすることにより、検体情報検出装置１に外部からのオーディオ信号や音声信号等を入力することで密閉型のイヤホンとして使用することができる。また、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１がスピーカーとして機能している場合に、外耳道９１における外部開口部９２を開放状態とすることにより、密閉型のイヤホンの欠点ともなる外部の音が聞き辛い点や、歩行音やイヤホンのコードの擦れる音等を軽減することができる。
【０１７６】
＜外耳道の開閉処理とイヤホン・マイクの切替処理＞
開閉スイッチ制御手段２２、開閉意思伝達手段２３、無音状態検出手段２４、イヤホン・マイク切替制御手段２５による外耳道９１の開閉処理及びイヤホン・マイクの切替処理を行うための機能構成は、一例として図２５に表すブロック図により表すことができる。
【０１７７】
図２５に示すように、イヤホン・マイク切替制御手段２５により切替されるスイッチ２５４、２５５により、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカーをスピーカーとマイクロフォンとで切り替えることにより、検体情報検出装置１をイヤホンとマイクとで切り替えることができる。
【０１７８】
スイッチ２５４、２５５は、右耳用と左耳用とのそれぞれの第１センサ１２に合わせて一対設けられている。スイッチ２５４、２５５は、第１センサの入力ジャック２５２を介して第１センサ１２へと接続されて信号を送受信できるようになっており、一方で、イヤホン切替側とマイク切替側とのどちらかに切り替えて接続できるようになっている。スイッチ２５４、２５５がイヤホン側に接続されている場合には、外部入力ジャック２５１を介して外部からのオーディオ信号や音声信号等が入力されて、第１センサ１２のダイヤフラムや振動板を振動させてイヤホンとして動作することができる。一方、スイッチ２５４、２５５がマイク側に接続されている場合には、第１センサ１２のダイヤフラムや振動板を利用して圧力信号が電気信号として検出されて、マイクとして動作することができる。このとき、第１センサ１２で検出された電気信号は脈動性信号として、周波数補正処理部１１１及び波形等化処理部１１２に入力されて。補償された脈波波形を得ることができる。この信号は、第１信号処理部１１３で呼吸信号を抽出したり、周波数補正により容積脈波や加速度脈波にするよう信号処理を行ってもよい。
【０１７９】
スイッチ２５４、２５５がマイク側に接続されている場合には、第１センサ１２からの信号が開閉意思伝達手段２３に送信され、例えば歯を合わせる等の開閉意思を示す所定の信号を検出して、イヤホン・マイク切替制御手段２５に伝達する。イヤホン・マイク切替制御手段２５は、例えば、開閉意思伝達手段２３で所定の開閉意思を検出した場合に、イヤホンからマイクへの切り替え、又はマイクからイヤホンに切り替え、さらには開閉スイッチ機構２１による外耳道９１の開閉を行うように動作することができる。
【０１８０】
外部入力ジャック２５１は、外部からの信号を入力するためのプラグを挿入するジャックを有しており、ジャックにプラグが挿入することを機械的に検出して、イヤホン・マイク切替制御手段２５に伝達する。イヤホン・マイク切替制御手段２５は、例えば、外部入力ジャックにプラグが挿入された場合に、マイクからイヤホンへ切り替えるよう動作することができる。
【０１８１】
外部入力ジャック２５１から入力された外部からの信号は、無音状態検出手段２４に送信される。無音状態検出手段２４では無音状態を検出して、イヤホン・マイク切替制御手段２５に伝達する。イヤホン・マイク切替制御手段２５は、例えば、無音状態検出手段２４では無音状態ではない場合にマイクからイヤホンに切り替え、無音状態を検出した場合にイヤホンからマイクに切り替え、さらには開閉スイッチ機構２１による外耳道９１の閉鎖を行うよう動作することができる。
【０１８２】
イヤホン・マイク切替制御手段２５は、開閉意思伝達手段２３、無音状態検出手段２４、外部入力ジャック２５１からの信号を受けて、スイッチ２５４、２５５を切り替えるとともに、開閉スイッチ制御手段２２に信号を送り、開閉スイッチ機構２１を動作させることで、イヤホンとマイクとの切り替え、及び外耳道９１の開閉状態の制御を行うことができる。なお、イヤホン・マイク切替制御手段２５は、手動によって、または検体情報検出装置１もしくは検体情報処理装置２に備えられたＣＰＵ２５３によって制御を行ってもよい。
【０１８３】
開閉スイッチ制御手段２２は、イヤホン・マイク切替制御手段２５からの信号を受けて、第１センサの入力ジャック２５２を介して、開閉スイッチ機構２１のバイメタル４７を加熱することで、外耳道９１の開閉状態を制御することができる。
【０１８４】
［２−３．第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置の動作］
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２では、第一実施形態にかかる検体情報処理装置１及び検体情報処理装置２と同様に、検体情報検出装置１の第１センサ１２によって脈動性信号を検出し、体情報処理装置２は、第１センサ１２からの脈動性信号出力について、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を施し、波形等化処理部１１２によって、周波数補正処理部１１１からの信号について波形等化処理を施し、第１信号処理部１１３によって波形等化処理部１１２からの信号に周波数復調処理を施し、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す。
【０１８５】
このとき、本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１では、開閉意思伝達手段２３、又は無音状態検出手段２４からの信号に応じて、開閉スイッチ制御手段２２によって開閉スイッチ機構２１を開閉制御することにより、外耳道９１における外部開口部９２を開放状態と閉鎖状態とで切り替える。また、イヤホン・マイク切替制御手段２５により、第１センサ１２をスピーカーとして機能するか、マイクロフォンとして機能するかを切り替えることにより、検体情報検出装置１をイヤホンとマイクロフォン（マイク）とのいずれかに切り替えて動作する。
【０１８６】
これにより、本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１によれば、第１センサ１２をマイクロフォンとして機能させて検体情報検出装置１をマイクとして用いる場合において、開閉スイッチ機構２１により外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態とすることで、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された状態として第１センサ１２による脈動性信号の検出を行うことができる。
【０１８７】
一方、本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１によれば、第１センサ１２をスピーカーとして機能させて検体情報検出装置１をイヤホンとして用いる場合において、開閉スイッチ機構２１により外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態とすることで、検体情報検出装置１を密閉型のイヤホンとして利用することができる。また、開閉スイッチ機構２１により外耳道９１における外部開口部９２を開放状態とすることで、検体情報検出装置１を開放型のイヤホンとして利用することができる。
【０１８８】
さらには、無音状態検出手段２４又は開閉意思伝達手段２３を利用することで、検体情報検出装置１を耳に装着した状態において、検体情報検出装置１を開放型のイヤホンとして利用している状態から、スピーカーの無音状態の際又は任意のタイミングで、外耳道９１が閉鎖またはほぼ閉鎖された状態として第１センサ１２による脈動性信号の検出を行うことができる。
【０１８９】
なお、上述の検体情報検出装置及び検体情報処理装置の動作では、開閉スイッチ機構２１により外耳道の開閉処理を行う動作について説明したが、外耳道の開閉処理は、筐体部１１に形成された、外耳道９１を外部空間と連通する連通路又は空気道を手動で開放状態又は閉鎖状態にすることで行ってもよい。例えば、連通路（貫通穴４５）又は空気道（中空菅４６）の外部空間側を、検体９０の手の指で塞いだり、栓をすることにより塞ぐことで、外部開口部９２を閉鎖状態にすることができる。または、空気道（中空菅４６）をクリップ等の留め具を用いることで挟み込んで塞ぐことで、外部開口部９２を閉鎖状態にすることができる。
【０１９０】
なお、上述したような、検体の外耳道における外部開口部を塞ぐように該検体の外耳に装着することのできる筐体部と、該筐体部に形成されて、該筐体部が該外耳に装着された状態で該外耳道を外部空間と連通する連通路と、該筐体部に形成されて、該連通路を外部空間側へ延長することで該外耳道を外部空間と連通する空気道と、該筐体部に設けられ、該外耳道における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサとが設けられたものを、本発明の検体情報を検出するための装置という。
【０１９１】
検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐように検体９０の外耳９４に装着することのできる筐体部１１と、筐体部１１に形成されて、筐体部１１が外耳９４に装着された状態で、外耳道９１を外部空間と連通する連通路又は空気道と、筐体部１１に設けられ、外耳道９１における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞内を伝播する圧力情報として検出しうる第１センサ１１とが設けられた検体情報を検出するための装置を用いて、該連通路を閉鎖することで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成して、脈動性信号を第１センサ１２で検出する方法を、本発明の検体情報検出方法という。
【０１９２】
本発明の検体情報検出方法により検出される脈動性信号、又は本発明の検体情報を検出するための装置により検出される脈動性信号は、上述の第一実施形態にかかる検体情報検出装置や、第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置によって、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された状態として第１センサ１２により検出される脈動性信号と同様の特性を示し、また同様に信号処理を行うことができる。
【０１９３】
［２−４．第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置の効果］
本発明の第一実施形態の第一変形例にかかる検体情報検出装置１によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、開閉スイッチ機構２１により外耳道９１における外部開口部９２を開放状態と閉鎖状態とで切り替えることで、検体情報検出装置１を外耳９４に装着したまま取り替えることなしに、外耳道９１の開放状態から、外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された状態に切り替えて第１センサ１２による外耳道９１における血管の脈動性信号の検出を行うことができる。
【０１９４】
また、イヤホン・マイク切替制御手段２５により、第１センサ１２としてのダイナミックスピーカー３１をスピーカーまたはマイクロフォンとで切り替えて機能させることで、検体情報検出装置１をマイクとして用いる場合の脈動性信号の検出と、検体情報検出装置１をイヤホンとして用いる場合の動作とを併用することができる。
【０１９５】
また、開閉意思伝達手段２３により開閉スイッチ機構２１に開閉意思を伝達することで、任意のタイミングで外耳道９１における外部開口部９２を開放状態と閉鎖状態とを切り替えて、脈動性信号の検出を行うことができる。
【０１９６】
また、無音状態検出手段によって無音状態が検出されたときに、開閉スイッチ機構２１を閉状態に制御することで、自動的に外耳道９１における外部開口部９２を閉鎖状態に切り替えて、脈動性信号の検出を行うことができる。
【０１９７】
［Ｂ１．第二実施形態の説明］
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置は、一部の構成を除いて上述の第一実施形態と同様に構成されており、上述の検体情報検出装置及び検体情報処理装置と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
なお、第二実施形態における検体情報検出装置１と検体情報処理装置２との動作において、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を行う場合と行わない場合と動作は、第一実施形態に準ずる。
【０１９８】
［３−１．第二実施形態にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成例］
＜検体情報検出装置の構成＞
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１は、一例として、図１３、図３４に示すように、外耳道９１における外部開口部９２を塞ぐ筐体部１１をそなえ、筐体部１１に血管の脈動性信号を検出する第１センサ１２が設けられている。
【０１９９】
さらに、本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１は、図１４、図３４に示すように、筐体部１１に設けられ、外耳９４の耳介９５を透過するように光信号を発生する第２光源６１、６２と、筐体部１１に設けられ、耳介９５を透過した光源６１、６２からの光信号を受信して、耳介９５の血管中の酸素飽和度に関する情報を検出する第２センサ６３とが設けられて酸素飽和度測定手段が形成されているか、または、図１５、図３４に示すように、検体９０の耳介９５に対向する筐体部１１の部位に第２開口部６６を有し、第２開口部６６に連通するとともに、第２開口部６６を耳介９５に対向させて検体９０に装着された状態で閉鎖された空間構造となる第２空洞６７が筐体部１１に形成され、筐体部１１に設けられ、上記の筐体部１１の第２空洞６７内を通って筐体部１１の第２開口部６６を通じ、耳介９５の血管へ向けて光信号を供給する複数の光源を備えた合成光学系６４と、光信号の影響を受けた上記の検体９０における血管からの信号を、第２空洞６７内を伝播する圧力情報として受信して、血管中の血糖値に関する情報を検出する第３センサ６５とが設けられて血糖値測定手段が形成されている。もしくは、上記の酸素飽和度測定手段と血糖値測定手段がともに形成されていてもよい。
【０２００】
（筐体部）
本発明の第二実施形態にかかる筐体部１１は、第一実施形態と同様に、図１３に示すように、検体９０の外耳道９１における外部開口部９２を塞いで外耳道９１を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞９６として形成可能に検体９０の外耳９４に装着することのできるものである。筐体部１１には、図１３に示すように、第１センサ１２が設けられている。
【０２０１】
さらに、本発明の第二実施形態にかかる筐体部１１は、図１４に示すように、第２光源６１、６２と、第２センサ６３とが設けられて酸素飽和度測定手段が形成されている。または、本発明の第二実施形態にかかる筐体部１１は、図１５、図３４に示すように、第２開口部６６を有し、第２空洞６７が形成され、合成光学系６４と、第３センサ６５とが設けられてて血糖値測定手段が形成されている。
【０２０２】
ここで、上述の酸素飽和度測定手段及び／又は血糖値測定手段は、外耳９４の耳介９５の血管中の成分の測定を行う観点から、図１４、１５に示すように、筐体部１１が互いに向き合うように配置される平板状の部材であって耳介９５の両側にそれぞれ面して挟むようにして装着される平板部材７１、７２と、平板部材７１、７２を連結するバネ状またはスプリング状の弾性部材７３とからなるクリップ状の構造体７０に設けられることが好ましい。このクリップ状の構造体７０が、外耳道９１における外部開口部９２を塞いで装着されている筐体部１１と連結していることが好ましい。
【０２０３】
平板部材７１、７２の弾性部材７３がそなえられている部分の長辺方向他端側を開口して検体９０の耳介９５を挿入し、弾性部材７３の弾性力を利用して、平板部材７１、７２により耳介９５を挟みこむことで、クリップ状の構造体７０を耳介９５に装着するようになっている。
【０２０４】
一方の平板部材７２には、平板部材から耳介９５の反対側に張り出した拡張部７４を備え、拡張部７４内に酸素飽和度測定手段と血糖値測定手段を構成する、第２光源６１、６２、第２開口部６６、第２空洞６７、合成光学系６４と、第３センサ６５等が収納されていてもよい。
【０２０５】
外耳９４に装着されている筐体部１１とクリップ状の構造体７０との連結は、図１４〜１６に示すように、クリップ状の構造体７０の拡張部７４に酸素飽和度測定手段又は血糖値測定手段と接続されるコネクタ７５が設けられ、コネクタ７５に接続されるフレキシブル基盤７６を介して、外耳９４に装着されている筐体部１１と接続することができる。また、筐体部１１とクリップ状の構造体７０とは、図１６に示すように、耳介９５に引っ掛けて装着する耳架け部材７７と一体に設けられて、耳架け部材７７を耳介９５に引っ掛けるとともに、筐体部１１を外耳道９１に挿入し、クリップ状の構造体７０を耳介９５の耳垂に挟み込むことで装着してもよい。なお、筐体部１１とクリップ状の構造体７０との間は無線により通信を行うようにしてもよい。
【０２０６】
＜酸素飽和度測定手段＞
酸素飽和度検出手段は、図１４に示すように、筐体部１１のクリップ状構造体７０に、第２光源６１、６２、第２センサ６３が設けられて形成されている。
【０２０７】
図１４に示すように、第２センサ６３は、第２光源６１、６２と対向して、耳介９５を挟み込むようにして筐体部１１のクリップ状構造体７０に設けられていることが好ましい。本実施形態では、図１４に示すように、筐体部１１のクリップ状構造体７０には、一方の板状部材７１に第２光源６１、６２が設けられ、他方の板状部材７２に第２センサ６３が設けられており、板状部材７１、７２を連結する弾性部材７３の弾性力により耳介９５をはさむ込むようにして保持することができる。
【０２０８】
このようにして、酸素飽和度検出手段は、第２センサ６３と第２光源６１、６２とを対向させた状態で、第２光源６１、６２から発せられる光信号が耳介９５を透過した透過光を第２センサ６３で検出することにより、耳介９５の血管中の酸素飽和度に関する情報（酸素飽和度情報）を検出することができる。
【０２０９】
（第２光源）
第２光源６１、６２は、筐体部１１のクリップ状構造体７０に設けられ、耳介９５を透過するように光信号を発生するものである。第２光源６１、６２は、断続的な光信号を供給する光の供給源であることが好ましく、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）やＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）を用いることが出来る。
【０２１０】
第２光源は、血管中の酸素飽和度に関する情報の検出を行うために、血液中のヘモグロビンの酸素の結合と解離による吸収波長の変化に対応して、酸素と解離しているヘモグロビン（還元ヘモグロビン）において吸収が増加する第１波長の光と、酸素と結合しているヘモグロビン（酸化ヘモグロビン）において吸収が増加する第２波長の光とを発することが好ましく、第１波長の光と第２波長の光とがそれぞれ発せられる２種類の光源（第１の第２光源６１、第２の第２光源６２）からなってもよい。また、第１波長の光と第２波長の光とがそれぞれ発せられる２種類の光源が複合したチップとして形成されているものでもよい。第１の第２光源６１から発生される光の波長（第１波長）としては、例えば６５０ｎｍとすることができ、第２の第２光源６２から発生される光の波長（第２波長の光）としては、例えば９４０ｎｍとすることができる。
【０２１１】
（第２センサ）
第２センサ６３は、筐体部１１のクリップ状構造体７０に設けられ、耳介９５を透過した第２光源６１、６２からの光信号（透過光）を受信して、血管中の酸素飽和度に関する情報を検出するものである。第２センサ６３としては、特定の光を検出できる光センサ（受光素子、光ディテクタ）であることが好ましく、ＰＩＮフォトダイオード、ＰＮ接合・フォトダイオード等のフォトダイオードを用いることができる。
【０２１２】
第２センサ６３は、血管中の酸素飽和度に関する情報の検出を行うために、血液中のヘモグロビンの酸素の結合と解離による吸収波長の変化に対応して、第２光源と同様に、上記の第１波長の光と、上記の第２波長の光を検出することが好ましく、第１波長の光と第２波長の光とをそれぞれ検出する２種類のセンサからなってもよい。第１波長の光として６５０ｎｍ、第２波長の光として９４０ｎｍを用いる場合には、波長が近いために一つのセンサにより検出を行うことが出来る。
【０２１３】
還元ヘモグロビン（Ｈｂ）は赤色光付近の光の吸収が大きく、酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）は赤外線付近の光の吸収が大きい。第２センサ６３によって検出される第１波長（λ１）の透過光の出力をＡ（λ１）、第２波長（λ２）の透過光の出力をＡ（λ２）とすると、例えば第１波長を６５０ｎｍ、第２波長を９４０ｎｍとした場合に、Ａ（λ１）とＡ（λ２）の透過光比率から、血液中の還元ヘモグロビンと酸化ヘモグロビンとの比率を求めることができる。さらにこの比率をもとにして、血液中のヘモグロビンの酸素を持っている割合（酸素飽和度）を算出することができる。このとき、第１波長（λ１）の透過光の出力をＡ（λ１）、第２波長（λ２）の透過光の出力をＡ（λ２）を血管中の酸素飽和度に関する情報として利用することができる。
【０２１４】
＜血糖値測定手段＞
血糖値測定手段は、図１５に示すように、筐体部１１のクリップ状構造体７０に第２開口部６６が形成されるとともに、第２空洞６７が形成され、合成光学系６４、及び第３センサ６５が設けられて形成されている。
【０２１５】
本実施形態では、図１５に示すように、検体９０の耳介９５に対向する筐体部１１のクリップ状構造体７０の拡張部７４の部位に第２開口部６６を有し、第２開口部６６に連通する第２空洞６７が形成され、合成光学系６４と第３センサ６５とが設けられており、板状部材７１、７２を連結する弾性部材７３の弾性力により耳介９５をはさむ込むようにして保持するとともに、第２開口部６６を耳介９５に対向させて検体９０に装着された状態で第２空洞を閉鎖された空間構造とすることができる。
【０２１６】
このようにして、血糖値測定手段は、第２開口部６６を耳介９５に対向させて第２空洞を閉鎖された空間構造とした状態で、合成光学系６４から光信号が発せられることで、耳介９５から発せられる光に起因する信号（合成光学系６１から発せられる光信号に応答して発せられる信号）を第３センサ６５検出することにより、耳介９５の血管中の血糖値に関する情報（血糖値情報）を検出することができる。
【０２１７】
（第２開口部）
第２開口部６６は、検体情報検出装置１の筐体部１１のクリップ状構造体７０を検体９０に装着する際に、検体９０と対向する筐体部１１のクリップ状構造体７０の表壁部に開口を設けることにより形成されており、検体情報検出装置１の筐体部１１のクリップ状構造体７０が検体９０と当接する部位である。筐体部１１のクリップ状構造体７０が検体９０と当接することで、第２開口部６６を検体９０で覆うようにしている。第２開口部６６は、第２空洞６７と連通している。なお、第２開口部６６の周辺にゴムまたはシリコン等の弾性体からなるＯ−リング６８が設けられ、このＯ−リング６８によって耳介９５と検体情報検出装置１とが当接するようにしてもよい。
【０２１８】
（第２空洞）
第２空洞６７は、第２開口部６６に連通するとともに、第２開口部６６を検体９０に対向させた状態で閉鎖された空間構造となるものであり、筐体部１１のクリップ状構造体７０に形成されている。このように第２空洞６７が形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity；クローズドキャビティ」ともいう。第２空洞６７には第３センサ６５が設けられている。
【０２１９】
（合成光学系）
合成光学系６４は、筐体部１１のクリップ状構造体７０に設けられ、筐体部１１のクリップ状構造体７０の第２空洞６７内を通って筐体部１１、２１の第２開口部６６を通じ、検体９０へ向けて光信号を供給するものである。合成光学系６４は、発光制御部１１４からの信号を受けて、光信号を発するよう構成されている。
【０２２０】
合成光学系６４は、各々個別の波長の光を発する光源を複数備えており、合成光学系６４内で、それら複数の光源から発せられる光が合成を受けた合成光として、合成光学系６４から発せられる。合成光学系６４から発せられた合成光は、図１５に示すように、対物レンズ６９を通過することで集光を受けた後、第２空洞６７及び第２開口部６６を通じて、検体９０に照射されることが好ましい。複数の光源からの光の合成は、例えばダイクロイックミラーを用いて行うことができる。
【０２２１】
合成光学系６４を構成する光源は、断続的な光信号を供給する光源であることが好ましく、例えばレーザーダイオード（ＬＤ）やＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）を用いることが出来る。合成光学系６４がレーザーダイオードである場合、パルス発振源としてパルス光を発振するよう構成されていることが好ましい。
【０２２２】
合成光学系６４は、主として赤外領域の光を照射する光源が用いられるが、検体９０に含まれる分析の対象となる物質が吸収する光の波長を発する光源を選択することが好ましく、例えば検体９０の血管中のグルコース濃度の測定を行う場合であれば、グルコース分子のＣ−Ｈ基やＯ−Ｈ基の吸収波長に極大を有する光信号を供給する光源を用いることが好ましい。赤外領域の光の中には、近赤外の領域の波長も含まれることがある。
【０２２３】
本実施形態の合成光学系６４では、血中のグルコース濃度（血糖値）を計測するため、一部近赤外の赤外光である、λ3〜λ8の６つの波長の光を発する光源を用いている。また、本実施形態では、対物レンズの集光性能があまり必要ではないため、λ3〜λ8の６つの波長を一つで兼用して集光している。もちろん、対物レンズの各波長に対する透過率が異なるため、透過率に応じて光源の出力信号で換算する必要がある。
【０２２４】
合成光学系６４は、検体９０の皮膚の直下にある血管に光信号を効果的に作用させるために、筐体部１１のクリップ状構造体７０における第２開口部６６に対向して設けられていることが好ましく、合成光学系６４からの光信号の供給方向が、第２開口部６６及び検体９０に対して垂直方向から入射するように合成光学系６４が設けられることが好ましい。
【０２２５】
（第３センサ）
第３センサ６５としては、合成光学系６４から発せられる光に起因する信号（合成光学系６４から発せられる光信号に応答して発せられる信号）を検出して光音響分光分析を行うことができるセンサであれば特に限定されないが、合成光学系６４からの光信号に起因する検体９０の皮膚の振動によって生じる空気の振動を、合成光学系６４から発せられる光に起因する信号として、この情報（音圧情報）を電気的に検出するマイクロホンを好適に用いることができる。マイクロホンの中でも、指向性、Ｓ／Ｎ比、感度の点からコンデンサマイクが好ましく、ＥＣＭ（electret condenser microphone；エレクトレットコンデンサーマイクロホン、以下、単に「ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。また、ＭＥＭＳ（microelectromechanical system）技術を用いて作製したＥＣＭである、ＭＥＭＳ型ＥＣＭ（以下、「ＭＥＭＳ−ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。
【０２２６】
本実施形態では、検体情報検出装置１の筐体部１１、２１に、第３センサ６５ａ、６５ｂを２つ設けた構成を記載している。筐体部１１、２１に設けられる第３センサの数は１つ以上設けられていればよいが、検出される信号の強さを向上させ、Ｓ／Ｎ比を上げる観点からは、第３センサを２つ以上設けることが好ましく、各々の第３センサの信号を加算したものを合成光学系６４からの光信号に起因する信号出力とすることが好ましい。
【０２２７】
第３センサ６５を検体情報検出装置１に設ける場合には、筐体部１１のクリップ状構造体７０における合成光学系６４からの光信号による影響を回避しうる部位に設けられることが好ましい。これにより、合成光学系６４からの光信号による影響を回避しつつ、検出される脈動性信号の強さを向上させ、Ｓ／Ｎ比を上げることが可能となる。
【０２２８】
検体情報検出装置１に第３センサ６５を設ける場合、ＭＥＭＳ−ＥＣＭはサイズが小さいために実装が容易であり、第２開口部６６の口径が大きくなりすぎるのを防ぐことができるために好ましい。また、ＭＥＭＳ−ＥＣＭは品質が安定しているため、複数の第３センサ４１を並列に多数接続して、第３センサ４１の信号を加算した際であっても安定した信号を得ることができるために好ましい。
【０２２９】
分析の対象となる物質の吸収波長に極大を有する光信号を供給する光源を合成光学系６４に用いた場合、光音響法の手法を利用して、第３センサ６５により検出される合成光学系６４から発せられる光に起因する信号を解析することにより、血管中の分析の対象となる物質の濃度の測定が可能となる。一例として、グルコース分子のＣ−Ｈ基やＯ−Ｈ基の吸収波長に極大を有する光信号を供給する光源を用いた場合、予め当該波長に極大を有する光信号を供給した場合の外部圧力信号と分析の対象となる物質の濃度との関係を明らかにしておくことで、分離された外部圧力信号からグルコース濃度（血糖値）を算出することができる。このとき、第３センサ６５により検出される、分析の対象となる物質の吸収波長に極大を有する光信号に起因する信号を血糖値に関する情報として利用することができる。
【０２３０】
＜検体情報処理装置の構成＞
本発明の第二実施形態にかかる検体情報処理装置２は、一例として、図３４に示すように、上述の検体情報検出装置１と、第１センサ１２からの信号について波形等化処理を施す波形等化処理部１１２と、波形等化処理部１１２からの信号から検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部１１３とをそなえている。また、検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１を備えていてもよい。
周波数補正処理部１１１、波形等化処理部１１２、及び第１信号処理部１１３は、第一実施形態にかかる検体情報処理装置２と同様に構成されている。
【０２３１】
さらに、検体情報処理装置２は、検体情報検出装置１における第２センサ６３からの信号に信号処理を施して第２センサ６３からの信号から検体９０の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す電気回路である第２信号処理部１１５、及び／又は、検体情報検出装置２における第３センサ６５からの信号に信号処理を施して第３センサ６５からの信号から検体９０の血管における血糖値に関する情報を取り出す電気回路である第３信号処理部１１６を備えることが好ましい。
【０２３２】
［３−３．第二実施形態にかかる検体情報検出装置及び検体情報処理装置の動作］
以下に、本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２の動作の一例について説明する。
【０２３３】
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２では、第一実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２と同様に、検体情報検出装置１の第１センサ１２によって脈動性信号を検出し、体情報処理装置２は、第１センサ１２からの脈動性信号出力について、周波数補正処理部１１１によって周波数補正処理を施し、波形等化処理部１１２によって、周波数補正処理部１１１からの信号について波形等化処理を施し、第１信号処理部１１３によって、波形等化処理部１１２からの信号に周波数復調処理を施し、検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す。
【０２３４】
さらに、本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２では、図３４に示すように、発光制御部１１４の制御により第２光源６１、６２、及び合成光学系６４から光信号が発せられ、第２センサ６３が第２光源６１、６２からの光信号の透過光を検出し、第３センサ６５が合成光学系６４からの光信号に起因して発せられる信号を検出する。第２センサ６３で検出された信号は、発光制御部１１４を介し第２信号処理部１１５に送られて、検体の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す信号処理が行われる。第３センサ６５で検出された信号は、発光制御部１１４を介して第３信号処理部１１６に送られて、検体９０の血管における血糖値に関する情報を取り出す信号処理が行われる。
【０２３５】
＜酸素飽和度に関する情報の検出と酸素飽和度の算出＞
図１４に示すように、第１の第２光源６１及び第２の第２光源６２と第２センサ６３とが耳介９５を挟んで対向するよう配置して、検体情報検出装置１を検体の外耳９０に装着する。この状態で検体情報検出装置１の第１の第２光源６１及び第２の第２光源６２から耳介９５を透過するように光信号を発生して、第２センサ６３によって第１の第２光源６１及び第２の第２光源６２からの光信号を受信する。第２センサ６３によって検出された光信号から、血管中の酸素飽和度に関する情報を検出して、酸素飽和度を算出することができる。すなわち、第１の第２光源６１及び第２の第２光源６２並びに第２センサ６３がパルスオキシメータとして機能する。
【０２３６】
なお、酸素飽和度の算出は、検体情報処理装置２に設けられた第２信号処理部１１５にて行うことができる。または、第２センサ６３から得られた信号を外部のコンピュータに伝送して、外部のコンピュータにより酸素飽和度の算出を行ってもよい。
【０２３７】
＜血糖値に関する情報の検出と血糖値の算出＞
図１５に示すように、第２開口部６６を耳介９５に対向させて第２空洞を閉鎖された空間構造とした状態で、合成光学系６４からの光信号が耳介９５に照射しうるように検体情報検出装置１を装着する。この状態で検体情報検出装置１の合成光学系６４から光信号を発生すると、耳介９５における血管中の物質が合成光学系６４から光信号の影響を受けて、この光信号による応答に起因する振動が圧力情報として、第２開口部６６を通じて第２空洞６７内を伝播する。この圧力情報を第３センサ６５により検出して、第３センサ６５によって検出された信号から、血糖値に関する情報を検出して、血糖値を算出することができる。このように、非浸襲な光音響分光を用いることにより血糖値を算出することができる。
【０２３８】
なお、血糖値の算出は、検体情報処理装置２に設けられた第３信号処理部１１６にて行うことができる。または、第３センサ６５から得られた信号を外部のコンピュータに伝送して、外部のコンピュータにより血糖値の算出を行ってもよい。
【０２３９】
＜発光制御部による信号の制御＞
λ1の波長の光を発する第１の第２光源６１からの光の出力、λ2の波長の光を発する第２の第２光源６２からの光の出力、及びλ3〜λ8の波長の光を発する合成光学系６４からの光の出力、並びに第２センサ６３及び第３センサ６５による信号の検出は、図２９に示すタイミングチャートのように発光制御部１１４により制御を行うことが好ましい。
【０２４０】
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１は、第１センサ１２により脈波が検出されていることを利用して、図２９に示すようなタイミングで信号を処理して、酸素飽和度及び血糖値を測定する。ここでは、酸素飽和度測定手段と血糖値測定手段がともに形成されてる場合において、酸素飽和度及び血糖値を測定する際のタイミングの制御について説明する。
【０２４１】
図２９（ａ）に示すように、第１センサ１２により検出された信号に含まれる脈波の信号（脈波信号）は、脈波信号の立ち上がりから次の脈波信号の立ち上がりまでを１周期として、脈波信号において検出された１周期を１０２４分割して、１周期中に０〜１０２３の計１０２４のタイミングに分割される。この脈波の１周期を元にするタイミングに応じて制御が行われる。
【０２４２】
まず、図２９（ｂ１）〜（ｂ８）を利用して、酸素飽和度の測定の際の第１の第２光源６１、第２の第２光源６２からの光信号の出力と、第２センサ６３による信号の検出の制御について説明する。
【０２４３】
図２９（ｂ１）に示すように８８２のタイミングで、第１の第２光源６１（ここではＬＥＤ）から波長λ1の光λ1Ｏｎが発光される。第１の第２光源６１からの発光を受けて、図２９（ｂ３）に示すように８８２のタイミングで、第２センサ６３が第１の第２光源からの波長λ1の光の透過光量をλ1の光透過信号の波形の信号Ａ1として検出して、この検出された信号Ａ1は発光制御部１１４に送られる。次に、図２９（ｂ５）に示すように、発光制御部１１４では８８３のタイミングでλ1の光透過信号のサンプリングパルスλ1Ｓが出力される。このサンプリングパルスλ1Ｓに応じて、図２９（ｂ７）に示すように８８３のタイミングで、λ1の光透過信号の波形の信号Ａ1がサンプルホールドされることで、λ1の光透過信号のサンプリング結果λ1Ａが第１の第２光源からの波長λ1の光の透過光量を表す信号として、発光制御部１１４から第２信号処理部１１５に、酸素飽和度の算出のために出力される。
【０２４４】
一方、図２９（ｂ２）に示すように８８３のタイミングで、第２の第２光源６２（ここではＬＥＤ）から波長λ2の光λ2Ｏｎが発光される。第２の第２光源６２からの発光を受けて、図２９（ｂ４）に示すように８８３のタイミングで、第２センサ６３が第２の第２光源からの波長λ2の光の透過光量をλ2の光透過信号の波形の信号Ａ2として検出して、この検出された信号Ａ2は発光制御部１１４に送られる。次に、図２９（ｂ６）に示すように、発光制御部１１４では８８４のタイミングでλ2の光透過信号のサンプリングパルスλ2Ｓが出力される。このサンプリングパルスλ2Ｓに応じて、図２９（ｂ８）に示すように８８４のタイミングで、λ2の光透過信号の波形の信号Ａ2がサンプルホールドされることで、λ2の光透過信号のサンプリング結果λ2Ａが第２の第２光源からの波長λ2の光の透過光量を表す信号として、発光制御部１１４から第２信号処理部１１５に、酸素飽和度の算出のために出力される。
【０２４５】
上述のように第１の第２光源６１、第２の第２光源６２からの光信号の出力と、第２センサ６３による信号の検出を制御して、一脈波にそれぞれ一つの値としてホールドすることで、第１の第２光源からの波長λ1の光の透過光量と第２の第２光源からの波長λ2の光の透過光量を測定して酸素飽和度の測定を行うことができる。
【０２４６】
次に、図２９（ｃ１）〜（ｃ２４）を利用して、血糖値の測定の際の合成光学系６４からの光信号の出力と、第３センサ６５による信号の検出の制御について説明する。
【０２４７】
図２９（ｃ１）に示すように８８４のタイミングで、合成光学系６４（ここではＬＤ）の波長λ3の光を発する光源から波長λ3の光λ3Ｏｎが発光される。合成光学系６４からの発光を受けて、図２９（ｃ７）に示すように８８４のタイミングで、第３センサ６５が合成光学系６４からの波長λ3の光信号に起因する信号をλ3の光信号の波形の信号Ａ3として検出して、この検出された信号Ａ3は発光制御部１１４に送られる。次に、図２９（ｃ１３）に示すように、発光制御部１１４では８８５のタイミングでλ3の光信号に起因する信号のサンプリングパルスλ3Ｓが出力される。このサンプリングパルスλ3Ｓに応じて、図２９（ｂ１９）に示すように８８５のタイミングで、λ3の光信号の波形の信号Ａ3がサンプルホールドされることで、λ3の光信号に起因する信号のサンプリング結果λ3Ａが合成光学系６４からの波長λ3の光信号に起因する信号として、発光制御部１１４から第３信号処理部１１６に、血糖値の算出のために出力される。
【０２４８】
合成光学系６４の波長λ4〜λ8の光を発する光源と第３センサ６５についても、上述の合成光学系６４の波長λ3の光を発する光源と第３センサ６５の場合と同様にして、図２９（ｃ２）〜（ｃ６）、（ｃ８）〜（ｃ１２）に示すように、波長λ3の光を発する光源の発光タイミングから、各々の光源からの発光を８８５、８８６、８８７、８８８、８８９と１ずつずらすことにより行い、また、図２９（ｃ１４）〜（ｃ１８）、（ｃ２０）〜（ｃ２４）に示すように、波長λ3の光信号に起因する信号のサンプルホールドのタイミングから、各々の波長の光信号に起因する信号の第３センサ６５によるサンプリングホールドをタイミングを８８６、８８７、８８８、８８９、８９０と１ずつずらすことにより行うよう制御して、一脈波にそれぞれ一つの値としてホールドすることで、合成光学系６４の波長λ4〜λ8の光信号に起因する信号をそれぞれ測定して血糖値の測定を行うことができる。
【０２４９】
上記の説明では、カウンタの出力が８０２〜８０９のタイミングで、光信号の発生をさせて、順次制御を行う例を挙げたが、脈波の脈動の影響を避けることができるタイミングであれば、任意のタイミングで行うことが出来る。速度脈波のピークが立ち上がった直後では、酸素飽和度の算出にあたって脈動が与える影響が大きいため、ピークの立ち上がりから次のピークの立ち上がりまでの１周期の間で、速度脈波の変動が少ないタイミングで、同じ位相で信号処理を行うことが好ましい。また、サンプリングパルスを出力するタイミングを基準として、ピークの立ち上がりから次のピークの立ち上がりまでの１周期の間で、速度脈波の変動が少ないタイミングで信号処理を行うようにしてもよい。
【０２５０】
上記の説明では、ピークの立ち上がりから次のピークの立ち上がりまでを１周期として、１周期を１０２４分割する例を挙げたが、これに限定されず、任意の数に分割して信号処理を行ってよい。
【０２５１】
上記の信号の処理を行うことで、血液の流れ（脈波）に対して同じ位相でサンプリングすることにより脈波の影響を軽減でき、酸素飽和度及び血糖値の算出において脈波の影響を軽減することができる。すなわち、第１センサ１２で検出した脈動性信号に基づいてタイミングを作り出して、光源からの光信号の発生のタイミング、センサによるサンプリングのタイミングを制御することで、酸素飽和度及び血糖値の算出において脈波の影響を軽減することができる。また、光源からの光信号の出力と、センサによる検出のタイミングの制御を行うことで、複数の光源に対して一つのセンサにより信号の検出を行うことができる。
【０２５２】
発光制御部１１４による制御によって測定された、第１の第２光源６１からの波長λ1の光の透過光量と第２の第２光源６２からの波長λ2の光の透過光量の信号は、第２信号処理部１１５によって処理を行うことで酸素飽和度を算出することができる。発光制御部１１４による制御によって測定された、合成光学系６４からの波長λ3〜λ8の光信号に起因する信号は、第３信号処理部１１６によって処理を行うことで血糖値の算出を行うことができる。または、これらの信号を外部のコンピュータに送出して、外部のコンピューターで酸素飽和度及び血糖値の算出を行うようにしてもよい。
【０２５３】
＜第１センサと第２センサとを用いた脈動性信号の検出＞
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出装置１の筐体部１１に、第１センサ１２が設けられ、さらに、外耳９４の耳介９５を透過するように光信号を発生する第２光源６１、６２と、耳介９５を透過した光源６１、６２からの光信号を受信する第２センサ６３が設けられている場合には、第１センサと第２センサとを用いた脈動性信号の検出を行うことができる。
【０２５４】
第２センサ６３は、耳介９５を透過した光源６１、６２からの光信号を受信することで、耳介９５を透過した光源６１、６２からの光信号に含まれる耳介９５の血管の拍動に起因する脈動性信号を検出することができる。このとき、第１センサ１２による脈動性信号の検出と第２センサ６３による脈動性信号の検出とを行い、第１センサ１２及び第２センサ６３から得られる脈波を併用して脈動性信号の検出タイミングをとることにより、検出される脈動性信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【０２５５】
このように、第１センサと第２センサとを用いた脈動性信号の検出は、例えば検体情報検出装置１が、検体情報検出装置１により得られた信号を外部に送信するコードを有し、このコードが衣服や身体等に接触することによりノイズが生じるおそれがある場合において、Ｓ／Ｎ比を安定させることができるために有用である。
【０２５６】
［３−５．第二実施形態にかかる検体情報検出ユニットの効果］
本発明の第二実施形態にかかる検体情報検出ユニット７によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、第１センサ１２と、第２光源６１、６２と、第２センサ６３とを備えることにより、脈波を得るとともに、酸素飽和度の測定が可能となる。また、第１センサ１２と、合成光学系６４と、第２開口部６６と、第２空洞６７と、第３センサ６５とを備えることにより、脈波を得るとともに、血糖値の測定が可能となる。さらに、第１センサ１２によって検出される脈動性信号からタイミングを作り出して信号の制御を行うことにより、酸素飽和度及び血糖値の測定における脈波の影響を軽減することができる。
【０２５７】
［４．その他］
＜外耳道の閉鎖に係る第二変形例＞
（第一実施形態の第二変形例）
【０２５８】
外部開口部９２が塞がれて外耳道９１が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道の閉鎖レベルが「閉鎖」であるという。この場合、完全に外耳道９１を閉鎖できず外耳道９１がほぼ閉鎖された空間構造となっている場合に生じる低周波数領域の減衰が生じないため、上述の波形等化処理部１１２による波形等化処理を行うことなく微分要素の加わっていない脈波を得ることができる。
【０２５９】
このため、外耳道９１が閉鎖された空間構造となる空洞として形成される場合には、本発明の第一実施形態の第二変形例に係る検体情報処理装置２は、図３５に示すように、検体情報検出装置１と、検体情報検出装置１における第１センサ１２からの信号に信号処理を施して第１センサ１２からの信号から検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部１１３とをそなえて構成してもよい。このとき、検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１を備えていてもよい。
【０２６０】
（第二実施形態の第二変形例）
同様に、外耳道９１が閉鎖された空間構造となる空洞として形成される場合には、本発明の第二実施形態の第二変形例に係る検体情報処理装置２は、図３６に示すように、検体情報検出装置１と、検体情報検出装置１における第１センサ１２からの信号に信号処理を施して第１センサ１２からの信号から検体９０の脈波情報または呼吸情報を取り出す第１信号処理部１１３と、検体情報検出装置１における第２センサ６３からの信号に信号処理を施して第２センサからの信号から検体９０の血管における酸素飽和度に関する情報を取り出す第２信号処理部１１５、及び／又は、検体情報検出装置１における第３センサ６５からの信号に信号処理を施して第３センサ６５からの信号から検体９０の血管における血糖値に関する情報を取り出す第３信号処理部１１６とをそなえて構成してもよい。このとき、検体情報処理装置２は、周波数補正処理部１１１を備えていてもよい。
【０２６１】
＜変形例の適用について＞
上記第一変形例の説明においては第一実施形態の変形例を例示して説明したが、第二実施形態について、第一実施形態の第一変形例を適用してもよい。また、第一実施形態の第一変形例及び第二変形例をともに組み合わせることも可能であり、第二実施形態の第一変形例及び第二変形例をともに組み合わせることも可能である。
【０２６２】
即ち、検体情報検出装置１が筐体部１１をそなえて第１センサ１２が設けられ、第２光源６１、６２と第２センサ６３とが設けられて酸素飽和度測定手段が形成されているか、または、第２開口部６６を有し、第２空洞６７が形成され、合成光学系６４と第３センサ６５とが設けられて血糖値測定手段が形成されている場合において、検体情報検出装置１に、さらに、開閉スイッチ機構２１、開閉スイッチ制御手段２２、開閉意思伝達手段２３、無音状態検出手段２４、イヤホン・マイク切替制御手段２５が備えられていてもよい。
【０２６３】
＜歩行情報の取り出し＞
本発明の検体情報検出装置１及び検体情報処理装置２は、第１センサ１２からの信号から検体９０の歩行情報を取り出すように構成されていてもよい、
【０２６４】
この場合、検体の右耳及び左耳に装着されるべきそれぞれ第１センサ１２を備える検体情報検出装置と、前記の右耳および左耳に装着された各検体情報検出装置における各第１センサ１２からの信号についてそれぞれ波形等化処理を施す波形等化処理部１１２と、波形等化処理部１１２からの信号に信号処理を施して波形等化処理部１１２からの信号位相差情報から該検体９０の歩行情報を取り出す第４信号処理部２６１とをそなえており、第１センサ１２からの信号から検体９０の歩行情報を取り出すように構成されていてもよい。
【０２６５】
第４信号処理部２６１による処理は、図１２に示すように模式的に表すことができる。歩行状態において、左右それぞれの第１センサ１２により得られた信号から、低周波数検出部２６２、２６３によりの歩行信号の周波数まで検出することで、左右の足が地面に着いたときの衝撃を歩行信号として耳から拾うことができる。さらに、時間差検出・周波数検出部２６４により、左右の耳から検出される歩行信号の時間差又は周波数を検出することで、歩行リズムの乱れ等の信号を検出することができる。
【０２６６】
＜信号処理について＞
上記の説明においては、脈動性信号の処理を検体情報検出装置及び検体情報処理装置が備えるアナログ回路による処理について説明したが、検体情報検出装置及び検体情報処理装置がデジタル回路、例えばデジタルシグナルプロセッサ（以下、「ＤＳＰ」ともいう）を含む回路とアナログ回路とを組み合わせたり、演算処理装置（ＣＰＵ）やＤＳＰを組み合わせたりして、このデジタル回路を含む回路により信号を処理する構成としてもよい。
【符号の説明】
【０２６７】
１  検体情報検出装置
２  検体情報処理装置
１１  筐体部
１２  第１センサ
２１  開閉スイッチ機構
２２  開閉スイッチ制御手段
２３  開閉意思伝達手段
２４  無音状態検出手段
２５  イヤホン・マイク切替制御手段
９０  検体
９１  外耳道
９２  外部開口部
９３  鼓膜
９４  外耳
９５  耳介
９６  空洞
１１１  周波数補正処理部
１１２  波形等化処理部
１１３  第１信号処理部
１１４  発光制御部
１１５  第２信号処理部
１１６  第３信号処理部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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