(57)【要約】【課題】被測定者が安静状態にあるか否かを判断して、その安静状態での被測定者の脈拍数を正しく測定すること。【解決手段】被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して脈拍を表す脈波信号を取得する（Ｓ１１）。脈波信号を記憶部に記憶させる。記憶部に記憶された時間領域の脈波信号を周波数領域に変換して、脈波信号の周波数スペクトルを求める（Ｓ１２）。ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、被測定者が安静状態にあるか否かを判断する（Ｓ１３）。被測定者が安静状態にあると判断された時点の脈拍数を、被測定者の安静状態での脈拍数として求める（Ｓ１４）。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して前記脈拍を表す脈波信号を取得するデータ取得部と、
前記脈波信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求める周波数変換部と、
ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、前記全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、前記被測定者が安静状態にあるか否かを判断する安静状態判定部と、
前記被測定者が安静状態にあると判断された時点の脈拍数を、前記被測定者の安静状態での脈拍数として求める脈拍数取得部と、
を備えた脈拍測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脈拍測定装置において、
前記脈波センサは、或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する光電式センサであることを特徴とする脈拍測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の脈拍測定装置において、
前記脈拍数取得部は、前記被測定者が安静状態にあると判断されたとき、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークが示す周波数を、前記被測定者の前記安静状態での脈拍数として求めることを特徴とする脈拍測定装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の脈拍測定装置において、
前記第１の閾値は、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークの強度に対する比率として設定されていることを特徴とする脈拍測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の脈拍測定装置において、
前記周波数変換部は、前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を予め定められた或る長さの期間に区分して、周期的に前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求め、
前記安静状態判定部は、前記周期的に求められた前記脈波信号の周波数スペクトルについて、それぞれ前記割合が前記第２の閾値未満であるか否かを判断し、複数回連続して前記割合が前記第２の閾値未満であるとき、前記被測定者が安静状態にあると判断することを特徴とする脈拍測定装置。
【請求項６】
被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して前記脈拍を表す脈波信号を取得して、前記脈波信号を記憶部に記憶するステップと、
前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求めるステップと、
ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、前記全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、前記被測定者が安静状態にあるか否かを判断するステップと、
前記被測定者が安静状態にあると判断されたとき、前記周波数スペクトルの強度ピークのうち最大の強度ピークが示す周波数を、前記被測定者の安静状態での脈拍数として求めるステップと、
を備えた脈拍測定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の脈拍測定方法をコンピュータに実行させるための脈拍測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は脈拍測定装置および脈拍測定方法に関し、より詳しくは、被測定者の脈拍数を正しく測定可能な脈拍測定装置および脈拍測定方法に関する。
【０００２】
また、この発明は、そのような脈拍測定方法をコンピュータに実行させる脈拍測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、この種の装置としては、心電センサが取り付けられたベルトを被測定者の胸部に巻き回して被測定者の心臓の拍動を心電的に測定することにより、被測定者の脈拍数（心拍数）を測定する装置がある。
【０００４】
また、上述の装置が被測定者の心拍を心電的に検知するのに対し、被測定者の血管の脈動を非心電的に検知することにより脈拍数を測定する装置もある。
【０００５】
後者の装置としては、たとえば、光電センサによって被測定者の皮下の血管の脈動を光電的に検知することにより、被測定者の脈拍数を測定する装置がある（たとえば、特許文献１（特開平１０−２３４６８４号公報）を参照）。
【０００６】
そのような後者の装置においては、被測定者の皮下の血管の脈動を表す信号（脈波信号）を取得し、該脈波信号の時間変動の周期性にもとづいて脈拍数を測定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、非心電的に、たとえば光電的に、被測定者の皮下の血管の脈動を検知することにより被測定者の脈拍数を測定する手法を採る装置では、被測定者が例えば運動しているとき、被測定者の脈拍数を正しく測定することに困難が伴う。
【０００９】
その理由は、測定時に被測定者が運動を行うと、運動により血管に加速度が生じ、それによって血流に乱れが生じるからである。乱れは、脈波信号に外乱成分として重畳される。そのために、脈波信号から脈動に起因した時間変動の周期を抽出することが困難になる。
【００１０】
また、被測定者が運動を行うことにより、被測定者の身体部位に取り付けられたセンサ手段にも加速度が生じ、センサ手段が、身体部位に対して位置ずれを起こしたり、一時的にではあっても、センサ手段が身体部位から乖離したりするような事象が発生する。これら事象もまた、脈波信号に外乱成分として重畳されてしまう。そのような事象も、脈波信号から脈動に起因した時間変動の周期を抽出することを困難にする一因である。
【００１１】
そのため、非心電的に、たとえば光電的に被測定者の皮下の血管の脈動を検知することにより被測定者の脈拍数を測定する手法を採る場合、まず、被測定者が安静状態にあるときの脈拍数を取得し、その安静状態の脈拍数を基準として、被測定者が運動しているときの脈拍数を追跡して求めるのが望ましい。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、被測定者が安静状態にあるか否かを判断して、その安静状態での被測定者の脈拍数を正しく測定可能な脈拍測定装置および脈拍測定方法を提供することにある。
【００１３】
また、この発明の課題は、そのような脈拍測定方法をコンピュータに実行させることができる脈拍測定プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、この発明の脈拍測定装置は、
被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して前記脈拍を表す脈波信号を取得するデータ取得部と、
前記脈波信号を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求める周波数変換部と、
ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、前記全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、前記被測定者が安静状態にあるか否かを判断する安静状態判定部と、
前記被測定者が安静状態にあると判断された時点の脈拍数を、前記被測定者の安静状態での脈拍数として求める脈拍数取得部と、
を備える。
【００１５】
なお、本明細書で、データ取得部は、脈波センサから脈波信号を直接取得しても良いし、それに代えて、脈波センサから脈波信号をサーバ（記憶部を有する）等に一旦記憶させ、そのサーバ等から取得（間接的取得）しても良い。
【００１６】
また、「ヒト」は、「被測定者」と同一人であっても良い。「ヒト」は、複数人であっても良く、その場合は「被測定者」を含んでいても良い。
【００１７】
また、全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲が複数ある場合は、それらの周波数範囲を合計して、前記全周波数範囲内でそれらの周波数範囲が占めている割合を算出するものとする。
【００１８】
また、「脈拍数」とは、単位時間当たりの脈拍の数（例えば、毎分当たりの脈拍の数であるビート・パー・ミニッツ（ＢＰＭ））を指す。或る「時点」の脈拍数とは、その時点を測定期間の終点とする脈拍数を指す。
【００１９】
この発明の脈拍測定装置では、データ取得部は、被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して前記脈拍を表す脈波信号を取得する。記憶部は、前記脈波信号を記憶する。周波数変換部は、前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求める。安静状態判定部は、ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、前記全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、前記被測定者が安静状態にあるか否かを判断する。
【００２０】
ここで、ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求めるということは、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち主なもののみに注目し、小さな強度の成分（例えば、被測定者の比較的軽い運動に由来する周波数成分、高調波成分など）を排除する、という意味がある。また、前記全周波数範囲内でその周波数範囲（前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲）が占めている割合が第２の閾値未満であれば、前記全周波数範囲内に、前記被測定者の安静状態にあるときの基本的な強度ピークのみが存在し、前記被測定者の比較的強い運動に由来する他の強度ピーク（基本的な強度ピークとは異なる）が存在しない状態であると考えられる。したがって、安静状態判定部は、前記被測定者が安静状態にあるか否かを正しく判断できる。
【００２１】
そして、脈拍数取得部は、前記被測定者が安静状態にあると判断された時点の脈拍数を、前記被測定者の安静状態での脈拍数として求める。したがって、この脈拍測定装置によれば、前記被測定者の安静状態での脈拍数を正しく測定することができる。この結果、その安静状態の脈拍数を基準として、被測定者が運動しているときの脈拍数を追跡して求めることができる。
【００２２】
一実施形態の脈拍測定装置では、前記脈波センサは、或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する光電式センサであることを特徴とする。
【００２３】
この一実施形態の脈拍測定装置では、前記脈波センサとして光電式センサを備えているので、簡単な構成で、脈拍を含む脈波情報を精度よく検知することができる。
【００２４】
一実施形態の脈拍測定装置では、前記脈拍数取得部は、前記被測定者が安静状態にあると判断されたとき、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークが示す周波数を、前記被測定者の前記安静状態での脈拍数として求めることを特徴とする。
【００２５】
この一実施形態の脈拍測定装置では、前記周波数変換部による周波数変換の結果を用いて、簡単に、前記被測定者の安静状態での脈拍数を求めることができる。
【００２６】
一実施形態の脈拍測定装置では、
前記第１の閾値は、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークの強度に対する比率として設定されていることを特徴とする。
【００２７】
この一実施形態の脈拍測定装置では、前記第１の閾値は、前記周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークの強度に対する比率として設定されている。つまり、前記周波数変換部による周波数変換の結果、前記周波数スペクトルに含まれた最大の強度ピークの強度（生データ）が変化したとき、それに応じて、小さな強度の成分（つまり、被測定者の比較的軽い運動に由来する周波数成分などのノイズ）を排除するように、前記第１の閾値が可変して適切に設定される。
【００２８】
一実施形態の脈拍測定装置では、
前記周波数変換部は、前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を予め定められた或る長さの期間に区分して、周期的に前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求め、
前記安静状態判定部は、前記周期的に求められた前記脈波信号の周波数スペクトルについて、それぞれ前記割合が前記第２の閾値未満であるか否かを判断し、複数回連続して前記割合が前記第２の閾値未満であるとき、前記被測定者が安静状態にあると判断することを特徴とする。
【００２９】
この一実施形態の脈拍測定装置では、前記周波数変換部は、前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を予め定められた或る長さの期間に区分して、周期的に前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求める。前記安静状態判定部は、前記周期的に求められた前記脈波信号の周波数スペクトルについて、それぞれ前記割合が前記第２の閾値未満であるか否かを判断し、複数回連続して前記割合が前記第２の閾値未満であるとき、前記被測定者が安静状態にあると判断する。したがって、前記被測定者が安静状態にあるか否かをさらに正しく判断することができる。
【００３０】
この発明の脈拍測定方法は、
被測定者の脈拍を脈波センサによって検知して前記脈拍を表す脈波信号を取得して、前記脈波信号を記憶部に記憶するステップと、
前記記憶部に記憶された時間領域の前記脈波信号を周波数領域に変換して、前記脈波信号の周波数スペクトルを求めるステップと、
ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲内で、前記周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲を求め、前記全周波数範囲内でその周波数範囲が占めている割合が第２の閾値未満であるか否かに応じて、前記被測定者が安静状態にあるか否かを判断するステップと、
前記被測定者が安静状態にあると判断されたとき、前記周波数スペクトルの強度ピークのうち最大の強度ピークが示す周波数を、前記被測定者の安静状態での脈拍数として求めるステップと、
を備える。
【００３１】
この発明の脈拍測定方法によれば、前記被測定者の安静状態での脈拍数を正しく測定することができる。この結果、その安静状態の脈拍数を基準として、被測定者が運動しているときの脈拍数を追跡して求めることができる。
【００３２】
この発明の脈拍測定プログラムは、上述の脈拍測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【００３３】
この発明の脈拍測定プログラムによれば、コンピュータに上述の脈拍測定方法を実行させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上より明らかなように、この発明の脈拍測定装置および脈拍測定方法によれば、被測定者が安静状態にあるか否かを判断して、その安静状態での被測定者の脈拍数を正しく測定できる。
【００３５】
また、この発明の脈拍測定プログラムによれば、コンピュータに上述の脈拍測定方法を実行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の一実施形態の脈拍測定装置の外観を模式的に示す断面図である。
【図２】前記脈拍測定装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】前記脈拍測定装置の、脈波信号を測定するための測定部の回路構成を例示する図である。
【図４】脈波信号の波形を例示する図である。
【図５】脈波信号のＡＣ成分の波形を例示する図である。
【図６】被測定者が安静状態にあるか否かを判断する仕方を説明する図である。
【図７】安静時の脈波信号の周波数スペクトルを例示する図である。
【図８】運動時の脈波信号の周波数スペクトルを例示する図である。
【図９】前記脈拍測定装置の動作フローを示す図である。
【図１０】周波数変換のタイミングの一例を示す図である。
【図１１】周波数変換のタイミングの別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３８】
図１は、一実施形態の脈拍測定装置の構成を模式的に示している。なお、説明の都合上、図示しない被測定部位の側を本体１０の「下面側」、被測定部位の反対側を本体１０の「上面側」としている。
【００３９】
この脈拍測定装置１は、本体１０と、バンド２０と、を含む。
【００４０】
脈拍測定装置１の本体１０は、下面１５から上面１６にかけて、基部１１と首部１２と頭部１３とが、順次積層された積層構造をしている。首部１２は、基部１１と頭部１３との間に位置する。本体１０は、被測定者の被測定部位（図示しない）に対して密着して配置されて被測定部位との接触面を形成する下面１５と、当該下面１５の反対側に位置する上面１６と、を有する。本体１０は、下面１５に沿った面方向に関して、頭部１３のサイズが基部１１のサイズよりも小さく、首部１２のサイズが頭部１３のサイズよりも小さく構成された段差構造をしている。すなわち、本体１０の首部１２が、くびれた形状をしている。
【００４１】
脈拍測定装置１の本体１０は、下面１５の側に配置されて被測定者の脈拍を測定する脈拍センサとしての測定部５０と、上面１６の側に配置されて測定部５０によって測定された脈拍に関する情報を表示する表示部１１４と、を備える。下面１５の側に配置された測定部５０は、赤外光又は近赤外光を発光する発光ダイオードのような発光素子５４と、フォトダイオード又はフォトトランジスタのような受光素子５６と、を備える光学式センサである。発光素子５４は、被測定部位に向けて或る発光強度で光を照射する発光部として働く。また、受光素子５６は、被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部として働く。
【００４２】
本体１０が被測定部位に密着して配置された状態で、発光素子５４から発せられた測定光（例えば赤外光又は近赤外光）を被測定部位にある動脈に照射すると、動脈を流れる赤血球によって照射光が反射され、この反射光が受光素子５６で受光される。受光素子５６で受光される反射光の光量は、動脈の脈動に応じて変化する。したがって、当該測定部５０により、脈波情報を検出して脈拍数を計測することができる。なお、図１では、測定部５０が下面１５に接するように配置されているが、測定部５０が本体１０の内部に配置されるとともに、本体１０の内部に配置された測定部５０と本体１０の下面１５と連通する空間部を備える構成であってもよい。また、図１に示した脈拍測定装置１は、測定部５０が発光素子５４と発光素子５４の近傍に配置された受光素子５６とから構成されて、被測定部位からの反射光を検出するタイプのものを例示しているが、測定部５０が発光素子５４と発光素子５４に対して対向配置された受光素子５６とから構成されて、被測定部位を透過した透過光を検出するタイプとすることもできる。
【００４３】
この脈拍測定装置１では、脈拍センサとして光電式センサからなる測定部５０を備えているので、簡単な構成で、脈拍を含む脈波情報を精度よく検知することができる。
【００４４】
表示部１１４が、本体１０の上面１６の側すなわち頭部１３に配置されている。表示部１１４は、表示画面（例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイなど）を含む。表示部１１４は、被測定者の脈拍に関する情報（例えば、脈拍数）等を表示画面に表示する。当該表示画面の制御は、表示制御部として機能する制御部１１１（後述）によって行われる。
【００４５】
本体１０を被測定者の被測定部位に取り付けるためのバンド２０は、本体１０を密着保持するための本体保持部２３と、被測定部位を取り巻くための取り巻き部２５と、を有する。
【００４６】
本体保持部２３に形成された開口部２４の開口サイズは、くびれた首部１２の外形サイズに略一致するように構成されている。これにより、首部１２の外形部分と略矩形の開口部２４とが係合している。
【００４７】
本体保持部２３の左側端部２９には、略矩形形状に屈折されたバックル部材３０が取り付けられている。バックル部材３０の穴３２を通して、取り巻き部２５の端部２７が被測定部位から外向きに挿通され、折り返されている。
【００４８】
取り巻き部２５のうち端部２７以外の部分には、外周面２２ａ（被測定部位に接する内周面２２ｂとは反対側の面）に長手方向に延びる長めの雌側面ファスナー２６が設けられている。端部２７には、折り返されて裏側となる部分に長手方向に延びる短めの雄側面ファスナー２８が取り付けられている。これらの雌側面ファスナー２６と雄側面ファスナー２８とが互いに着脱自在に係合している。
【００４９】
このようにして、バンド２０によって、本体１０が被測定部位に対して密着して保持されている。
【００５０】
図２は、脈拍測定装置１の機能的なブロック構成を示している。この脈拍測定装置１の本体１０は、制御部１１１と、記憶部１１２と、電源１１３と、表示部１１４と、操作部１１５と、測定部５０と、通信部１２２と、を含む。
【００５１】
制御部１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）およびその補助回路を含み、脈拍測定装置１を構成する各部を制御し、記憶部１１２に記憶されたプログラムおよびデータに従って各種の処理を実行する。すなわち、制御部１１１は、操作部１１５、および、通信部１２２から入力されたデータを処理し、処理したデータを、記憶部１１２に記憶させたり、表示部１１４で表示させたり、通信部１２２から出力させたりする。
【００５２】
記憶部１１２は、制御部１１１でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御部１１１で実行するための基本的なプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）と、を含む。また、記憶部１１２の記憶領域を補助するための補助記憶装置の記憶媒体として、半導体メモリ（メモリカード、ＳＳＤ（Solid State Drive））などを用いることができる。この記憶部１１２は、被測定者毎に、測定部５０によって検知された被測定者の脈拍を表す脈拍信号（特にそのＡＣ成分）を時系列で格納することができる。
【００５３】
操作部１１５は、例えば、脈拍測定装置１の電源１１３をＯＮ又はＯＦＦするために操作される電源スイッチと、被測定者毎の測定結果を記憶部１１２に保存するためにいずれの被測定者であるか、あるいは、どのような測定を行うか、を選択するために操作される操作スイッチと、を備える。なお、操作部１１５は、本体１０の上面１６の側あるいは側面に設置することができる。
【００５４】
通信部１２２は、有線又は無線のネットワークを介して、制御部１１１によって生成されたデータや記憶部１１２に格納されていたデータをサーバへ送信したり、サーバの制御部（図示しない）によって生成されたデータやサーバの記憶部（図示しない）に格納されていたデータを受信したりするために用いられる。ここで、サーバとあるのは、通常のサーバに加えて、例えば、パーソナルコンピュータのような据え置き型端末、あるいは、携帯電話やスマートフォンやＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）やタブレット（tablet）のような携帯型端末を含む広い概念を意味している。
【００５５】
なお、この脈拍測定装置１は、この通信部１２２を備えることによって、ネットワーク上でも使用可能な構成として例示されている。しかしながら、通信部１２２を省略して、この脈拍測定装置１を単独の装置として構成することもできる。
【００５６】
電源１１３は、この例では乾電池からなり、操作部１１５の電源スイッチに対するユーザの操作に応じて、この脈拍測定装置１の各部へ電源を供給する。
【００５７】
図３は、この脈拍測定装置１の測定部５０の回路構成を例示している。この測定部５０は、発光素子５４のパルス駆動を制御するパルス駆動回路４７と、発光素子５４の発光強度（すなわち駆動電流）を制御する発光強度制御回路４５と、受光素子５６の受光感度（すなわち光電出力の増幅ゲイン）を制御して脈拍を表す脈波信号ＳＰを出力する脈波信号増幅回路４６と、脈波信号ＳＰをＡＤ変換するＡ／Ｄ変換回路４４と、脈波信号ＳＰからＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅してＡＣ成分ＳＡＣとして出力するＡＣ成分増幅回路４０と、ＡＣ成分用のＡ／Ｄ変換回路４３と、を備えている。なお、Ａ／Ｄ変換回路４３，４４は、ＣＰＵ１１１に内蔵された態様であってもよい。
【００５８】
制御部としてのＣＰＵ１１１がパルス駆動回路４７に接続されており、パルス駆動回路４７は、ＣＰＵ１１１から供給された駆動パルスでｎｐｎ形のトランジスタをスイッチングすることにより、発光素子５４の発光状態（周波数とデューティ）を制御する。そして、ＣＰＵ１１１が発光強度制御回路４５に接続されており、発光強度制御回路４５は、ＣＰＵ１１１からの発光強度制御信号に応じて、可変抵抗の抵抗値によって規定される駆動電流で発光素子５４を駆動することにより、発光素子５４の発光強度を制御する。すなわち、発光素子５４を流れる駆動電流が大きくなるほど、発光素子５４の発光強度（すなわち発光光量）が大きくなる。
【００５９】
受光素子５６は、受光した光の強さに応じた光電出力を出力する。脈波信号増幅回路４６は、ＣＰＵ１１１からの光電出力制御信号に応じて、可変抵抗の抵抗値を増減させることで、受光素子５６からの光電出力を増幅して、脈波信号ＳＰとして出力する。脈波信号増幅回路４６から出力されたＡ／Ｄ変換器４４を経て、アナログ信号からデジタル信号に変換される。デジタルの脈波信号ＳＰは、ＣＰＵ１１１に入力されて、発光強度を制御するためのパラメータ等の演算処理に用いられる。
【００６０】
図４は、受光素子５６から出力される脈波信号ＳＰの波形を例示している。なお、図４では、横軸が時間（秒）を表し、縦軸が脈波信号ＳＰの強度（単位を省略）を表す。脈波信号ＳＰは、組織や滞留している血液などに吸収及び散乱された光から生じて周期的に変動しないＤＣ成分（直流成分）ＶＤＣに対して、生体の脈動（すなわち血液の脈波）を反映して周期的に変動するＡＣ成分（交流成分）ＳＡＣが重畳した波形として出力される。なお、通常は、ＤＣ成分ＶＤＣの大きさに比して、ＡＣ成分ＳＡＣの大きさ（振幅）は２桁程度小さい。このため、脈波信号ＳＰからＡＣ成分ＳＡＣを取り出して、データとして取り扱えるように増幅するのが望ましい。
【００６１】
図３中に示すＡＣ成分増幅回路４０は、脈波信号増幅回路４６から出力された脈波信号ＳＰに対して、所定の周波数帯域（この例では、０．５Ｈｚ〜５Ｈｚの帯域）を通過させるバンドパスフィルタ４１で帯域制限を施すことで脈波信号ＳＰからＡＣ成分を取り出した後、演算増幅器（オペアンプ）４２でＡＣ成分を増幅し、ＡＣ成分ＳＡＣとして出力する。オペアンプ４２は、ＣＰＵ１１１からのＡＣ成分制御信号に応じて、図示しない入力抵抗と帰還抵抗との抵抗比を調整することによって、ＡＣ成分の増幅ゲインを制御する。オペアンプ４２から出力されたＡＣ成分ＳＡＣは、ＡＣ成分用のＡ／Ｄ変換回路４３を経て、デジタル信号のＡＣ成分ＳＡＣとなる。デジタルのＡＣ成分ＳＡＣは、ＣＰＵ１１１に入力される。
【００６２】
図５は、ＣＰＵ１１１に入力されるＡＣ成分ＳＡＣの波形を例示している。なお、図５では、横軸が時間（秒）を表し、縦軸がＡＣ成分ＳＡＣの強度（単位を省略）を表す。ＡＣ成分ＳＡＣは、生体の脈動（すなわち血液の脈波）に応じて、振幅ＶＡＣで周期的に変化している。このＡＣ成分ＳＡＣは、図２中に示した記憶部１１２に、時系列で記憶される。
【００６３】
この脈拍測定装置１は、全体として、図９に示す脈拍測定方法のフローに従って動作する。
【００６４】
ｉ）  まず、ステップＳ１１に示すように、ＣＰＵ１１１がデータ取得部として働いて、被測定者の脈拍を測定部５０によって検知して脈拍を表す脈波信号ＳＰを取得する。ＡＣ成分増幅回路４０が、脈波信号ＳＰからＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅してＡＣ成分ＳＡＣとして出力する。記憶部１１２は、ＡＣ成分増幅回路４０が出力したＡＣ成分ＳＡＣを時系列で記憶する。
【００６５】
ii）  次に、ステップＳ１２に示すように、ＣＰＵ１１１が周波数変換部として働いて、記憶部１１２に記憶された時間領域のＡＣ成分ＳＡＣを周波数領域に変換して、ＡＣ成分ＳＡＣの周波数スペクトルを求める。
【００６６】
この例では、周波数変換として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行う。このとき、図１０に例示するように、記憶部１１２に記憶された時間領域のＡＣ成分ＳＡＣを予め定められた或る長さの期間（この例では４秒間）に区分して、それらの期間毎にタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，…で周期的に脈波信号ＳＰの周波数スペクトルを求める。
【００６７】
ここで、脈波信号ＳＰ（ＡＣ成分ＳＡＣ）の周波数スペクトルは、例えば図６中に実線Ｐで示すように表される。なお、図６では、横軸が上部に示す周波数（Ｈｚ）または下部に示す脈拍数（ＢＰＭ）を表し、縦軸が脈波信号ＳＰの周波数成分の強度（単位を、最大の強度ピークを１００％として規格化している。後述の図７、図８において同様。）を表す。この図６の例では、約３０ＢＰＭに強度ピークＰ１、約１０５ＢＰＭに強度ピークＰ２、約２１０ＢＰＭに強度ピークＰ３が現れている。
【００６８】
iii）  次に、図９のステップＳ１３に示すように、ＣＰＵ１１１が安静状態判定部として働いて、被測定者が安静状態にあるか否かを判断する。
【００６９】
（ａ）  具体的には、まず、ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲（Ｗとする。）内で、周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値（Ｔｈ１とする。）を超えている周波数範囲を求める。
ここで、ヒトの脈拍数がとり得る予め定められた全周波数範囲Ｗ内で、周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値Ｔｈ１を超えている周波数範囲を求めるということは、周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち主なもののみに注目し、小さな強度の成分（つまり、被測定者の比較的軽い運動に由来する周波数成分、高調波成分など）を排除する、という意味がある。
【００７０】
この例では、図６中に示すように、ヒトの脈拍数がとり得る予め想定された全周波数範囲Ｗが、３０ＢＰＭから３００ＢＰＭの範囲として設定されている。
【００７１】
また、この例では、第１の閾値Ｔｈ１は、周波数スペクトルに含まれた強度ピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３，…のうち最大の強度ピーク（図６の例では、強度ピークＰ１）の強度に対する比率として、２５％に設定されている。つまり、時間領域の脈波信号ＳＰを周波数領域に変換した結果、周波数スペクトルに含まれた最大の強度ピークＰ１の強度（生データ）が変化したとき、それに応じて、小さな強度の成分（例えば、被測定者の比較的軽い運動に由来する周波数成分、高調波成分など。図６の例では、強度ピークＰ３）を排除するように、第１の閾値Ｔｈ１が可変して適切に設定される。
【００７２】
上述の図６の例では、全周波数範囲（Ｗとする。）内で、周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値（Ｔｈ１とする。）を超えている周波数範囲として、強度ピークＰ１による３０ＢＰＭ〜約５０ＢＰＭの周波数範囲Ｗ１、強度ピークＰ１による約７５ＢＰＭ〜約１２０ＢＰＭの周波数範囲Ｗ２が求められる。
【００７３】
（ｂ）  続いて、全周波数範囲Ｗ内でその周波数範囲Ｗ１，Ｗ２，…が占めている割合（ＯＰとする。）が第２の閾値（Ｔｈ２とする。）未満であるか否かに応じて、被測定者が安静状態にあるか否かを判断する。
【００７４】
ここで、全周波数範囲Ｗ内でその周波数範囲（周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値を超えている周波数範囲）が占めている割合が第２の閾値Ｔｈ２未満であれば、全周波数範囲Ｗ内に、被測定者の安静状態にあるときの基本的な強度ピークのみが存在し、被測定者の比較的強い運動に由来する他の強度ピーク（基本的な強度ピークとは異なる）が存在しない状態であると考えられる。したがって、安静状態判定部は、被測定者が安静状態にあるか否かを正しく判断できる。
【００７５】
上述の図６の例のように、全周波数範囲Ｗ内で、周波数スペクトルの周波数成分の強度が第１の閾値Ｔｈ１を超えている周波数範囲が複数（図６の例では、Ｗ１，Ｗ２）ある場合は、それらの周波数範囲を合計して、全周波数範囲Ｗ内でそれらの周波数範囲が占めている割合ＯＰを算出するものとする。すなわち、この割合ＯＰは、
ＯＰ  ＝  （Ｗ１＋Ｗ２＋…）／Ｗ
として規定される。
【００７６】
また、この例では、第２の閾値Ｔｈ２は、１２．５％に設定されている。
【００７７】
例えば、図７（安静時）の例では、全周波数範囲Ｗ内で、強度ピークＰ１のみが第１の閾値Ｔｈ１を超えており、それが第１の閾値Ｔｈ１を超えている周波数範囲Ｗ１は約５５ＢＰＭ〜約６５ＢＰＭの範囲である。この場合、全周波数範囲Ｗ内でそれらの周波数範囲が占めている割合ＯＰは、
ＯＰ  ＝  Ｗ１／Ｗ  ≒  １０ＢＰＭ／２７０ＢＰＭ  ＜  Ｔｈ２
となる。したがって、この例では、被測定者が安静状態にあると判断される。
【００７８】
一方、図８（運動時）の例では、全周波数範囲Ｗ内で、強度ピークＰ１，Ｐ２，Ｐ３が第１の閾値Ｔｈ１を超えており、それぞれが第１の閾値Ｔｈ１を超えている周波数範囲Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は約７０ＢＰＭ〜約９０ＢＰＭ、約１３０ＢＰＭ〜約１４０ＢＰＭ、約１６０ＢＰＭ〜約１７０ＢＰＭの範囲である。この場合、全周波数範囲Ｗ内でそれらの周波数範囲が占めている割合ＯＰは、
ＯＰ  ＝  （Ｗ１＋Ｗ２＋Ｗ３）／Ｗ  ≒  ４０ＢＰＭ／２７０ＢＰＭ  ＞  Ｔｈ２
となる。したがって、この例では、被測定者が運動状態にあると判断される。
【００７９】
このようにして、被測定者が安静状態にあるか否かが判断される。
【００８０】
iv）  そして、図９のステップＳ１４に示すように、ＣＰＵ１１１が脈拍数取得部として働いて、被測定者が安静状態にあると判断された時点の脈拍数を、被測定者の安静状態での脈拍数として求める。
【００８１】
ここで、ＣＰＵ１１１は、この例では、周波数スペクトルに含まれた強度ピークのうち最大の強度ピークが示す周波数を、被測定者の安静状態での脈拍数として求める。
【００８２】
例えば、図７（安静時）の例では、最大の強度ピークＰ１が示す周波数６０Ｈｚを、被測定者の安静状態での脈拍数として求める。
【００８３】
これにより、上記周波数変換の結果を用いて、簡単に、被測定者の安静状態での脈拍数を求めることができる。
【００８４】
この結果、この脈拍測定装置１によれば、被測定者の安静状態での脈拍数を正しく測定することができる。
【００８５】
ｖ）  この後、図９のステップＳ１５に示すように、ＣＰＵ１１１は、その安静状態の脈拍数を基準として、被測定者が運動しているときの脈拍数を追跡して求める。
【００８６】
これにより、被測定者が運動しているときの脈拍数を正しく測定することができる。
【００８７】
上の例では、図９のステップＳ１３において、図１０に例示したように、或る長さの期間（この例では４秒間）毎に周期的に脈波信号ＳＰ（ＡＣ成分ＳＡＣ）の周波数スペクトルを求め、その周波数スペクトル毎に、すなわち、その期間毎に、被測定者が安静状態にあるか否かを判断した。しかしながら、これに限られるものではない。各周波数スペクトルについてそれぞれ割合ＯＰが第２の閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判断し、複数回（例えば、タイミングｔ１とｔ２との２回）連続して割合ＯＰが第２の閾値Ｔｈ２未満であるとき、被測定者が安静状態にあると判断しても良い。これにより、被測定者が安静状態にあるか否かをさらに正しく判断することができる。
【００８８】
または、図１１に例示するように、記憶部１１２から、或る長さの期間（この例では１６秒間）遡ったＡＣ成分のデータを、５秒間周期のタイミングｔ１，ｔ２，ｔ３，…で周期的に取り出して周波数変換し、得られた周波数スペクトル毎に、すなわち、その期間毎に、各周波数スペクトルについてそれぞれ割合ＯＰが第２の閾値Ｔｈ２未満であるか否かを判断し、被測定者が安静状態にあるか否かを判断しても良い。この場合、周波数変換する対象期間が長くなるので、被測定者が安静状態にあるか否かをさらに正しく判断することができる。また、この図１１のタイミングで周波数変換を行う場合も、同様に、複数回（例えば、タイミングｔ１とｔ２との２回）連続して割合ＯＰが第２の閾値Ｔｈ２未満であるとき、被測定者が安静状態にあると判断しても良い。これにより、被測定者が安静状態にあるか否かをさらに正しく判断することができる。
【００８９】
また、上の例では、図９のステップＳ１３において被測定者が安静状態にあると判断されたとき、図９のステップＳ１４において、その判断の根拠となった周波数スペクトルに含まれた最大の強度ピークが示す周波数を、被測定者の安静状態での脈拍数として求めた。しかしながら、これに限られるものではない。脈波信号ＳＰのＡＣ成分ＳＡＣのピークまたは谷の数をカウントして、ＡＣ成分ＳＡＣの繰り返し数（ＢＰＭ）に基づいて被測定者の安静状態での脈拍数を求めても良い。
【００９０】
上述の脈拍測定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして構築しても良い。
【００９１】
また、そのようなプログラム（脈拍測定プログラム）をＣＤ−ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して配布できるようにしても良い。上記脈拍測定プログラムを汎用コンピュータにインストールすることで、汎用コンピュータによって上記脈拍測定方法を実行することが可能である。
【００９２】
また、記憶部１１２に記憶されているプログラムを、メモリその他の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体（メモリ、ハードデイスクドライブ、光ディスクなど）にエンコードしておき、汎用コンピュータに上述の脈拍測定方法を実行させても良い。
【００９３】
また、上の例では、ＣＰＵ１１１は、周波数変換として高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行ったが、これに限られるものではない。時間領域の脈波信号ＳＰを周波数領域に変換できるものであれば、他の変換方式を採用しても良い。
【００９４】
以上の実施形態は例示であり、この発明の範囲から離れることなく様々な変形が可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１０  本体
５０  測定部
５４  発光素子
５６  受光素子
１１１  ＣＰＵ
【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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