(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検体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、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に３ｍｍから１０ｍｍの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する脈動性信号検出ユニットを複数個そなえ、
これらの脈動性信号検出ユニットが並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイが構成され、
該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求める血管情報検出部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２】
該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサからの出力レベルを検出するレベル検出部をそなえたことを特徴とする、請求項１記載の検体情報処理装置。
【請求項３】
該レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、
該レベル表示部が該脈動性信号検出ユニットアレイに設けられていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の検体情報処理装置。
【請求項４】
該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサ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により、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す信号補正部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の検体情報処理装置。
【請求項５】
該信号補正部が、該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とにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すように構成されたことを特徴とする、請求項４記載の検体情報処理装置。
【請求項６】
該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する周波数復調部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載検体情報処理装置。
【請求項７】
該センサが、上記の検体における動脈血管の脈動性信号に起因する音圧情報を検出するコンデンサマイクとして構成さ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処理装置。
【請求項８】
該コンデンサマイクが、ＭＥＭＳ型ＥＣＭで構成されたことを特徴とする、請求項７記載の検体情報処理装置。
【請求項９】
該開口部の口径が動脈血管の直径の５倍以下であることを特徴とする、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処理装置。
【請求項１０】
それぞれ、検体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、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取り込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に３ｍｍから１０ｍｍの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する、複数の脈動性信号検出ユニットを並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイを用意し、
該脈動性信号検出ユニットアレイを該血管と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイのうちの１つの脈動性信号検出ユニットが該血管と対向する位置となるように、該脈動性信号検出ユニットアレイを設置し、
その後、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの出力を受けて所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、検体情報処理方法。
【請求項１１】
該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの他の脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットと他の脈動性信号検出ユニットとの距離から、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、請求項１０記載の検体情報処理方法。
【請求項１２】
該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサからの出力レベルを検出し、該出力レベルの変化に基づいて該血管の位置情報を得ることを特徴とする、請求項１０または請求項１１記載の検体情報処理方法。
【請求項１３】
該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサ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により、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号およ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を特徴とする、請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の検体情報処理方法。
【請求項１４】
該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することを特徴とする、請求項８または請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の検体情報処理方法。
【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、検体情報処理装置及び検体情報処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
比較的太い血管が中に通っている腕や、毛細血管が網のように張り巡らされた指先などに対して、それらが持つ脈動性の信号を検出するセンサにおいて、閉じた空間を持つ構造をもつもので、片側が腕の皮膚や指先の皮膚の部分に、血管の流れを妨げないごく弱いレベルで圧力をかけ、反対側にコンデンサマイクなどの圧力センサを配置し、血管を通じて伝わってくる心臓の脈動に起因する脈波を、閉じた空間内の圧力変化として良好なＳ／Ｎ比で検出することを特徴とする圧力センサ装置が知られている。
従来から、圧力センサ装置による血管の脈動性信号の検出感度を向上させるために、様々な手法が提案されている。
【０００３】
特許文献１（特開昭６３−０１５４１５３）では、被検出体への当接部分に当該検出体により形成される開口部を有する有限容積キャビティと、上記キャビティ内に設置された無指向性マイクロホンとから成り、被検出体の膨張変化あるいは収縮変化を上記キャビティ内の圧力変化として上記無指向性マイクロホンにて検出するセンサが開示されている。
【０００４】
特許文献２（特開２０１０−１１５４３１）では、空洞を有する筐体を装着部材により皮膚表面に装着され、装着面の一部にある開口部が皮膚により密閉され、体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロホンにより取得できる体内音取得装置について開示されている。
【０００５】
特許文献３（特開平１１−５６７９９）では、生体の頸部に押圧される押圧面を有し、該押圧面における圧力を検出する複数の圧力センサを含み、該頸部に押圧されて該頸部の頸動脈内の圧波を検出する頸動脈圧波検出装置が記載されており、複数の圧力センサを用いて、圧力センサから出力される圧力信号を補正することにより、頸動脈圧波を簡便に検出できることが開示されている。
【０００６】
特許文献４（特開２００４−３２１２５４）では、押圧面に複数の圧力検出素子をそなえ、該押圧面が生体の皮膚上から所定の動脈に向かって押圧させられて、該圧力検出素子により該動脈からの圧脈波を検出する圧脈波検出プローブを有する圧脈波検出装置が記載されており、アーティファクトの混入した圧脈波を除去することで、除去されていない残りの圧脈波のうちのいずれか一つを選択したり、残りの圧脈波を平均するなどして、アーティファクトの影響の少ない正確な形状の圧脈波を得ることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−０１５４１５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１１５４３１号公報
【特許文献３】特開平１１−５６７９９号公報
【特許文献４】特開２００４−３２１２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１の場合、圧力センサの開口部は指を挿入できる程度の大きさであり、検体の特定部位の血管の振動を、指向性よく検出することが困難であるという課題がある。
上記特許文献２の場合、体内音取得装置は開口部の穴の径が１ｍｍ又は３ｍｍであり、細い血管の振動をその真上にマイクがなくても測定できるような工夫がなされていない。
【０００９】
圧力センサに用いられるＥＣＭ（エレクトレットコンデンサマイクロホン、以下ＥＣＭともいう）は風除け等の理由から低周波領域の信号の感度が低いように設計されているが、上記特許文献１，２のいずれもＥＣＭのこの特性については触れていない。
【００１０】
また、圧力センサ装置による血管の脈動性信号の検出感度を向上させるためには、血管の位置情報、特に血管の深さ情報を推定することが重要となるが、上記いずれの特許文献にも、血管の深さ情報を推定することについては記載されていない。
【００１１】
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、センサと血管の位置関係の正確さを要求せず、かつセンシングに指向性を有し、血管の脈動性信号を検出することができ、さらに、この脈動性信号から血管の深さ情報を求めることができる検体情報処理装置及び検体情報処理方法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】
上記目的を達成するために、本発明の検体情報処理装置は、検体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、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に３ｍｍから１０ｍｍの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する脈動性信号検出ユニットを複数個そなえ、これらの脈動性信号検出ユニットが並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイが構成され、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求める血管情報検出部をそなえて構成されたことを特徴としている。
【００１３】
ここで、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサからの出力レベルを検出するレベル検出部をそなえてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、該レベル表示部が該脈動性信号検出ユニットアレイに設けられてもよい。
【００１４】
また、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサ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により、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す信号補正部をそなえて構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該信号補正部が、該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とにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すように構成されてもよい。
【００１５】
また、本発明の検体情報処理装置は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する周波数復調部をそなえて構成されてもよい。
【００１６】
また、本発明の検体情報処理装置は、該センサが、上記の検体における動脈血管の脈動性信号に起因する音圧情報を検出するコンデンサマイクとして構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該コンデンサマイクが、ＭＥＭＳ型ＥＣＭで構成されてもよい。
また、本発明の検体情報処理装置は、該開口部の口径が動脈血管の直径の５倍以下であってもよい。
【００１７】
本発明の別の要旨は、それぞれ、検体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、上記の検体における血管の脈動性信号を検出するセンサと、該センサの該圧力情報の取り込み部に連通する空洞を有するとともに該検体に対向する部位に３ｍｍから１０ｍｍの口径を有する開口部を有し該開口部を該検体に対向させて該検体に装着された状態で該空洞が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部とを有する、複数の脈動性信号検出ユニットを並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイを用意し、該脈動性信号検出ユニットアレイを該血管と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイのうちの１つの脈動性信号検出ユニットが該血管と対向する位置となるように、該脈動性信号検出ユニットアレイを設置し、その後、該脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの出力を受けて所要の演算を施すことにより、該血管の深さ情報を求めることを特徴とする、検体情報処理方法に存する。
【００１８】
ここで、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの他の脈動性信号検出ユニットのセンサからの脈動性信号出力の強さと、該脈動性信号検出ユニットアレイの該血管と対向する位置の該脈動性信号検出ユニットと他の脈動性信号検出ユニットとの距離から、該血管の深さ情報を求めてもよい。
【００１９】
また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも１つのセンサからの出力レベルを検出し、該出力レベルの変化に基づいて該血管の位置情報を得てもよい。
【００２０】
また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサ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により、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出してもよい。
【００２１】
また、本発明の検体情報処理方法は、該脈動性信号検出ユニットアレイの該センサからの脈動性信号出力について、周波数復調処理を施すことにより、該脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出してもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、血管の脈動性信号出力から、血管の深さ情報を求めることができる。また、本発明によれば、センサと血管の位置関係の正確さを要求しない仕組みを持ち、血管の脈動性信号の検出を行う検体情報処理装置及び検体情報処理方法を提供することができる。また、本発明の脈動性信号検出ユニットは、圧力センサとしてのセンシング範囲が狭く限定されており、高い指向性（あるいは空間分解能）を持つことができる。また、本発明では、脈動性信号検出ユニットの指向性を利用して、血管から近い位置で脈動性信号を検出することにより、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。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の構成を模式的に表わす図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置の機能構成を説明するためのブロック図である。
【図４】検体情報処理装置における検体情報処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図５】検体情報処理装置における検体情報処理の一例を説明するためのフローチャートである。
【図６】左手の手のひらの動脈を追跡した一例を示す模式図である。
【図７】検体情報処理装置の開口部の口径と信号の強さとの関係の一例を示す図である。
【図８】周波数復調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９】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１０】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１１】ＥＣＭの構成の一例を模式的に表わす図である。
【図１２】ＭＥＭＳ−ＥＣＭの内部を上部から見た構成の一例を模式的に表わす図である。
【図１３】ＭＥＭＳ−ＥＣＭのダイヤフラム及びバックプレート部の構成の一例を模式的に表わす図である。
【図１４】ＭＥＭＳ−ＥＣＭの回路構成の一例を表わす図である。
【図１５】ＭＥＭＳ−ＥＣＭの周波数特性の測定法の一例を説明するための機器の構成を模式的に表わした図である。
【図１６】ＭＥＭＳ−ＥＣＭのクローズドキャビティ形成時の低周波数域における周波数特性の一例を表わした図である。
【図１７】ＭＥＭＳ−ＥＣＭからの出力の周波数補正処理の方法の一例を説明するための図である。
【図１８】周波数補正処理を実現するためのアナログ回路の一例を示す図である。
【図１９】ＭＥＭＳ−ＥＣＭにより測定される周波数補正後の脈波の周波数特性の一例を示す図である。
【図２０】ＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて測定した波形を示す図であって、（ａ）はＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて測定した手首橈骨での容積脈波波形の一例を表わす図、（ｂ）はＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて測定した手首橈骨での速度脈波波形の一例を表わす図、（ｃ）はＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて測定した手首橈骨での加速度脈波波形の一例を表わす図である。
【図２１】圧電素子を用いて測定した波形を示す図であって、（ａ）は圧電素子を用いて測定した頚動脈の容積脈波を表わす図、（ｂ）は圧電素子を用いて測定した頚動脈の速度脈波を表わす図、（ｃ）は圧電素子を用いて測定した頚動脈の加速度脈波を表わす図である。
【図２２】ＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いた検体情報処理装置における脈波の変化の一例を表わす図である。
【図２３】脈波の変化に伴う信号処理における機能構成の一例を表わすブロック図である。
【図２４】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係を模式的に表わす図である。
【図２５】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係を模式的に表わす図である。
【図２６】検体の動脈を追跡した点と脈動性信号検出ユニットの配置位置の一例を模式的に表す図である。
【図２７】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットアレイの各センサからの脈波波形の一例を表す図であって、（ａ）一端の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図、（ｂ）は中央の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図、（ｃ）は他端の脈動性信号検出ユニットの脈波波形の一例を表す図である。
【図２８】本発明の一実施形態にかかる検体情報処理装置における脈動性信号検出ユニットと血管の位置関係と血管深さ情報の算出を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［１．検体情報処理装置及び検体情報処理方法］
［１−１．検体情報処理装置の構成例］
＜検体情報処理装置の構成＞
本発明の検体情報処理装置１（以下、本検体情報処理装置ともいう）は、図１に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃと信号処理部４１とをそなえて構成されている。なお、複数の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃを特に区別しない場合には、「脈動性検出ユニット１１」として同じ符合を付して説明し、各脈動性検出ユニットに共通する部分についても同じ符号を付して説明する場合がある。
【００２５】
脈動性信号検出ユニット１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、脈動性信号を検出して、信号処理部４１に脈動性信号を出力するものであって、センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃとセンサ取付部２１とを有する。脈動性信号検出ユニット１１は検体９１の皮膚９２上に並列配置されて、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している。なお、センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃを特に区別しない場合には、「センサ３１」として同じ符合を付して説明する場合がある。
【００２６】
本実施形態では脈動性信号検出ユニット１１が３個配置されて脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している場合について説明する。なお、図１においては、脈動性信号検出ユニット１１の相互間に隙間が形成されているが、これらの脈動性信号検出ユニット１１は相互に連結されて一体に構成されている。
【００２７】
センサ３１は、検体９１における動脈血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体９１における動脈血管９３の脈動性信号を検出するものである。センサ３１の筐体３５は、圧力情報の取込部３２を有しており、筐体３５の内部の空間である空気室３４にセンサ素子３３が設けられている。
【００２８】
図１では、動脈血管９３はその断面方向から見るようにして示しており、脈動性信号検出ユニット１１が並列配置された脈動性信号検出ユニットアレイ１２は、動脈血管９３の流れる方向に対して交叉するように、好ましくは直交するように配置されている。以下、動脈血管を単に血管と言うことがある。
【００２９】
センサ取付部２１は、検体情報処理装置１を検体９１に装着する際に検体９１の皮膚９２と接触する部分であって、センサ３１の圧力情報の取込部３２を有する面に付設して設けられ、ゴム製のＯ−リング２４によって形成されセンサ３１の圧力情報の取込部３２に連通する空洞（Ｃａｂｉｔｙ；キャビティ）２３を有するとともに、検体９１に対向する部位に開口部２２を有しており、開口部２２を検体９１の皮膚９２に装着された状態で空洞２３が閉鎖された空間構造を有する。このように空洞２３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」ということもある。
【００３０】
信号処理部４１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力について、信号処理を施すもので、信号補正部５１と、周波数復調部６１と、血管情報検出部７１を有している。
【００３１】
信号補正部５１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１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により、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すものである。
【００３２】
周波数復調部６１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力、または信号補正部５１によって周波数補正処理が施された信号について周波数復調処理を施すことにより、脈動性信号出力または信号補正部５１によって周波数補正処理が施された信号に含まれる呼吸信号を抽出するものである。
【００３３】
血管情報検出部７１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力を受けて、後述する所要の演算を施すことにより、血管の深さ情報を求めるものである。
ここで、血管の深さ情報とは、検体９１の皮膚９２の表面から血管９３までの深さ（距離）である。
【００３４】
検体情報処理装置１は、外部のコンピュータ８１、及び波形表示器８２に有線又は無線の回線を介して接続されている。
【００３５】
コンピュータ８１は、信号処理部４１によって処理された信号が入力されて、信号の処理又は保存を行うものである。コンピュータ８１は、信号補正部５１によって取り出された脈動性容積信号、脈動性速度信号又は脈動性加速度信号を利用して、各信号の波形から検体９１の健康状態の診断を行うことが出来る。また、コンピュータ８１は、周波数復調部６１によって抽出された呼吸信号を利用して、検体９１の呼吸状態の検査や、検体９１の睡眠又は覚醒状態の判断を行うことも出来る。また、コンピュータ８１は、血管情報検出部７１によって求められた血管の深さ情報と後述する位置情報を利用して、血管９３の分布状況の確認や、血管穿刺の際の情報として用いることができる。
【００３６】
波形表示器８２は、信号処理部４１から出力された信号が入力されて、信号波形の表示を行うものである。信号処理部４１の信号補正部５１から脈動性容積信号、脈動性速度信号、又は脈動性加速度信号が波形表示器８２に出力されることで、波形表示器８２は脈動性容積信号、脈動性速度信号、又は脈動性加速度信号の波形を表示する。信号処理部４１の周波数復調部６１から呼吸信号が波形表示器８２に出力されることで、波形表示器８２は呼吸信号の波形を表示する。また、センサ３１からの脈動性信号について、信号処理部４１の信号補正部５１によって増幅動作を行った脈動性信号の波形を表示する。波形表示器８２としては、例えば、液晶ディスプレイ、ＣＲＴ、プリンタ、又はペンレコーダを用いることができる。
【００３７】
本検体情報処理装置（以下、本装置ともいう）１は、上述のように構成されており、検体９１に各々の脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２を密着させることで、各々の脈動性信号検出ユニット１１ごとに空洞２３が閉鎖された空間構造（クローズドキャビティ）を形成して、検体９１における検体情報処理装置１の装着部位付近に存在する血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成する各々の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１が検体９１における血管９３の脈動性信号を検出し、この脈動性信号出力から、血管の深さ情報を求めるものである。また、脈動性信号出力から、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号およ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も可能である。また、脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することも可能である。
【００３８】
＜検体＞
本検体情報処理装置１を適用する検体９１としては、検体９１における動脈血管９３の脈動を測ることができるものであれば特に制限されず、人または人以外の動物に用いることができる。センサ取付部２１の開口部２２を検体９１に対向させて密着させることにより、空洞２３がクローズドキャビティを形成するためには、検体情報処理装置１を検体９１の皮膚９２に装着することが好ましい。
【００３９】
本検体情報処理装置１の装着箇所としては、人の場合は、装着のし易さ、測定のし易さ、体表近くに動脈血管が存在して感度良く測定できる点から、前腕部が好ましい。人以外の動物についても、その装着箇所は、装着のしやすさ、測定のし易さを考慮した部位が好ましい。
【００４０】
本検体情報処理装置１を用いて人の脈動性信号を検出する場合において、測定の対象となる血管９３の例としては、前腕に存在する橈骨動脈または尺骨動脈が挙げられる。
【００４１】
＜開口部の口径＞
図７はセンサ取付部２１において、開口部２２の口径を変えながら、指先の毛細血管の脈動性信号を測定した場合の信号の強さを表わす図である。
【００４２】
図７から明らかなように、開口部２２の口径が１〜３ｍｍでは信号が測定できてはいるものの、十分なゲインが得られていない。開口部２２の口径が３ｍｍ以上ではゲインが上昇し、開口部２２の口径が５ｍｍ〜６ｍｍにおいて、高いゲインで脈動性信号の測定を行うことができることが分かる。これは、開口部２２の口径が２ｍｍよりも小さい場合には、血管９３からの信号を捉えるための面積が狭くなるため、検出される信号が弱くなることが影響しているのだと考えられる。
【００４３】
開口部２２の口径が大きすぎる（例えば口径が１０ｍｍよりも大きい）と、検体情報処理装置１を検体９１に装着した場合に、検体９１の表面の組織（皮膚、体毛等）が盛り上がって空洞２３に入り込むことで、組織によって圧力情報の取込部３２が塞がれたり、組織がセンサ素子３３と干渉したりするおそれがある。また、開口部２２の口径が大きすぎると、検体情報処理装置１を検体９１の立体的な形状に沿って密着するように装着する場合に、空洞２３がクローズドキャビティを形成することが困難になる場合がある。また、検体９１の面積が狭い箇所に検体情報処理装置１を装着する場合にも、検体情報処理装置１を装着する際に空洞２３のクローズドキャビティの形成が困難になる場合がある。また、空洞２３の高さを一定にした場合、空洞２３の開口部２２の口径が大きくなるにつれて空洞２３の体積が大きくなり、脈動性信号の強さが一定の場合には、空洞２３の体積が大きくなることで血管９３の脈動性信号に起因する振動が減衰するため、センサ３１により検出される信号の強度が低下するおそれがある。また、開口部２２の口径が広すぎると、血管９３の真上に検体情報処理装置１が存在しない場合であっても血管９３の脈動性信号が検出可能となるため、センサ３１の指向性が低下するおそれがある。
【００４４】
このため、開口部２２の口径は、通常３ｍｍ以上、好ましくは６ｍｍ以上であり、通常１０ｍｍ以下、好ましくは８ｍｍ以下である。開口部２２の口径の下限が上記の範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、検体９１に装着した際に血管９３からの振動を検出できる位置に開口部２２を密着させることが容易になるため好ましい。開口部２２の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部２２に入り込む検体９１の影響を抑え、感度を保ち、センサ３１の指向性を持たせることができるため好ましい。
【００４５】
また、人の成人の手首における動脈血管（橈骨動脈及び尺骨動脈）の直径がおよそ２ｍｍ程度であることから、検体情報処理装置１の開口部２２を人の手首にに装着した場合には、動脈血管９３からの脈動性信号をセンサ３１により感度良く検出する観点から、開口部２２の口径は動脈血管９３の直径の２倍以上、４〜５倍以下であることが好ましい。開口部２２の口径の下限が上記範囲の値より大きいことで、検出される脈動性信号が強くなり、検体９１に装着した際に血管９３からの振動を検出できる位置に開口部２２を密着させることが容易になるため好ましい。開口部２２の口径の上限が上記範囲の値より小さいことで、開口部２２に入り込む検体９１の影響を抑え、空洞２３の体積の増大に伴う感度の低下を防ぎ、センサ３１の指向性を持たせることができるため好ましい。
【００４６】
＜クロ−ズドキャビティを形成する材料＞
クロ−ズドキャビティを形成する材料としてここではゴム製のＯ−リング２４を挙げたが、検体９１における脈動性信号を閉じ込める空洞２３を形成できる物体であれば、樹脂製や金属製の素材からなるものであっても用いることができる。空洞２３のクローズドキャビティの形成のためには剛性の高いものが望ましいが、皮膚９２に当たる側には、人体の皮膚の特性（柔軟性）を考慮するとゴムやシリコン製などの皮膚９２との親和性が高い素材を用いることが好ましい。
【００４７】
また、複数の脈動性信号検出ユニット１１が並列配置されており、各脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２が検体９１の皮膚９２に接する場合に、検体９１上に起伏や凹凸があっても複数の脈動性信号検出ユニット１１の全ての空洞２３がクローズドキャビティを形成できるようにする点からも、クロ−ズドキャビティを形成する材料は、ゴムやシリコン製などの柔軟性、または弾力性に富む素材が好ましい。
【００４８】
＜センサ＞
センサ３１としては、血管９３の脈動性信号を検出するものであれば、特に限定されないが、血管９３の脈動に起因する検体の皮膚９２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。
【００４９】
ここでは、各脈動性信号検出ユニット１１に、センサ３１を１つ設けた構成を記載しているが、検出される脈動性信号の強さを向上させ、Ｓ／Ｎ比を上げる観点からは、一つの脈動性信号検出ユニット１１にセンサ３１を２つ以上設けて各センサ３１の信号を加算したものを一つの各脈動性信号検出ユニット１１における脈動性信号とすることが好ましい。脈動性信号検出ユニット１１に複数のセンサ３１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、開口部２２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、並列に多数接続して、各センサ３１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。
【００５０】
＜脈動性信号検出ユニットの配置＞
図１では、脈動性信号検出ユニット１１を３個配置することで脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している構成を挙げたが、脈動性信号検出ユニット１１の数は２個以上（複数個）であれば限定されない。血管の深さ情報を求める精度を向上させるためには、少なくとも３個の脈動性信号検出ユニット１１を配置することが好ましい。脈動性信号検出ユニット１１の数が多すぎると、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の取り回しが悪くなり、脈動性信号検出ユニット１１を設けるためのコストが問題となるおそれがある。また、複数の脈動性信号検出ユニット１１の全ての空洞２３がクローズドキャビティを形成できなくなるおそれがある。
【００５１】
脈動性信号検出ユニット１１は、各々の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１によって検出される脈動性信号を受けて、血管の深さ情報を求めるための演算を施すために、複数の脈動性信号検出ユニット１１が並列配置されていることが好ましい。言い換えれば、脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２の中央を垂直に貫く脈動性信号検出ユニット１１の中心軸が、複数の脈動性信号検出ユニット１１間で平行になっていることが好ましく、また複数の脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２が同一方向を向いており、複数の脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２の高さが略同一であることが好ましい。
【００５２】
複数の脈動性信号検出ユニット１１は略一直線上に位置するように配置されていることが好ましい。また、複数の脈動性信号検出ユニット１１は接近して配置されていることが好ましく、脈動性信号検出ユニット１１同士を連結し密着させて配置することがより好ましい。
【００５３】
脈動性信号検出ユニット１１が３個以上配置される場合には、一つの脈動性信号検出ユニット１１を中央の脈動性信号検出ユニットとして、二つ以上の脈動性信号ユニットが中央の脈動性信号ユニットから等距離に配置されることが好ましい。
【００５４】
複数の脈動性信号検出ユニット１１は開口部２２が略同一の高さとなるように配置されることが好ましいが、各脈動性信号検出ユニット１１の開口部２２が検体９１の皮膚９２に接する場合に、検体９１上に起伏や凹凸があっても各脈動性信号検出ユニット１１の空洞２３がクローズドキャビティを形成できるよう、個々の脈動性信号検出ユニット１１同士の相対的な高さ関係が検体９１上に起伏や凹凸に応じて変動するように構成されていてもよい。
【００５５】
［１−２．検体情報処理装置の機能構成］
＜検体情報処理装置の機能構成＞
検体情報処理装置１を機能的に表わすとき、検体情報処理装置１は、図２、図３に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２及び信号処理部４１を備えている。ここでは、検体情報処理装置１が脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃを３つそなえており、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより脈動性信号検出ユニットアレイ１２が構成されている。信号処置部４１は、信号補正部５１、周波数復調部６１、及び血管情報検出部７１を有している。
【００５６】
脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃは、前述のごとく、センサ３１により検体９１における血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体９１における血管９３の脈動性信号を検出し、この脈動性信号を出力するものである。
【００５７】
信号補正部５１は、前述のごとく、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１ａ，３１ｂ，３１ｃからの脈動性信号出力について周波数補正処理を行うことで、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一つの信号を取り出すものである。信号補正部５１により脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す処理を、補正処理ともいう。
【００５８】
また、信号補正部５１は、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とにより、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すものである。
【００５９】
信号補正部５１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号について、一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について補正処理を行ってもよく、複数の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について補正処理を行ってもよい。
【００６０】
一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について補正処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号の強さを比較し、最も信号が強い脈動性信号を補正処理に供することが好ましい。脈動性信号検出ユニット１１が血管９３に近いほど脈動性信号が強くなり、また信号が強いほど脈動性信号のＳ／Ｎ比が優れるため、信号が強い脈動性信号を補正処理に供することで、補正処理により得られる脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号の精度を向上させることができる。
【００６１】
複数の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について補正処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット１１からの脈動性信号の強さを加算し、加算した脈動性信号を補正処理に供することが好ましい。複数の脈動性信号検出ユニット１１からの脈動性信号を加算することで、脈動性信号のＳ／Ｎ比が高めることができ、補正処理により得られる脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号の精度を向上させることができる。
【００６２】
周波数復調部６１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ものである。周波数復調部６１により呼吸信号を抽出する処理を、抽出処理ともいう。
【００６３】
周波数復調部６１は、複数の脈動性信号検出ユニット１１からの脈動性信号について、一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について抽出処理を行ってもよく、複数の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について抽出処理を行ってもよい。
【００６４】
一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について抽出処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号の強さを比較し、最も信号が強い脈動性信号を抽出処理に供することが好ましい。脈動性信号検出ユニット１１が血管９３に近いほど脈動性信号が強くなり、また信号が強いほど脈動性信号のＳ／Ｎ比が優れる。このため、信号が強い脈動性信号を抽出処理に供することで、抽出処理により得られる呼吸信号の精度を向上させることができる。
【００６５】
複数の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号について抽出処理を行う場合には、各脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号の強さを加算し、加算した脈動性信号を抽出処理に供することが好ましい。複数の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの脈動性信号を加算することで、脈動性信号のＳ／Ｎ比が高めることができ、抽出処理により得られる呼吸信号の精度を向上させることができる。
【００６６】
検体情報処理装置１における呼吸信号の抽出は、図２に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力を、信号補正部５１を介さずに、そのまま周波数復調部６１において周波数復調処理を行っても良い。
【００６７】
または、検体情報処理装置１における呼吸信号の抽出は、図３に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力を、信号補正部５１において周波数補正処理を行った後に、補正処理後の脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちのいずれかの信号について、周波数復調部６１において周波数復調処理を行うように構成してもよい。
【００６８】
血管情報検出部７１は、前述のごとく、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力を受けて、所要の演算を施すことにより、血管の深さ情報を求めるものである。
【００６９】
＜周波数復調部の機能構成＞
周波数復調部６１を機能的に表わすとき、周波数復調部６１は、図８に示すように、位相比較器１５１、ローパスフィルタ１５２、ＶＣＯ（ｖｏｌｔａｇｅ  ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ；電圧制御発振器）１５３、分周器１５４を備えている。
【００７０】
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８に示すように、周波数復調部６１において、位相比較器１５１に脈動性信号を入力し、位相比較器１５１からの出力をローパスフィルタ１５２に入力してその出力でＶＣＯ１５３の発振周波数を調整し、分周器１５４によって分周し、位相比較器１５１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１５２の出力波形を呼吸成分として得ることができる。
すなわち、検体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、呼吸成分を脈動性信号から抽出できるのである。
【００７１】
［１−３．検体情報処理装置の動作］
＜呼吸信号の抽出＞
図４、図５に示すフローチャートに従って、検体情報処理装置１の動作を説明する。
【００７２】
図２に示す機能構成を有する検体情報処理装置１では、図４に示すように、まず、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１によって脈動性信号を検出する（ステップＳ１１）。
【００７３】
次に、周波数復調部６１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１によって検出された脈動性信号出力について、周波数復調処理を施し（ステップＳ１２）、脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出する（ステップＳ１３）。
【００７４】
このとき、ステップＳ１１とステップＳ１２との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット１１の各センサ３１から得られた脈動性信号出力の強さを比較するステップを有し、最も信号が強い脈動性信号出力について、ステップＳ１２で周波数復調処理を施すようにしてもよい。
【００７５】
また、ステップＳ１１とステップＳ１２との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット１１の各センサ３１から得られた脈動性信号出力を加算するステップを有し、加算した脈動性信号出力について、ステップＳ１２で周波数復調処理を施すようにしてもよい。
【００７６】
また、図３に示す機能構成を有する検体情報処理装置１では、図５に示すように、まず脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１によって脈動性信号を検出する（ステップＳ２１）。次に、信号処理部４１の信号補正部５１は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１によって検出された脈動性信号出力について、周波数補正処理を施し（ステップＳ２２）、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一つの信号を取り出す（ステップＳ２３）。これら脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号について、信号処理部４１の周波数復調部６１は、周波数復調処理を施し（ステップＳ２４）、脈動性信号に含まれる呼吸信号を抽出する（ステップＳ２５）。
【００７７】
このとき、ステップＳ２１とステップＳ２２との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット１１の各センサ３１から得られた脈動性信号出力の強さを比較するステップを有し、最も信号が強い脈動性信号出力について、ステップＳ３２で周波数補正処理を施すようにしてもよい。
【００７８】
また、ステップＳ２１とステップＳ２２との間に、複数の脈動性信号信号検出ユニット１１の各センサ３１から得られた脈動性信号出力を加算するステップを有し、加算した脈動性信号出力について、ステップＳ２２で周波数補正処理を施すようにしてもよい。
【００７９】
＜血管の位置情報の取得＞
本発明の検体情報処理装置１を用いた血管の位置情報の取得について、図を用いて説明する。
ここで、血管の位置情報とは、検体９１の皮膚９２上における血管９３の位置を表す情報のことである（図２６参照）。言い換えれば、検体９１の皮膚９２中に存在する血管の位置を、皮膚９２における検体９１の外部の表面に対応する位置に表した情報である。
【００８０】
脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体９１に対向させて設置して、検体情報処理装置１の検体９１上の位置を変えながら皮膚９２の表面で脈動性信号の検出を行なう。このとき、波形表示器８２により表示される脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ１２のセンサ３１からの出力レベルを検出することができる。さらに、少なくとも一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの心拍（脈動性信号）が強く検出された位置（出力レベルとしての脈波波形の振幅が大きく検出された位置）をプロットすることを繰り返すことで、血管９３の位置を追跡することができる。図６は、左手の手のひらに検体情報処理装置１の脈動性信号検出ユニットアレイ１２を当てて、脈波の速度成分が少しでも検出できる位置を探し、その近辺で脈動性信号検出ユニットアレイ１２を少しずつずらしていき、速度脈波の振幅（脈動性信号の出力レベル）が一番大きくなるところをプロットしたものである。
【００８１】
左手の手のひらにおいて動脈が存在することが知られており、動脈の分布についての知見が得られている。この動脈の分布と図６のプロットの分布とを比較すると、図６のプロットは動脈の分布と一致しており、図６のプロットにより動脈血管が追跡できていることが分かる。図６に示すプロットでは、断続的にプロットが得られており動脈血管を完全にはトレースしきれていないものの、本検体情報処理装置１により、血管分布のような２次元マップを作成することができる。
【００８２】
すなわち、上述のように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する、複数のセンサ３１のうちの少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルを検出することで、その出力レベルの変化に基づいて血管９３の皮膚９２上における位置（血管の位置情報）を得ることが可能である。センサ３１からの出力レベルが高いほど、信号のＳ／Ｎ比が向上し、血管の位置情報の取得が容易になるため、複数のセンサ３１の複数のセンサ３１のうち、最も出力レベルが高いセンサからの出力レベルの変化に基づいて、血管の位置情報を得ることが好ましい。
【００８３】
なお、センサ３１からの出力レベルとしては、上述のように、波形表示器８２により表示される脈動性信号の脈波波形の振幅を用いることができる。脈動性信号としては、容積脈波、速度脈波、または加速度脈波のいずれを用いてもよい。または、コンピュータ８１において、信号処理部４１から入力された脈動性信号を処理して、脈動性信号の強さを検体情報処理装置１の位置の変化に伴う経時的な値として数値化することで脈動性信号の出力レベルとして比較するようにしてもよい。
【００８４】
＜血管の深さ情報の算出＞
本発明の検体情報処理装置１を用いた血管の深さ情報の算出について、図を用いて説明する。
【００８５】
（脈動性信号検出ユニットアレイと血管との位置関係）
図２４，２５は、血管の深さ情報を求めるための、脈動性信号検出ユニットアレイ１２と、血管９３との位置関係を示す図である。ここでは脈動性信号検出ユニットアレイ１２が、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成されている場合について説明する。図２４では図面手前側の図面上下方向に血管９３が存在し、図面奥側に脈動性信号検出ユニットアレイ１２がセンサ取付部２１及び開口部２２を図面の手前側に向けるようにして示してある。つまり、図２４では、検体９１の内部から外部に向けて皮膚９２に対して平行に見た場合の、血管９３と脈動性信号検出ユニットアレイ１２の位置関係を表している。図２５では、血管９３伸長方向の断面方向から見た場合の、血管９３と脈動性信号検出ユニットアレイ１２の位置関係を表している。
【００８６】
図２４に示すように、血管の深さ情報を求めるためには、複数の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃが一直線上に位置するように配置されて脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成していることが好ましい。また、脈動性信号検出ユニットアレイ１２が血管９３と交叉するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することが好ましく、脈動性信号検出ユニットアレイ１２が血管９３と直交するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置（セット）することがより好ましい。
【００８７】
図２５に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃの開口部２２の高さが略同一であることが好ましい。また、脈動性信号検出ユニットアレイ１２のうちの一つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃが血管９３と対向する位置となる位置に脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体９１に設置することが好ましい。言い換えれば、脈動性信号検出ユニットアレイ１２のうちの一つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃが血管９３の直上に位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体９１に設置することが好ましい。また、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置となる、言い換えれば、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃのうち、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３の直上に位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体９１に設置することが好ましい。また、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂまでの距離が等しく、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから血管９３までの距離が等しくなる位置に脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体９１に設置することが好ましい。また、血管９３と、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂと、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ又は１１ｃいずれかとのなす角が略９０度の位置関係となるように脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することが好ましく、さらに、血管９３と、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃとの間を結ぶ線を長さが等しい二辺とする二等辺三角形の位置関係となるように脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することが好ましい。
【００８８】
左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂまでの距離といった場合、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃの各々の開口部２２の中央から、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂの開口部２２の中央までの距離とみなすことができる。
【００８９】
血管９３の脈動性信号に起因する振動は検体９１の皮膚９２を伝播して皮膚９２の表面に到達し、皮膚９２の表皮を振動させる。皮膚９２の表皮の表面に生じる振動は、脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃの、開口部２２付近の空気を振動させて、空洞２３内部の空気に振動が伝播する。空洞２３内部の空気の振動は、圧力情報の取込部３２を通じてセンサ３１内部の空気室３４を振動させ、空気室３４の振動をセンサ素子３３が検知することにより、センサ３１は血管の脈動性信号に起因する圧力情報を検出することができる。ここで、血管９３の脈動性信号に起因する振動は、検体９１の皮膚９２を伝播する際に血管９３からの距離に応じて減衰するのに対して、皮膚９２の表皮の表面に生じる振動は、空洞２３がクローズドキャビティを形成するため、空洞２３内及び空気室３４内における減衰が小さいと考えられる。従って、センサ３１は皮膚９２の表皮の表面に生じる振動と同等の振動を検出しうる。このため、血管９３から、脈動性信号検出ユニット１３〜１５までの距離といった場合、血管９３から開口部２２の中央までの距離、または血管９３から空洞２３内部における皮膚９２の表皮の表面までの距離とみなすことができる。
【００９０】
（脈動性信号検出ユニットアレイの設置位置の決定）
上述の血管の位置情報の取得にて説明したように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する、複数のセンサ３１のうちの少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルを検出し、その出力レベルの変化に基づいて血管９３の皮膚９２上における位置（血管の位置情報）を得ることができる。図２６に示す点２〜５は、そのようにして血管の位置情報を決定し、血管９３を追跡することにより得られた血管の位置情報を示す点を表す図である。点２〜５のように並んだ血管の位置情報から、各点を結んだ線上に血管９３が存在していることが分かる。
【００９１】
ここで、図２６に示すように、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃを有する脈動性信号検出ユニットアレイ１２について、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが、点２〜４を結んだ線の上である点Ｍに位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置し、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃが、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから点２〜４を結んだ線までの距離が等しくなる点Ｌ，点Ｎに位置するように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することで、図２４，２５に示すような血管９３と脈動性信号検出ユニットアレイ１２及び脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃの位置関係となるように脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することができる。
【００９２】
なお、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあるかどうかを確かめるには、波形表示器８２により表示される脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１の出力レベルを検出すればよい。
【００９３】
中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあるかどうかを確かめる一つの方法としては、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂのセンサ３１ｂからの脈動性信号の脈波波形を確認しながら図２６の点２〜５を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ１２を移動させて、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する脈動性信号の出力レベル（振幅）を図２７（ｂ）に示すように検出して、脈動性信号の振幅が最大となる点において、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあると判断することができる。
【００９４】
中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあるかどうかを確かめる別の方法としては、中央の脈動性信号検出ユニット１１から左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離が等しい場合には、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの脈動性信号の脈波波形を確認しながら図２６の点２〜５を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ１２を移動させて、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する脈動性信号の出力レベル（振幅）を検出して、図２７（ａ），（ｃ）に示すように、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの脈動性信号の脈波波形の振幅、すなわち脈動性信号の強さ（出力レベル）が同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあると判断できる。
【００９５】
なお、センサ３１からの出力レベルとしては、上述のように、波形表示器８２により表示される脈動性信号の脈波波形の振幅を用いることができる。脈動性信号としては、容積脈波、速度脈波、または加速度脈波のいずれを用いてもよい。または、コンピュータ８１において、信号処理部４１から入力された脈動性信号を処理して、脈動性信号の強さを検体情報処理装置１の位置の変化に伴う経時的な値として数値化することで脈動性信号の出力レベルとして比較するようにしてもよい。
【００９６】
（血管の深さ情報の算出）
図２４，２５に示すように、複数の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃが略一直線上に位置するように設置されており、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置に位置しており、血管９３と、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂと、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ又は１１ｃのいずれかとのなす角が略９０度の位置にあり、中央の脈血管９３と、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃとの間を結ぶ線を長さが等しい二辺とする二等辺三角形の位置にあり、中央の動性信号検出ユニット１１ｂから、左右それぞれの動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離が等しい状態について、血管９３と、各脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃとの関係を模式化すると、図２８のようにして表すことができる。図２８において、ａは中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離を表し、ｘは中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから血管９３までの距離（すなわち、皮膚９２の表面から血管９３までの深さ）を表し、ｙは左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから血管９３までの距離を表す。
【００９７】
血管９３と、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂと、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ又は１１ｃのいずれかとのなす角が略９０度の位置にある場合、ピタゴラスの定理から、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃから血管９３までの距離ｙは下記式（１）で表すことができる。
ｙ＝ＳＱＲＴ（ａ2＋ｘ2）      （１）
ここで、血管９３における脈動Ｖは、時間ｔを変数として下記式（２）で表すことができる。
Ｖ＝Ａｓｉｎ（ωｔ）      （２）
（上記式（２）において、Ａは血管９３の脈動の振幅Ａを表し、ωは血管９３の脈動の角振動数を表す。）
【００９８】
このときに、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂにおいて検出される脈動Ｍが下記式（３）、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃにおいて検出される脈動Ｓが下記式（４）で表されるとする。
Ｍ＝Ｂｓｉｎ（ωｔ＋ｐ）      （３）
Ｓ＝Ｃｓｉｎ（ωｔ＋ｑ）      （４）
（上記式（３）において、Ｂは中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂにおいて検出される脈動の振幅を表し、ωは中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂにおいて検出される脈動の角振動数を表し、ｐは中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂにおいて検出される脈動の血管９３の脈動からの時間遅れを表す。上記式（４）において、Ｃは左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃにおいて検出される脈動の振幅を表し、ωは左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃにおいて検出される脈動の角振動数を表し、ｑは左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃにおいて検出される脈動の血管９３の脈動からの時間遅れを表す。）
【００９９】
血管９３からの距離に応じて脈動の振幅は反比例するとみなし、さらに、Ｃ／Ｂ＝βとおくことで、式（１）〜（４）から、下記式（５）が導き出される。
ｘ＝ａ×β／ＳＱＲＴ（１−β2）      （５）
【０１００】
上記の手順で導き出された式（５）から、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから血管９３までの距離ｘは、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離ａと、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂのセンサ３１ｂによって検出される脈動の振幅Ｂと、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃによって検出される脈動の振幅Ｃとから算出することができることが分かる。このため、血管情報検出部７１において、式（５）を用いて演算を行うことにより、血管の深さ情報を求めることができる。
【０１０１】
ここで、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離ａは、予め脈動性信号検出ユニット１１ａから脈動性信号検出ユニット１１ｂ間の距離及び脈動性信号検出ユニット１１ａから脈動性信号検出ユニット１１ｂ間の距離を一定にして脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成することにより、定数とみなすことができる。このため、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから血管９３までの距離（血管の深さ情報）ｘは、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂのセンサ３１ｂによって検出される脈動の振幅Ｂと、左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃによって検出される脈動の振幅Ｃを、式（５）に代入することで、演算することができる。
【０１０２】
［１−４．検体情報処理方法］
本発明の検体情報処理方法（以下、本検体情報処理方法ともいう）は、それぞれ、検体９１における血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、上記の検体９１における血管９３の脈動性信号を検出するセンサ２１と、センサ２１の圧力情報の取り込み部に連通する空洞２３を有するとともに検体９１に対向する部位に３ｍｍから１０ｍｍの口径を有する開口部２２を有し開口部２２を検体９１に対向させて検体９１に装着された状態で空洞２３が閉鎖された空間構造を有するセンサ取付部３１とを有する、複数の脈動性信号検出ユニット１１を並列配置することにより構成された脈動性信号検出ユニットアレイ１２を用意し、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を血管９３と交叉する方向に設置し、上記の脈動性信号検出ユニットアレイ１２のうちの１つの脈動性信号検出ユニット１１が血管９３と対向する位置となるように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置し、その後、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの出力を受けて所要の演算を施すことにより、血管９３の深さ情報を求めるものである。
【０１０３】
また、本検体情報処理方法は、例えば脈動性信号検出ユニットアレイ１２が、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成されている場合について図２５、２５に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の血管９３と対向する位置の脈動性信号検出ユニット１１ｂのセンサ３１ｂからの脈動性信号出力の強さと、脈動性信号検出ユニットアレイ１１の他の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの脈動性信号出力の強さと、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の血管９３と対向する位置の脈動性信号検出ユニット１１ｂと他の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃとの距離から、血管９３の深さ情報を求めるものである。
【０１０４】
また、本発明の検体情報処理方法は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する上記複数のセンサ３１のうちの少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルを検出し、出力レベルの変化に基づいて血管９３の位置情報を得るものである。
【０１０５】
［１−５．効果］
本発明の検体情報処理装置１、及び本発明の検体情報処理方法によれば、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１からの脈動性信号出力について、所要の演算を施すことによって、血管の深さ情報を求めることができる。
【０１０６】
また、本検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法によれば、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の複数のセンサ３１のうちの少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルの変化に基づいて血管の位置情報を得ることができる。
【０１０７】
また、本検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法によれば、検体情報処理装置１の開口部２２が血管９３の上に位置して装着されることで、センサ３１の圧力情報の取込部３２が血管９３の直上になくとも、血管９３の脈動性信号の検出を行うことができる。すなわちセンサ３１と血管９３の位置関係の正確さを要求しない仕組みを持つ検体情報処理装置１及び検体情報処理方法を提供することができ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出を簡便且つ迅速に行うことができる。
【０１０８】
また、本検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法は、脈動性信号の検出に際して、開口部２２を検体９１に対向させることで、センサ３１と検体９１の皮膚９２との間に空洞２３がクローズドキャビティを形成する。本発明の脈動性信号検出ユニット１１では、開口部２２の口径を所定の大きさにを限定しているため、開口部２２が受けとる圧力情報の範囲が限定され、センサ３１の圧力センサとしてのセンシング範囲が狭く限定される。これにより、圧電素子やマイクロホン等の他のセンサを用いて開放系でセンシングする場合に比して高い指向性（あるいは空間分解能）を持つ検体情報処理装置１及び検体情報処理方法を提供することができ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。
【０１０９】
また、本検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法では、本発明の脈動性信号検出ユニット１１の指向性を利用して、血管９３から近い位置で脈動性信号を検出することにより、脈動性信号のＳ／Ｎ比及び感度を向上させることができ、脈動性信号から抽出される呼吸信号のＳ／Ｎ比及び感度をも向上させ、血管の位置情報の取得と、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。
【０１１０】
また、本検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法によれば、脈動性信号について周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号およ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できる。
また、検体情報処理装置１及び本検体情報処理方法によれば、周波数復調処理を施すことによって脈動性信号出力に含まれる呼吸信号を抽出することができる。
【０１１１】
［２．ＥＣＭ及びＭＥＭＳ−ＥＣＭについて］
本検体情報処理装置１のセンサ３１に用いられるセンサに関して、まずはマイクロホンのクローズドキャビティと周波数応答との関係についてについて説明し、次に、ＥＣＭ及びＭＥＭＳ−ＥＣＭ、並びにこれらを用いた脈動性信号の検出、周波数特性、及び周波数補正処理について説明する。
【０１１２】
［２−１．クローズドキャビティと周波数応答］
本検体情報処理装置１は、血管９３の脈動性信号の振動をセンサ３１によって開放状態（開放系）で測定を行うのではなく、センサ３１と振動源との関係において、センサ３１の空気室３４と連通する空洞２３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した状態、すなわちセンサ３１と振動源とをクローズの状態にして測定する。
このことを説明するために、センサ（マイクロホン）の開放状態とクローズの状態での周波数応答の相違について説明する。
【０１１３】
検体９１における血管９３の脈動性信号を検出するにあたって、検体９１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９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９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。
【０１１４】
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１０のようになる。図１０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１０からは、クロ−ズドキャビティ形成時には、低周波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９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。
【０１１５】
上述のとおり、センサ（ＥＣＭ）をクロ−ズドキャビティを形成するようにして、クローズの状態にして測定することで、低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。
【０１１６】
すなわち、本装置では、従来測定が困難であった、１Ｈｚ付近の検体９１における血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体９１における血管９３の脈動性信号を感度良く検出することができ、さらには１Ｈｚ付近の脈動性信号から検体９１の呼吸信号を抽出することができるものである。
【０１１７】
［２−２．ＥＣＭについて］
上述したような閉じた空間（空洞）の圧力変化として、微少振動を検出するときに最も身近なものはマイクロホンである。その中でも、ＥＣＭ（ｅｌｅｃｔｒｅｔ  ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ  ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ、エレクトレットコンデンサーマイクロホン）は、この用途には特に適したものである。ＥＣＭは携帯電話等への応用が進み、小型化、安定化は言うまでも無く、大量生産による入手しやすさが魅力である。
ＥＣＭはエレクトレット膜をコンデンサーマイクロホンの振動膜あるいは固定電極に融着させ、高感度・低電圧駆動を実現させた小型マイクロホンである。
【０１１８】
図１１に示すように、ＥＣＭ２０１の筐体２０８は、外部と連通し窓のような形状からなる空気穴２０２を有しており、筐体２０８の内部の内部の空間である空気室２０５に、空気穴２０２に面したダイヤフラム２０３とバックプレート２０４とが対向して設けられている。ここでは、ダイヤフラム２０３としてエレクトレット膜を用いている。ダイヤフラム２０３及びバックプレート２０４には図示するように電極２０６が取り付けてあり、バックプレート２０４が固定電極となり、ここから信号を電圧の変化として検出することができ、ダイヤフラム２０３とバックプレート２０４との間のキャパシタンス（静電容量）を測定することができるようになっている。また、低インピーダンスで信号を取り出すために、電界効果トランジスタやＣＭＯＳ系のＩＣがインピーダンス変換素子として用いられる。空気穴２０２の口径は空気的な周波数特性の調整に用いられるが、おおむね筐体２０８における空気穴を有する側の径の１／３程度である。例えば、一般的な６ｍｍ径のＥＣＭの場合、空気穴の口径は２ｍｍほどである。また、この空気穴はひとつの穴でなく、さらに小さな空気穴を複数持つものも市販されている。
【０１１９】
振動源から振動が発生した場合、空気穴２０２を通じて伝わる空気室２０５の空気の振動がダイヤフラム２０３を押す力となって働き、ダイヤフラム２０３とバックプレート２０４との距離が変化することによりキャパシタンス（静電容量）の変化が生じる。
【０１２０】
ＥＣＭ２０１ではダイヤフラム２０３とバックプレート２０４との間に一定の電荷（Ｑ）を、動作時は常に付加し動作させる。さらにダイヤフラム２０３とバックプレート２０４との間の距離を（ｄ）、これらの面積を同じとして（Ｓ）とすると、このＥＣＭ２０１の静電容量（Ｃ）は次の式（６）で定義できる。
Ｃ∝Ｓ／ｄ      （６）
（上記（６）式において、∝は比例を意味する。）
【０１２１】
一方、電磁気学から
【０１２２】
Ｑ＝Ｃ×Ｖ      （７）
上記式（７）の関係が成り立つので、これらの式から、ＥＣＭ２０１から検出される電圧（Ｖ）は、下記式（８）で表わされる。
Ｖ∝Ｑ×ｄ／Ｓ      （８）
【０１２３】
式（８）から明らかなように、電荷（Ｑ）と面積（Ｓ）は空気圧で変化することは無い定数のため、電圧（Ｖ）はダイヤフラム２０３とバックプレート２０４の距離（ｄ）に比例することになり、図１１の空気穴２０２から入ってくる空気振動は電圧Ｖの形で検出できることになる。
【０１２４】
このようにして静電容量変化を電圧に変換することで、振動を測定することができる。検体９１における血管９３の脈動性信号に起因する圧力情報も、血管９３の脈動性信号が検体９１の皮膚９２に伝わり、皮膚９２の振動が空洞２３内の空気を振動させることで、脈動性信号として検出することができる。
【０１２５】
図１１では、空気穴２０２にダイアフラム２０３が対向している構成を挙げたが、ダイヤフラム２０３とバックプレート２０４は空気穴２０２に対して逆向きに設けても良い。即ち、空気穴２０２に面したバックプレート２０４とダイヤフラム２０３とを対向して設けても良い。
【０１２６】
ここではダイヤフラムとしてエレクレット膜を用いている構成を説明したが、ダイヤフラムに外部から直流電圧をかける方式のＥＣＭも本発明に用いることができる。
【０１２７】
［２−３．ＭＥＭＳ−ＥＣＭについて］
近年、ＥＣＭは小型化の要求からダイヤフラムに半導体プロセスによるシリコン性のダイヤフラムを用いることが多くなっている。このようなＥＣＭをＭＥＭＳ（ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｓｙｓｔｅｍ）−ＥＣＭという。
【０１２８】
ＭＥＭＳ−ＥＣＭは半導体プロセスによりサブμｍオーダーの加工・成膜技術により立体的に微細加工を施した超小型のＥＣＭであり、一般に“シリコンマイクロホン”とも呼ばれる。ＭＥＭＳ−ＥＣＭは、原理的にはＥＣＭと同一であるが、ＥＣＭよりもサイズが小さく、空間を用いて周波数特性を調整するため、空気穴（音孔ともいう）のサイズは直径１ｍｍに満たないのが普通である。ＭＥＭＳ−ＥＣＭは感度・Ｓ／Ｎ・周波数特性ともに、通常のＥＣＭと比して遜色はなく、品質のばらつきも小さいことが知られている。
【０１２９】
図１２に示すように、ＭＥＭＳ−ＥＣＭ２１１は、ダイヤフラムとバックプレートを備えるＭＥＭＳチップ２１２とＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；相補型金属酸化膜半導体）チップ２１３が設けられ、ワイヤボンディング２１４で接続された構成となっている。
【０１３０】
図１３に示すように、ＭＥＭＳ−ＥＣＭ２１１はＭＥＭＳ−ＥＣＭ内部の空間である空気室２２３に面したダイヤフラム２２１とバックプレート２２２が対向して設けられ、ダイヤフラム２２１とバックプレート２２２との間のキャパシタンス（静電容量）を測定することができるようになっている。ＥＣＭと同様に、振動源から振動が発生した場合、外部と連通する図示しない空気穴（音孔）を通じて伝わる空気室２２３の空気の振動がダイヤフラム２２１を振動させ、ダイヤフラム２２１とバックプレート２２２との距離が変化することによりキャパシタンス（容量）の変化が生じる。この容量変化を電圧に変換することで、振動を測定することができる。なお、ダイヤフラム２２１とバックプレート２２２は空気穴（音孔）に対してどちらが対向するように設けても構わない。即ち、空気穴（音孔）に面したダイヤフラム２２１にバックプレート２２２を対向して設けても良く、空気穴（音孔）に面したバックプレート２２２にダイヤフラム２２１を対向して設けても良い。
【０１３１】
図１４に示すように、ＭＥＭＳ−ＥＣＭは、ＭＥＭＳチップ部２３１と、ＣＭＯＳチップ部２３４とからなる。図１４の等価回路にあるようにインピーダンス変換と増幅のためにＣＭＯＳ構造のアンプを包含しているため、ＭＥＭＳチップ部２３１のダイアフラム２３２とバックプレート２３３において生じた電圧の変化は、ＣＭＯＳチップ部２３４のバッファ２３６を介し、更には増幅器２３５で増幅されて出力されるようになっている。
【０１３２】
［２−４．クローズドキャビティの形成と脈動性信号の検出］
これらのＥＣＭあるいはＭＥＭＳ−ＥＣＭ（シリコンマイクということもある）を用いて、心臓に起因する血管９３の振動（脈動性信号）を捕らえようとするとき、これらのマイクを図１０のような周波数特性で、空洞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。そのためには、例えばこれらを直接人体の皮膚に押し付けてしまえばよい。この場合、空気穴とダイヤフラムの間で空間が閉じられるために図１０のような周波数特性で信号が検出できるとも考えられる。
【０１３３】
しかしながら、実際には、ＥＣＭあるいはＭＥＭＳ−ＥＣＭを直接検体９１に押し付けても、所望の信号をなかなか得ることができない。最大の原因は、空気穴の径が小さすぎることにあると考えられる。例えば、空気穴の径が２ｍｍのＥＣＭでは血管９３の真上に空気穴が来たときにだけ信号が検出できた。一方で、ＭＥＭＳ−ＥＣＭでは空気穴（音孔）の径が血管９３より細いためか、ほとんど信号の検出が出来なかった。これは、検体９１とセンサ３１との間に開口部２２と空洞２３を有するセンサ取付部２１を設けない場合には、ＥＣＭ又はＭＥＭＳ−ＥＣＭの圧力情報の取込部（空気穴、音孔）３２の直下にある血管９３の脈動性信号を検出できるという特性が影響しているものと考えられる。また、検体９１の皮膚組織の柔らかさなどにより圧力情報の取込部３２から皮膚組織等が進入し、圧力情報の取込部３２が塞がれることも影響しているものと考えられる。
【０１３４】
そこで、本検体情報処理装置１では、Ｏ−リング２４を用いて開口部２２と空洞２３を有するセンサ取付部２１を設け、クローズドキャビティの形成を行ない、空洞２３とセンサ３１の圧力情報の取込部３２と空気室３４を連通させることで、開口部２２の範囲内にある低周波の血管９３の脈動性信号の検出を可能にしている。
【０１３５】
［２−５．ＥＣＭ及びＭＥＭＳ−ＥＣＭの周波数特性について］
現在の普通の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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
低周波領域の感度低下は、可聴音域（２０Ｈｚ〜）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、本検体情報処理装置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、この低周波領域の感度低下は検出に影響することが考えられる。
そこで、ＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いた周波数特性の検証について説明する。
【０１３８】
上述の通り、本検体情報処理装置１では、脈動性信号の検出及び呼吸信号の抽出を目的とするため１Ｈｚを含む低周波領域における周波数特性を検証する必要がある。周波数特性の検証は、図１５に示す構成の機器を用いて行った。
【０１３９】
スピーカー４０３はダイナミック型スピーカーを用い、振動板を取り去り、スピーカーのボイスコイルを残して動く状態にしたままコーン紙を取り除き（Ｅｘｃｉｔｅｒともいう）、その部分にゴムシートを貼り付けてある。このスピーカー４０３のゴムシートに、Ｃａｖｉｔｙの口径を拡大した周波数特性を検査される（被検）ＭＥＭＳ−ＥＣＭ４０５とを向かい合うように圧着して、空気室結合４０４を形成した。
【０１４０】
この状態で、ＦＦＴアナライザ４０１（ＣＦ−７２００、株式会社小野測器）を低周波信号発生器に用いて０．１２５〜１００Ｈｚの範囲の正弦波掃引によりにより各周波数の信号を出力し、信号をＤＣパワーアンプ４０２に入力して増幅を行った。この増幅後の信号を入力１としてＦＦＴアナライザに入力している。
【０１４１】
さらに、低周波信号発生器４０１から発生させた低周波信号でスピーカー４０３のボイスコイルを駆動することで、スピーカ４０３からの信号はゴムシートを信号どおりに上下することとなり、振動を感知した被検ＭＥＭＳ−ＥＣＭ４０５により生じた信号を、必要に応じて周波数補償回路４０６に周波数補正を行った信号４０７（容積脈波信号、速度脈波信号、加速度脈波信号）を入力２としてＦＦＴアナライザに入力した。なお、周波数補償回路４０６では、後述する周波数補正と同様の処理を行っている。すなわち、被検ＭＥＭＳ−ＥＣＭ４０５により生じた信号を積分したものが容積脈波信号、被検ＭＥＭＳ−ＥＣＭ４０５により生じた信号を増幅したものが速度脈波信号、被検ＭＥＭＳ−ＥＣＭ４０５により生じた信号を微分したものが加速度脈波信号として得られる。
【０１４２】
駆動している低周波信号発生器の信号（入力１）と、入力２との振幅と位相特性について、０．１２５〜１００Ｈｚの範囲において掃引した各周波数において（入力２／入力１）の値を１２８回加算し、これを平均化することで、各周波数におけるＭＥＭＳ−ＥＣＭの低周波特性をの測定と検証を行った。
上述の周波数特性の測定法により、横軸に周波数（Ｈｚ）、縦軸に振幅（ｄＢ）をとることで、低周波の周波数特性の検証結果は図１６のように表わされる。
【０１４３】
図１６に示すように、検証に用いられたＭＥＭＳ−ＥＣＭの周波数特性は、低周波に向かって、２０ｄＢ／ｄｅｃの感度低下が認められた。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。
【０１４４】
この時、容積変化などの信号を検出すべき信号とすると、ＭＥＭＳ−ＥＣＭで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。
また、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。
【０１４５】
［２−６．周波数補正処理について］
＜周波数補正処理＞
次に、脈動性信号出力についての周波数補正処理について説明する。
周波数補正処理とは、検体情報処理装置１のセンサ３１からの脈動性信号出力について、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補正処理をいう。
【０１４６】
図１６のような応答を示すＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力（測定データ）は、速度脈波として得られるため、周波数補正を行わない場合には、速度脈波を得ることができる。
ＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力から脈波、そして加速度脈波を得るには図１７に示すような周波数応答をする電気回路を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。
【０１４７】
すなわち、ＭＥＭＳ−ＥＣＭの出力に対して超低周波域から１００Hｚまで−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させれば（容積）脈波が得られ、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。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のようになった。
【０１４８】
図１９において、Ｄは速度脈波の周波数特性を示し、Ｅは容積脈波の周波数特性を示し、Ｆは加速度脈波の周波数特性を示す。
図１９に示すこれらの加速度脈波、速度脈波、容積脈波は、周波数が高くなるにつれて４０ｄＢ／ｄｅｃ、２０ｄＢ／ｄｅｃ、０ｄＢ／ｄｅｃでゲインが上昇している。脈波の周波数付近ではそれぞれ、加速度脈波、速度脈波、そして脈波を発生する周波数特性となっている。
【０１４９】
この周波数補正処理は、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、また、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る処理と同等の処理を行うものである。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。
【０１５０】
また、周波数補正処理とは、脈波の周波数１Ｈｚに対して、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、積分動作を行うことで容積脈波を得て、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。
このような周波数補正を施す回路をアナログ回路で表すと、図１８のように構成することができる。
図１８において、符号Ａで示す部分は増幅動作回路部分であり、符号Ｂで示す部分は積分動作回路部分であり、符号Ｃで示す部分は微分動作回路部分である。
【０１５１】
＜周波数補正処理と脈波波形＞
手首橈骨に、開口部２２の口径を拡げて空洞２３がクロ−ズドキャビティを形成するようにＭＥＭＳ−ＥＣＭを当てて観測したの脈波の波形が図２０である。測定により得られた速度脈波（測定データ）の波形は図２０（ｂ）のように表わされる。この速度脈波を上述した積分回路での補償により得られる容積脈波は、図２０（ａ）のように表わされる。速度脈波を上述した微分回路での補償により得られる加速度脈波は、図２０（ｃ）のように表わされる。
【０１５２】
容積脈波、速度脈波、及び加速度脈波の波形は東洋医学を含むいろいろな分野でヘルスケアや疾病の診断に用いられている。一例として、圧電素子を用いて頚動脈の脈波を測定した容積脈波の波形は図２１（ａ）のように表わされる。また速度脈波は図２１（ｂ）のように表わされる。また、加速度脈波は図２１（ｃ）のように表わされる。
【０１５３】
図２０（ｃ）及び図２１（ｃ）のピークにａ〜ｅの符号を付して示したように、加速度脈波を特徴付けるａ〜ｅのピーク（ａ波〜ｅ波）が得られる。これらのうちｂ波とｄ波の相対的な振幅は心臓血管系の疾患との関連性や年齢・血圧の推定などに用いられ、臨床的に重要視されるファクターである。このｂ−ｄ波は心臓からの駆出波（Ｐｅｒｃｕｓｓｉｏｎ  Ｗａｖｅ、以下、「ＰＷ」ともいう）および血管障壁等からの反射波（Ｔｉｄａｌ  Ｗａｖｅ、以下、「ＴＷ」ともいう）の合成の様態に由来し、ちょうど脈波においては図２１（ｃ）におけるＰＷとＴＷで示した箇所のくびれの形状により大きく異なる。
【０１５４】
図２０と図２１の波形の比較から、ＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いて脈波の測定を行うことにより、観察された容積脈波（図２０（ａ））は、Ｓ／Ｎ比が改善されることでＰＷとＴＷにより形成されるギャップが強調されており、また、加速度脈波（図２０（ｃ））においても顕著なピークを形成していることがわかる。
【０１５５】
本発明の検体情報処理装置１及び検体情報処理方法によれば、空洞２３がクロ−ズドキャビティを形成することと、センサ３１としてＥＣＭ又はＭＥＭＳ−ＥＣＭを用いることにより、従来よりも低周波領域における脈動性信号のＳ／Ｎ比が大きく改善され、より明瞭な脈波を得ることができる。このとき、脈動の振幅を式（５）に代入することで演算することができる血管の深さ情報の精度を向上させることが可能である。
【０１５６】
［３．血管位置の通知について］
上述したように、本検体情報処理装置１を用いることで、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する、複数のセンサ３１のうちの少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルを検出し、その出力レベルの変化に基づいて検体９１の皮膚９２の表面において動脈血管９３の位置を追跡し、血管の位置情報を決定することができる。
次に、本検体情報処理装置１の、この特性を利用して、本検体情報処理装置１による脈動性信号の検出の際に血管の位置情報を通知し、適正な検出位置で本装置の装着と測定を行うことを可能にする装置について説明する
【０１５７】
このような血管の位置情報の通知を行う検体情報処理装置１は、レベル検出部と、レベル表示部とをそなえ、レベル表示部が脈動性信号検出ユニットアレイ１２に設けられていることにより構成することができる。
【０１５８】
レベル検出部は、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する上記複数のセンサのうちの少なくとも一つのセンサ３１からの出力レベルを検出するものである。
【０１５９】
レベル表示部は、レベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するものである。レベル表示部は本検体情報処理装置１における視認しやすい箇所、例えば本装置を検体に装着したときに、本装置の上面となる部位に設けることが好ましい。
【０１６０】
血管位置の通知を行う検体情報処理装置４４１を機能的に表わすとき、例えば、図２３に示すように構成することができ、レベル検出部４４２は、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−ｌｏｃｋｅｄ  ｌｏｏｐ）４４３、タイミング発生部４４４、サンプルホールド４４５、４４６を備えており、レベル表示部４４７はコンパレータ４４８、４５０、及びＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ；発光ダイオード）４４９、４５１を備えている。
【０１６１】
検体情報処理装置１により脈波を測定する際に、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を検体に対向させて位置を変えながら脈動性信号の検出をすることで、図２２に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の脈動性信号検出ユニット１１と検体９１の動脈血管９３との位置関係に応じて、センサ３１からの出力レベル（脈波の強さ（振幅））がピークｔ1〜ｔ8のように順に変化する。ここではｔ1〜ｔ4において、検体情報処理装置１が検体の動脈血管９３に近づくにつれて脈波の振幅が増大し、ｔ4においてピークとなる様子を表わしている。また、ｔ5〜ｔ8において、検体情報処理装置１が検体９１の動脈血管９３から離れるにつれて振幅が減少している様子を表わしている。
【０１６２】
測定により得られた脈波は、まずレベル検出部４４２において、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化するセンサ３１からの出力レベルを検出する。一例として、図２３に示すように、ＰＬＬ４４３、タイミング発生部４４４、サンプルホールド４４５、４４６を利用して、サンプルホールド４４５から出力されるピーク値と、サンプルホールド４４６から出力される１ピーク位置分遅延したピークとを、コンパレータ４４８、４５０に入力する。
【０１６３】
次に、図２３に示すように、レベル表示部において、レベル検出部４４２からの出力に応じて、出力レベル評価情報を表示する。ここでは、コンパレータ４４８、４５０の出力がＬｏｗのときに、ＬＥＤ４４９、４５１が点灯するように構成されている。このため、コンパレータ４５０は、サンプルホールド４４５及びサンプルホールド４４６からの出力を受けて、サンプルホールド４４５からの入力がサンプルホールド４４６からの入力よりも高ければ（図２２のｔ1〜ｔ4の場合）、ＬＥＤ４５１を点灯させる。コンパレータ４４８は、サンプルホールド４４５及びサンプルホールド４４６からの出力を受けて、サンプルホールド４４５からの入力がサンプルホールド４４６からの入力よりも低ければＬＥＤ４４９を点灯させる。
【０１６４】
ＬＥＤ４４９、４５１は、本装置における視認しやすい箇所に設けられているので、動脈血管９３の位置に近い、適正な検出位置に対応する部位に本装置１が装着されたことを容易に知ることができる。
【０１６５】
本検体情報処理装置１は上述のように構成されているため、例えば検体として人の手首を周方向に一方向に移動させながら脈動性信号の検出をした場合、動脈血管９３から離れた状態のｔ1のピークから、検体情報処理装置１が動脈血管９３に近づくにつれて図２２のｔ2〜ｔ3のようにピークが増大し、動脈血管９３に最も近づいたｔ4においてピークが最大となる。この間、レベル検出部４４２がセンサ３１からの出力レベルを検出して、レベル表示部４４７はＬＥＤ４４９を消灯させ、ＬＥＤ４５１を点灯させる。さらに、検体情報処理装置１を移動させながら脈動性信号の検出を行うと、検体情報処理装置１が動脈血管９３から離れることで、ｔ5〜ｔ8において振幅が減少する。この間、レベル表示部４４７はＬＥＤ４４９を点灯させ、ＬＥＤ４５１を消灯させる。
【０１６６】
ＬＥＤ４４９及び４５１を、脈動性信号検出ユニットアレイ１２に設けておき、例えばＬＥＤ４４９を赤色、ＬＥＤ４５１を青色を発するようにすることで、検体情報処理装置１を移動させながら脈動性信号の検出をする場合に、動脈血管９３との位置関係をＬＥＤの点灯状態（点灯色）の変化で使用者に通知することができる。これにより、使用者は検体情報処理装置１を操作しながら、検体情報処理装置１に設けられた手元のＬＥＤを確認することで、簡便に動脈血管９３に近い適正な位置に本装置を装着して測定を行なうことができる。また、動脈血管９３に近い位置での測定が可能となり、強い脈動性信号を検出することができる。
【０１６７】
もちろん、ＬＥＤ４４９が点灯すると、出力レベルの判定結果を示す表示板（例えば、ＬＥＤ４４９の点灯により「後」と表示される表示板）を照らし、ＬＥＤ４５１が点灯すると、ＬＥＤ４４９が照らす表示板とは別の表示板（例えば、ＬＥＤ４５１の点灯により「前」と表示される表示板）を照らすように構成することも可能である。このように構成することにより、本装置を使用する者は、表示板の表示に従って操作を行うことで容易に動脈血管９３の位置を確認することができ、本装置の適正な装着位置を確認することが出来る。
【０１６８】
上述したように、検体情報処理装置１に、レベル検出部４４２とレベル表示部４４７とがそなえられ、レベル表示部４４７が脈動性信号検出ユニットアレイ１２に設けられていることにより、簡便に血管の位置情報を取得することが可能となる。また、血管９３と対向する位置に近い位置に本装置を装着して測定を行なうことができるため、血管の深さ情報の算出の精度を向上させることができる。また、血管９３に近い適正な位置に本装置を装着して測定を行なうことができるため、信号が強くＳ／Ｎ比が高い脈動性信号を検出することができ、脈動の振幅を式（５）に代入することで演算することができる血管の深さ情報の精度を向上させることが可能である。また、周波数復調部６１により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。
【０１６９】
ここでは、一つのセンサからの出力レベルにレベル検出部及びレベル表示部を適用して、脈動性信号検出ユニットアレイの移動に伴って変化する一つのセンサ３１からの出力レベルを検出して血管位置を通知する場合について説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成する複数の脈動性信号検出ユニット１１の全てのセンサ３１からの出力レベルについて適用してもよく、いずれか一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの出力レベルについて適用してもよい。
【０１７０】
複数の脈動性信号検出ユニット１１のうち、一つの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１からの出力レベルについて適用する場合には、血管９３と対向する位置の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１について出力レベルを検出して血管位置を通知するようにすることが好ましい。例えば、図２４，２５に示すように、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｂによって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成する場合、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂを血管９３と対向させて、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂのセンサ３１ｂからの出力レベルに適用することが好ましい。この場合、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂの両端の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの出力レベルが同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあると判断できる情報をも利用できるためである。
【０１７１】
（その他）
（脈動性検出ユニットアレイと脈動性検出ユニットについて）
上記の実施形態では、３つの脈動性信号検出ユニット１１によって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している例を挙げて説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ１２は、２つまたは４つ以上の脈動性信号検出ユニット１１から構成されていてもよい。
【０１７２】
２つの脈動性信号検出ユニット１１によって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している場合、血管の位置情報の取得は、少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルの変化に基づいて得られるため、３つの脈動性信号検出ユニット１１によって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している場合と同様に行うことができる。血管の深さ情報の算出は、血管の位置情報を利用して一方の脈動性信号検出ユニット１１が血管９３に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置し、その位置においてそれぞれの脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１によって検出される脈動の振幅と、２つの脈動性信号検出ユニット１１間の距離とから、式（５）により算出することができる。
【０１７３】
４つの脈動性信号検出ユニット１１によって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している場合、血管位置情報の取得は、少なくとも１つのセンサ３１からの出力レベルの変化に基づいて得られるため、３つの脈動性信号検出ユニット１１によって脈動性信号検出ユニットアレイ１２を構成している場合と同様に行うことができる。血管の深さ情報の算出は、血管位置情報を利用していずれかの脈動性信号検出ユニット１１が血管９３に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置し、その位置において血管９３と対向する位置にある脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１によって検出される脈動の振幅と、他の脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１によって検出される脈動の振幅と、振幅を測定した２つの脈動性信号検出ユニット１１間の距離とから、式（５）により算出することができる。なお、このとき、複数の脈動性信号検出ユニット１１が等間隔に設置されている場合には、両端以外に存在する脈動性信号検出ユニット１１のセンサ３１を血管９３に対向する位置になるよう脈動性信号検出ユニットアレイ１２を設置することで、血管９３に対向する位置にある脈動性信号検出ユニット１１と隣接する両隣の脈動性信号検出ユニット１１の出力レベルを利用して、脈動性信号検出ユニット１１が血管９３と対向する位置にあることを確認することができるために好ましい。
【０１７４】
（中央の脈動性検出ユニットの位置の通知について）
上述の説明においては、図２４，２５に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２が、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成されている場合であって、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離が等しい場合に、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあるかどうかを確かめる方法として、波形表示器８２により表示される左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの脈動性信号の波形を確認することで、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の位置の変化に伴う脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１の出力レベルを検出し、左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ，３１ｃからの脈動性信号の出力レベルが同程度になる点において、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあると判断できることについて説明したが、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の移動に伴って変化する左右の脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃのセンサ３１ａ、３１ｃからの脈動性信号からの出力レベルを検出するレベル検出部と、このレベル検出部での検出結果に基づいて出力レベル変化情報を表示するレベル表示部とをそなえ、レベル表示部が脈動性信号検出ユニットアレイ１２に設けられていることにより、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあることを通知するように構成してもよい。
【０１７５】
このような構成としては、例えば図２４，２５に示すように、脈動性信号検出ユニットアレイ１２が、３つの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｂ，１１ｃで構成されている場合であって、中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂから左右それぞれの脈動性信号検出ユニット１１ａ，１１ｃまでの距離が等しい場合において、図２６の点２〜５を結ぶ線を横切るようにして脈動性信号検出ユニットアレイ１２を移動させた際に、レベル検出部がセンサ３１ａ及び３１ｃからの出力レベルを検出して、センサ３１ａ及び３１ｃからの出力レベルが同程度になる点において、レベル表示部がＬＥＤを点灯させるように構成することで、ＬＥＤの点灯により中央の脈動性信号検出ユニット１１ｂが血管９３と対向する位置にあることを通知することができる。
【０１７６】
（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処理装置１が備えるアナログ回路による処理について説明したが、検体情報処理装置１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）を含む回路を備え、このデジタル回路により信号をデジタル処理する構成としても良い。また、脈動性信号検出ユニットアレイ１２の各センサ３１により検出された脈動性信号を、検体情報処理装置１の外部のＡ／Ｄコンバータを介してコンピュータ８１に出力し、ＣＰＵで信号を処理する構成としても良い。
【符号の説明】
【０１７７】
１      検体情報処理装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ    脈動性信号検出ユニット
１２    脈動性信号検出ユニットアレイ
２１    センサ取付部
２２    開口部
２３    空洞（Ｃａｖｉｔｙ）
２４    Ｏ−リング
３１，３１ａ，３１ｂ，３１ｃ    センサ
３２    圧力情報の取込部
３３    センサ素子
３４    空気室
３５    筐体
４１    信号処理部
５１    信号補正部
６１    周波数復調部
７１    血管情報検出部
８１    コンピュータ
９１    検体
９２    皮膚
９３    血管
【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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