(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象の情報を含む信号を出力するセンサー素子と、前記計測対象の情報を含む信号を増幅する増幅器と、を含むセンサー部と、
前記センサー部から出力されるセンサー信号の、所定期間における最大値と最小値との差分を振幅値として検出し、前記振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度に基づいて、前記センサー部の感度を調整する感度調整部と、を有することを特徴とする計測装置。
【請求項２】
請求項１記載の計測装置であって、
前記計測装置が計測を開始した計測開始時点から第１時間が経過した時点を第１時点とし、前記第１時点から第２時間が経過した時点を第２時点とし、前記計測開始時点から前記第２時点までを第１期間としたとき、
前記感度調整部は、
前記第１期間においては、前記センサー部の感度を所定の設定感度とし、
前記所定期間は、前記第１時点から前記第２時点までの期間とし、
かつ、前記第２時点において、検出された前記振幅値が前記所定の許容振幅値に占める割合の程度に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の計測装置であって、
前記感度調整部は、前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えるか否かを検出し、前記所定の許容振幅値を超えるか否かの検出結果に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載の計測装置であって、
前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、
前記所定期間において、時系列において隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超える場合、前記感度調整部は、前記隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えた回数を検出し、前記回数に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２記載の計測装置であって、
前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、
前記所定期間において、時系列において隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超える場合、前記感度調整部は、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えた、時系列において隣り合うサンプル数が最大となる最大サンプル数に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２記載の計測装置であって、
前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値の上限値を超えるか、あるいは、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値の下限値を超えるか、に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項７】
請求項１または請求項２記載の計測装置であって、
前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、
前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えたとき、前記感度調整部は、前記所定の許容振幅値を超えたサンプルの振幅値と、前記所定の許容振幅値を超えたサンプルに隣り合うサンプルの振幅値との差分を検出し、前記差分に基づいて、前記センサー部の感度を調整することを特徴とする計測装置。
【請求項８】
請求項１記載の計測装置であって、
前記感度調整部は、前記センサー信号の振幅値の、前記センサー信号の許容振幅値に対する割合の程度に基づいて、前記増幅器のゲインを定める情報であるゲイン設定値を決定するゲイン設定値決定部と、
前記ゲイン設定値決定部によって決定された前記ゲイン設定値に基づいて、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、
を有することを特徴とする計測装置。
【請求項９】
請求項１〜請求項８のいずれかに記載の計測装置であって、
前記計測装置は、前記計測対象としての被検体の拍動に由来する拍動信号を検出する拍動検出装置であることを特徴とする計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
計測対象の変位を検出する計測装置は、例えば、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の計測装置は、検出された信号を増幅する増幅器のゲインを、増幅された信号の大きさに応じて設定し直すゲイン設定部を有している。
【０００３】
また、拍動検出装置は、人体の心拍に由来する拍動を検出するための装置であって、例えば、腕、手のひら、手指などに装着される脈波センサー部からの信号（脈波信号）から、人体の体動の影響により発生する信号成分（体動影響信号）を雑音として除去し、心拍に由来する信号（拍動信号）を検出する装置である。人の指や手首に装着するタイプの脈拍計は、例えば、特許文献２〜特許文献４に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３４６８４号公報
【特許文献２】特開２００５−１９８８２９号公報
【特許文献３】特開２００７−５４４７１号公報
【特許文献４】特開２００５−１３１４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
計測装置が動作を開始すると、増幅器のゲインを、計測対象の状態に対応する適切なゲインに設定する必要がある。ゲイン設定は、正確に行われるのが好ましく、また、迅速に行われるのが好ましい。
【０００６】
本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、増幅器のゲイン設定の精度を高めることができる。また、例えば、増幅器のゲイン設定を迅速に行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の計測装置の一態様は、計測対象の情報を含む信号を出力するセンサー素子と、前記計測対象の情報を含む信号を増幅する増幅器と、を含むセンサー部と、前記センサー部から出力されるセンサー信号の、所定期間における最大値と最小値との差分を振幅値として検出し、前記振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度に基づいて、前記センサー部の感度を調整する感度調整部と、を有する。
【０００８】
本態様では、「センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度」に基づいて、センサー部の感度が調整（制御）される。所定期間におけるセンサー信号の振幅値は、所定期間における最大値と最小値との差分によって定まる。
【０００９】
本態様では、センサー信号の振幅が、許容振幅値（ダイナミックレンジ）に対してどのような割合になっているかを検出する。したがって、例えば、センサー信号の振幅が、許容振幅値（ダイナミックレンジ）内で、可能な限り大きくなるように（例えば、最大となるように）、センサー部の感度を設定することができる。したがって、センサー部の感度を、計測対象の状態に対応する適切な感度（例えば可能な限り大きな感度）に設定することができる。
【００１０】
（２）本発明の計測装置の他の態様では、前記計測装置が計測を開始した計測開始時点から第１時間が経過した時点を第１時点とし、前記第１時点から第２時間が経過した時点を第２時点とし、前記計測開始時点から前記第２時点までを第１期間としたとき、前記感度調整部は、前記第１期間においては、前記センサー部の感度を所定の設定感度とし、前記所定期間は、前記第１時点から前記第２時点までの期間とし、かつ、前記第２時点において、検出された前記振幅値が前記所定の許容振幅値に占める割合の程度に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００１１】
本態様では、計測開始時点から第１時間が経過した時点を第１時点とし、前記第１時点から第２時間が経過した時点を第２時点とし、計測開始時点から第２時点までを第１期間とする。ここで、第１時間をＴ１とし、第２時間をＴ２とし、第１期間をＴＸとする。
【００１２】
本態様では、増幅器のゲインが、所定の初期設定感度に設定されている状態で、計測が開始される。計測が開始された後、第１期間（ＴＸ）が経過した第２時点で、第１時点から第２時点までの期間（上記（１）の態様における所定期間に相当する）において検出された、「センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度」に基づいて、増幅器のゲインの設定（ゲインの見直し）が実行される。すなわち、計測開始後、第１期間（ＴＸ）が経過した時点で、増幅器のゲインは、計測対象の状態に応じた適切な値になる。第１期間（ＴＸ）の長さを適切に設定すれば、計測開始後、早期に増幅器のゲインの最適化が可能である。すなわち、増幅器の初期ゲイン設定を、正確かつ迅速に行うことができる。
【００１３】
また、計測開始当初の期間では、例えば回路動作の開始等に伴うノイズが生じ易い。本態様では、計測開始時点から第１時点までの第１時間を適切な長さに設定すること、すなわち、第１時間内で、ノイズが生じ易い時期が終了するようにすることによって、「センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度」の検出の精度を高めることができる。
【００１４】
（３）本発明の計測装置の他の態様では、前記感度調整部は、前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えるか否かを検出し、前記所定の許容振幅値を超えるか否かの検出結果に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００１５】
本態様は、感度調整部は、センサー信号の振幅値が、所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）を超えるか否かを検出し、検出結果に基づいてセンサー部の感度調整を実行する。なお、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）を超える現象を「振り切れ」といってもよい。振り切れが生じたときには、増幅器から出力されるセンサー信号の値は、飽和した状態となっている。
【００１６】
振り切れが生じていることは、所定の振幅許容値（ダイナミックレンジ）を超える過大な信号が増幅器に入力されていることを意味する。この場合、感度調整部が、センサー部の感度を減少させることによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００１７】
（４）本発明の計測装置の他の態様では、前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、前記所定期間において、時系列において隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超える場合、前記感度調整部は、前記隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えた回数を検出し、前記回数に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００１８】
本態様では、感度調整部は、時系列において隣り合う複数のサンプルについて、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値を超えた回数（振り切れの回数）を検出し、その回数に基づいて、センサー部の感度を調整する。増幅器に入力される信号の乱れの程度が大きいほど、振り切れの回数が増大する可能性が高いと考えられる。
【００１９】
よって、感度調整部が、振り切れの回数に基づくセンサー部の感度調整（この場合は、感度を適切に減少させる処理）を実行することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００２０】
（５）本発明の計測装置の他の態様では、前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、前記所定期間において、時系列において隣り合う複数のサンプルについて、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超える場合、前記感度調整部は、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えた、時系列において隣り合うサンプル数が最大となる最大サンプル数に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００２１】
本態様では、感度調整部は、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値を超えた、時系列において隣り合うサンプル数が最大となる最大サンプル数に基づいて、センサー部の感度を調整する。
【００２２】
増幅器に入力される信号の過大さの程度が増大するほど、最大サンプル数が多くなる可能性が高いと考えられる。よって、感度調整部が、最大サンプル数に基づく増幅器のゲイン調整（この場合は、ゲインを適切に減少させる処理）を実行することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００２３】
（６）本発明の計測装置の他の態様では、前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値の上限値を超えるか、あるいは、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値の下限値を超えるか、に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００２４】
本態様では、感度調整部は、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値の上限値を超えるか、あるいは、所定の許容振幅値の下限値を超えるか、に基づいて、センサー部の感度を調整する。
【００２５】
ここで、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値の上限値を超える現象を、「正方向の振り切れ」といってもよく、また、センサー信号の振幅値が所定の許容振幅値の下限値を超える現象を「負方向の振り切れ」といってもよい。
【００２６】
振り切れが生じたときに、その方向の情報を含めて検出することによって、センサー部の感度を調整する際の基礎となる情報が増える。よって、増幅器の感度を的確に調整できる。
【００２７】
（７）本発明の計測装置の他の態様では、前記センサー部は、前記増幅器から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出するサンプリング部を有し、前記所定期間において、前記センサー信号の振幅値が前記所定の許容振幅値を超えたとき、前記感度調整部は、前記所定の許容振幅値を超えたサンプルの振幅値と、前記所定の許容振幅値を超えたサンプルに隣り合うサンプルの振幅値との差分を検出し、前記差分に基づいて、前記センサー部の感度を調整する。
【００２８】
本態様では、感度調整部は、感度調整部は、所定の許容振幅値を超えたサンプルの振幅値と、所定の許容振幅値を超えたサンプルに隣り合うサンプルの振幅値との差分を検出し、差分に基づいて、センサー部の感度を調整する。
【００２９】
例えば、振り切れを生じさせた信号(増幅器への入力信号)の波形が先鋭であるほど、差分が大きくなると考えられる。ここで、信号の波形の先鋭度が高い場合と低い場合とを想定する。この場合、増幅器から出力されるセンサー信号の振幅値を、所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）内に納めるためには、先鋭度が高いときの方が、増幅器のゲインをより小さくしないといけないと考えられる。感度調整部が、差分に着目して増幅器のゲインを調整することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００３０】
（８）本発明の計測装置の他の態様では、前記感度調整部は、前記センサー信号の振幅値の、前記センサー信号の許容振幅値に対する割合の程度に基づいて、前記増幅器のゲインを定める情報であるゲイン設定値を決定するゲイン設定値決定部と、前記ゲイン設定値決定部によって決定された前記ゲイン設定値に基づいて、前記増幅器のゲインを調整するゲイン調整部と、を有する。
【００３１】
本態様では、感度調整部は、ゲイン設定値決定部と、ゲイン調整部と、を有する。ゲイン設定値決定部によってゲイン設定値の値が決定されると、ゲイン調整部は、ゲイン設定値に基づいて増幅器のゲインを調整する。本態様では、増幅器のゲインを、ゲイン設定値というパラメーターによって制御することができる。
【００３２】
（９）本発明の計測装置の他の態様では、前記計測装置は、前記計測対象としての被検体の拍動に由来する拍動信号を検出する拍動検出装置である。
【００３３】
本態様では、例えば、増幅器の初期ゲイン設定の高精度化ならびに迅速化が実現されることから、拍動検出装置は、拍動信号の検出に使用できる有用な脈波信号（センサー信号に相当する）を得ることができる。よって、拍動検出装置の拍動検出の精度が高まる。
【００３４】
このように、本発明の少なくとも一つの態様によれば、例えば、例えば、増幅器のゲイン設定の精度を高めることができる。また、例えば、増幅器のゲイン設定を迅速に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】計測装置の一例の構成を示す図
【図２】増幅器の具体的な構成の一例を示す図
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、ゲイン調整の例（ゲインを増大させる例）を模式的に示す図
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）、および図４(Ｃ)は、ゲイン調整の例（ゲインを減少させる例）を模式的に示す図
【図５】ゲイン調整のタイミングの一例を示す図
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ゲイン調整の具体例を示す図
【図７】拍動検出装置の一例の構成を示す図
【図８】拍動検出装置の動作の一例を示すフローチャート
【図９】図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、計測開始後３秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄに振り切れが生じない場合におけるゲイン調整例を示す図
【図１０】図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、計測開始後３秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄに振り切れが生じる場合におけるゲイン調整例を示す図
【図１１】図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、拍動検出装置の、被検体への装着例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、図面を参照して、具体的に説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３７】
（第１実施形態）
（計測装置の構成）
図１は、計測装置の一例の構成を示す図である。図１に示される計測装置１０２は、計測対象（例えば被検体としての人：不図示）の情報を含む信号を出力する、センサー素子としての光電変換部２と、計測対象の情報を含む信号を増幅する増幅器３と、サンプリング部としてのＡ／Ｄ変換器４と、を含むセンサー部１０と、センサー部１０から出力されるセンサー信号ｄｘの、所定期間における最大値と最小値との差分を振幅値として検出し、振幅値が所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）に占める割合の程度に基づいて、センサー部１０の感度を調整する感度調整部６と、タイミング制御情報を出力するタイミング部（タイマー等）９と、振幅閾値を格納している閾値格納部１１と、周波数解析部５０と、を有する。サンプリング部としてのＡ／Ｄ変換器４は、増幅器３から出力される信号を所定時間間隔でサンプリングしてサンプルを抽出する。
【００３８】
増幅器３は可変利得増幅器である。増幅器３のゲインＧＮは、感度調整部６によって調整（制御）される。
【００３９】
感度調整部６は、センサー信号ｄｘの振幅値の、センサー信号ｄｘの許容振幅値（ダイナミックレンジ）に対する割合の程度に基づいて、増幅器３のゲインを定める情報であるゲイン設定値を決定するゲイン設定値決定部７と、ゲイン設定値決定部７によって決定されたゲイン設定値に基づいて、増幅器３のゲインＧＮを調整するゲイン調整部８と、を有していることが好ましい。なお、感度調整部６は、センサー部１０の感度の調整に際して、例えば、周波数解析部５０から出力される、センサー信号ｄｘの周波数解析結果を示す信号ｇｘを参照してもよい。
【００４０】
ゲイン設定値決定部７は、ゲインＧＮを増加させる場合においてゲイン設定値を決定する第１決定部７ａと、ゲインＧＮを減少させる場合においてゲイン設定値を決定する第２決定部７ｂと、を有する。つまり、ゲイン設定値決定部７は、ゲインＧＮを増加させる場合ならびに減少させる場合の双方において、適切なゲイン設定値を決定することができる。ゲイン設定値決定部７によってゲイン設定値の値が決定されると、ゲイン調整部８は、ゲイン設定値に基づいて増幅器３のゲインＧＮを調整する。これによって、増幅器３のゲインＧＮを、ゲイン設定値というパラメーターによって制御することができる。
【００４１】
次に、増幅器（可変利得増幅器）３の具体的な構成例について説明する。図２は、増幅器の具体的な構成の一例を示す図である。増幅器３は、センサー素子である光電変換部２から出力された信号を、一定のゲインで増幅する初段増幅部４１０と、所定周波数以下の周波数成分を除去するローパスフィルタ４２０と、可変ゲイン増幅部４３０と、をカスケード接続して構成される。
【００４２】
可変ゲイン増幅部４３０は、ゲイン調整信号ｄ１〜ｄ４の信号レベルによってオン／オフが制御されるアナログスイッチ４３１〜４３４を有する。ここで、アナログスイッチ４３１〜４３４は、対応するゲイン調整信号（ｄ１〜ｄ４のいずれか）のレベルがＨレベルとなった場合にオンする。
【００４３】
なお、ゲイン調整信号ｄ１〜ｄ４のうちの１つの信号レベルがＨレベルとなるときは、他のゲイン調整信号の信号レベルはＬレベルとなる。したがって、アナログスイッチ４３１〜４３４は、いずれかひとつのみがオンされる。
【００４４】
ここで、フィードバック抵抗Ｒ１〜Ｒ５の抵抗値を、例えばＲ１＝２０ｋΩ、Ｒ２＝４０ｋΩ、Ｒ３＝８０ｋΩ、Ｒ４＝１６０ｋΩ、Ｒ５＝３２０ｋΩとすると、可変ゲイン増幅部４３０におけるゲインは、ゲイン調整信号ｄ１がＨレベルとなって、アナログスイッチ４３１がオンした場合に２倍となり、また、ゲイン調整信号ｄ２がＨレベルとなって、アナログスイッチ４３２がオンした場合には４倍となる。また、ゲイン調整信号ｄ３がＨレベルとなって、アナログスイッチ４３３がオンした場合には８倍となり、また、ゲイン調整信号ｄ４がＨレベルとなって、アナログスイッチ４３４がオンした場合に１６倍となる。各オペアンプは片電源で動作するため、入力信号が電源電圧ＶＤＤの半分の電圧ＶＤＤ／２にプルアップされている。以上の構成は一例であり、適宜、変形、応用が可能である。
【００４５】
（初回のゲイン調整動作）
次に、計測開始後、増幅器３のゲインＧＮを初めて調整する場合（つまり、初回のゲイン調整動作）について説明する。図３〜図６を参照して説明する。
【００４６】
上述のとおり、感度調整部６は、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）に占める割合の程度に基づいて、センサー部１０の感度を調整（制御）する。所定期間（例えば、計測開始後０秒〜４秒の期間）におけるセンサー信号ｄｘの振幅値は、所定期間における最大値と最小値との差分値によって定まる。
【００４７】
また、所定の許容振幅値は、上述のとおり、例えばセンサー信号ｄｘの値が取り得る範囲を規定するダイナミックレンジに相当する。センサー部１０の感度は、増幅器３のゲインに応じて決定される。すなわち、増幅器３のゲインを調整することによって、センサー部１０の感度を調整することができる。
【００４８】
感度調整部６は、センサー信号ｄｘの振幅が、許容振幅値（ダイナミックレンジ）に対してどのような割合になっているかを検出する。したがって、例えば、センサー信号ｄｘの振幅が、許容振幅値（ダイナミックレンジ）内で、可能な限り大きくなるように（例えば、最大となるように）、増幅器３のゲインを設定することができる。したがって、増幅器３のゲインを、計測対象の初期状態に対応する適切なゲイン（例えば可能な限り大きなゲイン）に設定することができる。
【００４９】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、ゲイン調整の例（ゲインを増大させる例）を模式的に示す図である。図３（Ａ）および図３（Ｂ）の例では、ゲイン設定値を４（初期値）として計測を開始する。この場合の増幅器３のゲインＧＮは１６（＝２４）となる。また、所定期間（例えば、計測開始後０秒〜４秒の期間）におけるセンサー信号ｄｘの振幅値をＱ１ａとする。センサー信号ｄｘの振幅値Ｑ１ａは、最大値Ｍ２と最小値Ｍ１との差分によって決定される。なお、センサー信号ｄｘが取り得る許容振幅値（ダイナミックレンジ）はＤＬである。この許容振幅値ＤＬの下限値はＬＬであり、上限値はＬＵ（具体的には５１２）である。
【００５０】
ここで、感度調整部６（具体的には、ゲイン設定値決定部７の第１決定部７ａ）は、センサー信号ｄｘの振幅値Ｑ１ａを、例えば、５つの振幅閾値（１６，３２，６４，１２８，２５６の各値をもつ第１振幅閾値〜第５振幅閾値）と比較し、これによって、センサー信号ｄｘの振幅値Ｑ１ａが許容振幅値ＤＬに占める割合の程度を判断する。
【００５１】
ここでは、センサー信号ｄｘの許容振幅値の中点の値を０とし、かつ上限値を５１２（＝２９）とする。また、上述の所定期間におけるセンサー信号ｄｘの振幅値（上述のＱ１ａ）をｘとし、振幅閾値の値をｙとしたとき、感度調整部に含まれるゲイン設定値決定部７の第１決定部７ａは、ｘ＜ｙを満足する最小のｙに相当する振幅閾値を、第１振幅値〜第５振幅値の中から特定する。
【００５２】
この結果、図３（Ａ）の例では、第１振幅閾値（値１６）が特定される。ゲイン設定値決定部７の第１決定部７ａは、特定された振幅閾値に応じて、ゲイン設定値（ここではｍとする）の値を決める。図３（Ａ）の例では、ゲイン設定値ｍ＝９と決定される。
【００５３】
また、ゲイン調整部８は、増幅器３のゲインをＧＮとするとき、ＧＮ＝２ｍという計算式に基づいて定まる値となるように、増幅器３のゲインＧＮを調整する。この調整のタイミングは、例えば、上述の所定期間（計測開始後０秒〜４秒の期間）が終了した時点である。図３（Ａ）の例では、ゲインＧＮは５１２（＝２９）に調整される。これは、ゲイン設定値ｍ＝４のときのゲインＧＮの３２倍に相当する。
【００５４】
また、図３（Ｂ）の例では、センサー信号ｄｘの振幅値はＱ１ｂである。この場合、振幅閾値として、第５振幅閾値（値２５６）が選択される。この場合、ゲイン設定値ｍは５と決定される。これによって、増幅器３のゲインＧＮは、３２（＝２５）に調整される。これは、ゲイン設定値ｍ＝４のときのゲインＧＮの２倍に相当する。
【００５５】
このようにして、計測開始後、所定期間が経過した時点で、初回のゲイン調整が実行されて、増幅器３のゲインＧＮは適切な値に調整される。すなわち、早期かつ適切な初回のゲイン調整が実現される。
【００５６】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、ゲイン調整の例（ゲインを減少させる例）を模式的に示す図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）の例では、ゲイン設定値を４（初期値）として計測を開始する。この場合の増幅器３のゲインＧＮは１６（＝２４）となる。また、所定期間（例えば、計測開始後０秒〜４秒の期間）におけるセンサー信号ｄｘの振幅値をＱ１ａとする。センサー信号ｄｘの振幅値Ｑ１ａは、最大値Ｍ２と最小値Ｍ１との差分によって決定される。なお、センサー信号ｄｘが取り得る許容振幅値（ダイナミックレンジ）はＤＬである。この許容振幅値ＤＬの下限値はＬＬであり、上限値はＬＵ（具体的には５１２）である。
【００５７】
増幅器３のゲインＧＮを減少させる場合は、ゲイン設定値決定部７の第２決定部７ｂが、ゲイン設定値ｍの値を特定する。感度調整部６は、ゲインＧＮをどの程度、減少させるかを判断するために、例えば、センサー信号ｄｘの振幅値が、所定の許容振幅値ＤＬ（ＬＬ，ＬＵ）を超えるか否かを検出し、検出結果に基づいてセンサー部１０の感度調整を実行する。なお、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）を超える現象を「振り切れ」といってもよい。
【００５８】
例えば、感度調整部６は、所定期間（例えば、計測開始後０秒〜４秒の期間）において、センサー信号ｄｘの振幅値が、所定の許容振幅値ＤＬを超える振り切れが生じたか否かを検出し、振り切れの有無に基づいて、センサー部１０の感度を調整してもよい。なお、感度調整の具体例については、図６を用いて後述する。
【００５９】
振り切れが生じたとき、増幅器３から出力されるセンサー信号ｄｘの値は、飽和した状態となっている。振り切れが生じていることは、所定の振幅許容値（ダイナミックレンジ）を超える過大な信号が増幅器に入力されていることを意味する。図４（Ａ）の例では、振り切れが生じている。
【００６０】
この場合、感度調整部６が、増幅器３のゲインＧＮを減少させることによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００６１】
また、所定期間において、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値ＤＬを超える振り切れが、時系列において隣り合う複数のサンプル（時系列において連続する複数のサンプルといってもよい）について生じた場合には、感度調整部６は、隣り合う複数のサンプルについての振り切れが、所定期間において生じた回数を検出し、回数に基づいて、センサー部１０の感度を調整してもよい。
【００６２】
増幅器３に入力される信号の乱れの程度が大きいほど、振り切れの回数が増大する可能性が高いと考えられる。よって、感度調整部６が、振り切れの回数に基づく増幅器３のゲインＧＮの調整（ゲインを適切に減少させる処理）を実行することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００６３】
図４（Ａ）の例では、上限値ＬＵ側における振り切れが３回連続しており（時刻ｔ１０〜ｔ１１，時刻ｔ１２〜ｔ１３，時刻ｔ１４〜ｔ１５）、下限値ＬＬ側における振り切れも３回連続している（時刻ｔ１１〜ｔ１２，時刻ｔ１３〜ｔ１４，時刻ｔ１５〜ｔ１６）。この場合は、振り切れの回数は３となる。
【００６４】
また、所定期間において、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値を超える振り切れが、隣り合う複数のサンプルについて生じた場合、感度調整部６は、時系列において隣り合うサンプル数が最大である振り切れにおけるサンプル数を最大サンプル数として検出し、最大サンプル数に基づいて、センサー部１０の感度を調整してもよい。
【００６５】
増幅器３に入力される信号の過大さの程度が増大するほど、最大サンプル数が多くなる可能性が高いと考えられる。よって、感度調整部６が、最大サンプル数に基づく増幅器３のゲインＧＮの調整（この場合は、ゲインを適切に減少させる処理）を実行することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００６６】
例えば、時系列において隣り合うサンプル数が最大である振り切れが、図４（Ｂ）に示されるような振り切れであったとする。この場合、サンプルＳＰ１〜ＳＰ３が連続していることから、時系列において隣り合う最大のサンプル数は３となる。
【００６７】
また、所定期間において、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値を超える振り切れが生じたとき、感度調整部６は、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値の上限値ＬＵを超えるか、あるいは、所定の許容振幅値の下限値ＬＬを超えるか、に基づいて、センサー部１０の感度を調整してもよい。
【００６８】
ここで、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値の上限値ＬＵを超える現象を、「正方向の振り切れ」といってもよく、また、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値の下限値ＬＬを超える現象を「負方向の振り切れ」といってもよい。
【００６９】
振り切れが生じたときに、その方向の情報を含めて検出することによって、センサー部１０の感度ＧＮを調整する際の基礎となる情報が増える。よって、増幅器３の感度ＧＮを的確に調整できる。
【００７０】
図４（Ａ）の例では、正方向の振り切れが、時刻ｔ１０〜ｔ１１、時刻ｔ１２〜ｔ１３、時刻ｔ１４〜ｔ１５において生じている。また、負方向の振り切れが、時刻ｔ１１〜ｔ１２、時刻ｔ１３〜ｔ１４、時刻ｔ１５〜ｔ１６において生じている。
【００７１】
また、所定期間において、センサー信号ｄｘの振幅値が許容振幅値ＤＬを超えたとき、所定の許容振幅値を超えたサンプルの振幅値と、所定の許容振幅値を超えたサンプルに隣り合う、所定の許容振幅値を超えていないサンプル（振り切れを起こしていないサンプル）の振幅値との差分を検出し、差分に基づいて、センサー部１０の感度を調整してもよい。
【００７２】
例えば、振り切れを生じさせた信号(増幅器３への入力信号)の波形が先鋭であるほど、差分が大きくなると考えられる。ここで、信号の波形の先鋭度が高い場合と低い場合とを想定する。この場合、増幅器３から出力されるセンサー信号ｄｘの振幅値を、許容振幅値ＤＬ内に納めるためには、先鋭度が高いときの方が、増幅器３のゲインＧＮをより小さくしないといけないと考えられる。感度調整部６が、差分に着目して、増幅器３のゲインＧＮを調整することによって、振り切れが生じないようにすることができる。
【００７３】
図４（Ｃ）の例では、振り切れを起こしたサンプルＳＰ３と、このサンプルＳＰ３に隣り合い、振り切れを起こしていないサンプルＳＰ４との差分はｄｍである。感度調整部６は、この差分ｄｍを、例えば所定の閾値と比較することによって、差分ｄｍの大きさを判断することができる。
【００７４】
次に、初回のゲイン調整のタイミングの一例について説明する。図５は、ゲイン調整のタイミングの一例を示す図である。図５には、センサー信号ｄｘの信号波形が示されている。図５において、横軸は計測開始時点からの経過時間（秒）を示し、縦軸は、センサー信号ｄｘの振幅値を示す。
【００７５】
図５では、計測装置１０２が計測を開始した計測開始時点を時刻ｔ０とする。この時刻ｔ０から第１時間Ｔ１が経過した時点を第１時点（時刻ｔ１）とし、第１時点（時刻ｔ１）から第２時間Ｔ２が経過した時点を第２時点（時刻ｔ２）とする。また、計測開始時点（時刻ｔ０）から第２時点（時刻ｔ２）までを第１期間ＴＸとする。
【００７６】
第１時間をＴ１、第２時間Ｔ２、第１期間ＴＸの間には、０≦Ｔ１＜ＴＸ、ならびに０＜Ｔ２≦ＴＸという関係が成立する。
【００７７】
感度調整部６は、第１期間ＴＸにおいては、センサー部１０の感度を所定の初期設定感度とする（例えば、増幅器３のゲインＧＮを１６とする）。また、所定期間としての第１時点（時刻ｔ１）から第２時点（時刻ｔ２）までの期間（第２時間Ｔ２）において、センサー信号ｄｘの振幅値が、許容振幅値ＤＬ（−５１２〜５１２）に占める割合の程度を検出する。そして、感度調整部６は、第２時点（時刻ｔ２）において、センサー部１０の感度ＧＮを、検出された振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度に基づいて決定された感度に調整する。
【００７８】
すなわち、上述の例では、計測開始時点（時刻ｔ０）から、第１期間（ＴＸ）が経過した時点で、増幅器３のゲインＧＮは、計測対象の状態に応じた適切な値に調整される。第１期間（ＴＸ）の長さを適切に設定すれば、計測開始後、早期に増幅器３のゲインの最適化が可能である。上述の例では、第１時間ＴＸは４秒に設定されている。よって、増幅器３の初期ゲイン設定を、正確かつ迅速に行うことができる。
【００７９】
また、計測開始当初の期間では、例えば回路動作の開始等に伴うノイズが生じ易い。図５の例では、計測開始時点から第１時点（時刻ｔ１）までの第１時間Ｔ１を適切な長さに設定すること、すなわち、第１時間Ｔ１内で、過大なノイズが生じ易い時期が終了するようにすることによって、センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値ＤＬに占める割合の程度の検出の精度を高めることができる。
【００８０】
図５の例では、センサー信号ｄｘの過大なノイズ（過渡応答ノイズ等）は、第１時間Ｔ１内で収束しており、よって、過大なノイズによる初回ゲイン設定への悪影響は回避されている。
【００８１】
（ゲイン調整の具体例）
次に、ゲイン調整の具体例について図６を用いて説明する。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、ゲイン調整の具体例を示す図である。
【００８２】
図６（Ａ）は、ゲインを増大させる場合の具体例を示している。この例では、センサー信号ｄｘの許容振幅値（ダイナミックレンジ）を０〜１０２３（１０ｂｉｔ分）としている。図６（Ａ）の例では、ケース１〜ケース５の各々について、使用される振幅閾値と、ゲイン設定と、必要な感度（ＧＮ）と、振幅値の上限値と、が示されている。
【００８３】
図６（Ａ）の例では、センサー信号ｄｘの許容振幅値の中点の値を０とし、正方向に最大で５１２のレンジを設定し、負方向に−５１２のレンジを設定している。
【００８４】
また、増幅器３のゲイン設定値をｍ（ｍは、４≦ｍ≦９を満足する自然数）とし、計測装置１０２の計測開始時点における増幅器３のゲイン設定値ｍの値（つまり、初期設定値）を４とし、このときの増幅器３のゲイン（つまり、初期設定ゲイン）を１６（＝２４）とする。
【００８５】
また、所定期間におけるセンサー信号ｄｘの振幅値の、許容振幅値に対する割合の程度を判断する基準となる振幅閾値として、値が１６の第１振幅閾値、値が３２の第２振幅閾値、値が６４の第３振幅閾値、値が１２８の第４振幅閾値、値が２５６の第５振幅閾値を用いる。
【００８６】
ここで、所定期間におけるセンサー信号ｄｘの振幅値をｘとし、振幅閾値の値をｙとしたとき、ゲイン設定値決定部７の第１決定部７ａは、ｘ＜ｙを満足する最小のｙに相当する振幅閾値を、第１振幅値〜前記第５振幅値の中から特定する。
【００８７】
（ケース１）
第１決定部７ａは、特定された振幅閾値が第１振幅閾値（値１６）のとき、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を９とする。ゲイン調整部８は、増幅器３のゲイン設定値ｍの値が９のとき、増幅器のゲインＧＮを５１２（＝２９）とする。
【００８８】
（ケース２）
第１決定部７ａは、特定された振幅閾値が第２振幅閾値（値３２）のとき、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を８とする。ゲイン調整部８は、増幅器３のゲイン設定値ｍの値が８のとき、増幅器３のゲインＧＮを２５６（＝２８）とする。
【００８９】
（ケース３）
第１決定部７ａは、特定された振幅閾値が第３振幅閾値（値６４）のとき、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を７とする。ゲイン調整部８は、増幅器３のゲイン設定値ｍの値が７のとき、増幅器３のゲインを１２８（＝２７）とする。
【００９０】
（ケース４）
第１決定部７ａは、特定された振幅閾値が第４振幅閾値（値１２８）のとき、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を６とする。ゲイン調整部８は、増幅器３のゲイン設定値ｍの値が６のとき、増幅器のゲインを６４（＝２６）とする。
【００９１】
（ケース５）
第１決定部７ａは、特定された振幅閾値が第５振幅閾値（値２５６）のとき、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を５とする。ゲイン調整部８は、増幅器３のゲイン設定値ｍの値が５のとき、増幅器のゲインを３２（＝２５）とする。
【００９２】
（ケース６）
センサー信号ｄｘの振幅値が、第５振幅閾値（値２５６）よりも大きいときがケース６なる。この場合には、図６（Ｂ）に従って、振り切れ回数等を考慮したゲイン調整（ゲインを減少させる調整）が実行される。
【００９３】
このように、図６（Ａ）の例では、感度調整部６は、センサー信号ｄｘを、５つの振幅閾値（１６，３２，６４，１２８，２５６の各値をもつ第１振幅閾値〜第５振幅閾値）と比較することによって、「センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値に占める割合の程度」を判断する。
【００９４】
ここでは、センサー信号ｄｘの許容振幅値の中点の値を０とし、かつ上限値を５１２（＝２９）とする。また、所定期間におけるセンサー信号ｄｘの振幅値をｘとし、振幅閾値の値をｙとしたとき、感度調整部に含まれるゲイン設定値決定部は、ｘ＜ｙを満足する最小のｙに相当する振幅閾値を、第１振幅値〜第５振幅値の中から特定する。
【００９５】
そして、ゲイン設定値決定部７（第１決定部７ａ）は、特定された振幅閾値が、第１振幅閾値〜第５振幅値のうちのどれであるかに応じて、増幅器３のゲイン設定値ｍの値を決める。また、増幅器３のゲインをＧＮとするとき、ゲイン調整部８は、ＧＮ＝２ｍという計算式に基づいて定まる値となるように、増幅器３のゲインＧＮを調整する。図６（Ａ）の例によれば、センサー信号ｄｘを、複数の振幅閾値と比較し、その比較結果に応じて、増幅器３のゲイン設定値ｍの値、ならびに増幅器３のゲインＧＮを算出することができる。
【００９６】
図６（Ｂ）の例では、ゲインを減少させる場合の具体例が示されている。図６（Ｂ）の例では、センサー信号ｄｘの許容振幅値の中点の値を０とし、正方向に最大で５１２のレンジを設定し、負方向に−５１２のレンジを設定している。この範囲に収まらない場合を、振り切れと呼んでいる。ここで、正方向の振り切れとは、センサー信号ｄｘの振幅値が、ダイナミックレンジの上限値（５１２）を超える場合であり、負方向の振り切れとは、ダイナミックレンジの下限値（−５１２）を超えて下回った場合である。なお、図６（Ｂ）の例では、計測開始後の最初のゲイン設定値見直し処理では、ゲイン設定値ｍを０にはしないようにしている。
【００９７】
図６（Ａ）に従う判断によって、ケース６と判断されたとき、ゲイン設定値決定部７の第２決定部７ｂは、図６（Ｂ）に従う判断を実行して、ゲイン設定値ｍの値を決定する。
【００９８】
（ケース７）
正方向の振り切れ回数と、負方向の振り切れ回数とを加算した値が１０以上であるときは、ゲイン設定値ｍを１とする。
【００９９】
（ケース８）
連続した振り切れの回数が４以上であるときは、ゲイン設定値ｍを１とする。
【０１００】
（ケース９）
センサー信号ｄｘの振幅値が所定の許容振幅値を超えた、時系列において隣り合うサンプル数が最大となる最大サンプル数が３以上のときは、ゲイン設定値ｍを１とする。
【０１０１】
（ケース１０）
振り切れを起こしたサンプルと、このサンプルに隣り合うサンプルとの差分（振り切れサンプル差分）が１２８以上であるときは、ゲイン設定値ｍを１とする。
【０１０２】
（ケース１１）
正方向の振り切れ回数が２以上、あるいは、負方向の振り切れ回数が２以上であるときは、ゲイン設定値ｍを３とする。但し、これは一例であり、変形が可能である。例えば、正方向の振り切れの場合と負方向の振り切れの場合とで、調整された感度に差を設けてもよい。
【０１０３】
（ケース１２）
振り切れを起こしたサンプルと、このサンプルに隣り合うサンプルとの差分（振り切れサンプル差分）が６４以上であるときは、ゲイン設定値ｍを２とする。
【０１０４】
（ケース１３）
正方向の振り切れ回数が１以上、あるいは、負方向の振り切れ回数が１以上であるときは、ゲイン設定値ｍを３とする。
【０１０５】
（ケース１４）
振り切れは無いが、センサー信号ｄｘのピーク値が、ダイナミックレンジ（−５１２〜５１２）のうちの３８８以上ならば、ゲイン設定値ｍを３とする。
【０１０６】
（ケース１５）
振り切れは無いが、センサー信号ｄｘのピーク値が、ダイナミックレンジ（−５１２〜５１２）のうちの３８８未満ならば、ゲイン設定値ｍを４とする。
【０１０７】
図６（Ｂ）に示される、各判断条件は一例であり、また、各判断条件のいずれかのみを使用することもでき、また、複数の判断条件を任意に組み合わせて使用することも可能である。
【０１０８】
（第２実施形態）
本実施形態では、計測装置の一例としての拍動検出装置の構成ならびに動作について説明する。本実施形態では、例えば、増幅器の初期ゲイン設定の高精度化ならびに迅速化が実現される。よって、本実施形態の拍動検出装置は、拍動信号の検出に使用できる有用な脈波信号（センサー信号に相当する）を得ることができる。よって、拍動検出装置の拍動検出の精度が高まる。
【０１０９】
図７は、拍動検出装置の一例の構成を示す図である。図７において、図１と共通する部分には、同じ参照符号を付し、その説明を省略してある。図７に示される拍動検出装置１００は、被検体（人や動物を含む）の拍動に由来する拍動信号、拍動信号に対応する心拍等の生体情報等を検出するセンサー装置の一種である。
【０１１０】
ここで、拍動とは、医学的には心臓のみならず内臓一般の周期的な収縮、弛緩が繰り返された場合に起こる運動のことをいう。ここでは、心臓が周期的に血液を送るポンプとしての動きを拍動と呼ぶ。なお、心拍数とは、１分間の心臓の拍動の数をいう。また、脈拍数は、末梢血管における脈動の数をいう。心臓が血液を送り出す際に、動脈に脈動が生じるので、この回数を数えたものを脈拍数あるいは単に脈拍と呼ぶ。腕で脈を計測する限りは、医学的には心拍数とは呼ばずに脈拍数と呼ぶのが通常である。また、以下の説明では、体動という用語が使用される。体動とは、広い意味では、体を動かすことすべてを意味する（広義の体動）。被検体の定常的、周期的な体動（例えば、歩行・ジョギングなどに伴う周期的、つまり定常的な腕（例えば拍動検出装置の本体の近辺）の動き等）を、狭義の体動といってもよい。
【０１１１】
（全体構成）
図７に示される拍動検出装置１００は、拍動信号を含む可能性がある脈波信号ｄを出力する脈波センサー部１０と、感度調整部６と、タイミング部（タイマー）９と、閾値格納部（メモリー）１１と、脈波信号蓄積部（４秒分の脈波信号ｄのデータを蓄積する第１バッファメモリー１３および１６秒分の脈波信号ｄのデータを蓄積する第２バッファメモリー１５を有する）１２と、適応フィルター３２および体動成分除去フィルター３４を含むフィルター部３０と、体動センサー部（加速度センサーやジャイロセンサー等）２０と、体動信号蓄積部２２と、周波数解析部５０と、履歴格納部７０と、被検体情報取得部（脈拍数・消費カロリー算出部）９０と、表示処理部９２と、表示部９４と、を有する。
【０１１２】
周波数解析部５０は、信号分配部３９と、周波数分解部４０（第１周波数分解部４０ａ、第２周波数分解部４０ｂ、第３周波数分解部４０ｃ）ならびに周波数傾向情報４４を蓄積している脈波信号解析部４２と、後処理部６０（ピーク順ソート部６２、相関判定部６４、拍動／体動分離部６６、拍動呈示スペクトル特定部６８とを含む）と、拍動呈示スペクトル捕捉処理部８０と、を有する。
【０１１３】
脈波センサー部１０は、例えば、光電脈波センサー部及びその原理に基づく脈波センサー部である。脈波センサー部１０は、拍動信号を含む可能性がある脈波信号ｄ（第１実施形態におけるセンサー信号ｄｘに相当する）を出力する。
【０１１４】
脈波センサー部１０は、ＬＥＤ等の光源（不図示）と、光源の出力光が、生体情報源である血管（図１では不図示）で反射して生じる反射光を受光して電気信号に変換する、センサー素子としての光電変換部２と、光電変換部２の出力信号を増幅する増幅器（可変利得アンプ）３と、サンプリング部としてのＡ／Ｄ変換器４と、を有する。
【０１１５】
脈波センサー部１０の感度は、増幅器３のゲイン（増幅率）によって決定される。増幅器３のゲイン、すなわち、脈波センサー部１０の感度は、感度調整部６によって調整される。感度調整部６は、例えば、増幅器３のゲインを自動調整するＡＧＣ回路（自動利得制御回路）によって構成される。
【０１１６】
感度調整部６は、第１バッファメモリー１３に蓄積されている４秒分の脈波信号ｄのデータに基づいて、増幅器３の初期ゲイン調整を実行する。感度調整部６は、第１実施形態で説明した増幅器３の感度調整動作を実行する。感度調整部６は、例えば、脈波信号ｄの振幅値が、所定値(所定レベル)になるように、例えば、所定の許容振幅値（ダイナミックレンジ）内で最大となるように、増幅器３のゲインを調整（制御）する。なお、感度調整部６は、センサー部１０の感度の調整に際して、例えば、周波数解析部５０から出力される、センサー信号ｄｘの周波数解析結果を示す信号ｇｘを参照してもよい。
【０１１７】
また、体動センサー部２０は、被検体の体動を検出し、体動に由来する体動信号ｆを出力する。体動センサー部２０も、脈波センサー部１０と同様に、増幅器（不図示）を内蔵している。この増幅器のゲインを、感度調整部６と同様の構成をもつＡＧＣ回路によってフィードバック制御してもよい。
【０１１８】
脈波センサー部１０から出力される脈波信号ｄの、４秒分の信号が、第１バッファメモリー１３に蓄積される。４秒分の脈波信号ｄは、４秒周期で、第２バッファメモリー１５に転送される。第２バッファメモリー１５はＦＩＦＯ（ファーストイン・ファーストアウト）メモリーであり、１６秒分の脈波信号は、４秒分ずつ更新される。１６秒分の脈波信号を蓄積するのは、周波数解析によって拍動成分を特定するとき、ある程度の時間幅で信号の推移を観測し、相関の有無等を慎重に検討する必要があるからである。
【０１１９】
フィルター部３０は、入力信号に含まれるノイズを最小化する。また、体動成分除去フィルター３４によって、例えば、脈波信号ｄに含まれる体動信号成分が最小化される。
【０１２０】
周波数解析部５０は、脈波信号ｄ、または、脈波信号ｄに、脈波信号に含まれるノイズを抑制するフィルタリング（フィルター部３０による）を施して得られるフィルタリング後信号ｅに基づいて、所定時間毎（例えば４秒毎）に周波数解析を実行して、拍動信号を示す拍動呈示スペクトルを特定する。
【０１２１】
信号分配部３９は、フィルター後信号ｅを第１周波数分解部（高速フーリエ変換部：ＦＦＴ）４０ａに供給し、フィルター前の脈波信号ｄを第３周波数分解部４０ｃに供給する。また、体動信号ｆは第２周波数分解部４０ｂに供給される。
【０１２２】
後処理部６０は、周波数スペクトルをスペクトル値の大きい順にソーティングするピーク順ソート部６２と、ピーク順が上位の主要なスペクトルが、直近の過去（例えば４秒前）の拍動信号のスペクトルとの相関判定を実行する相関判定部６４と、相関判定の結果を利用して拍動信号とノイズ成分とを分離する拍動／ノイズ分離部と６６と、拍動／ノイズ分離処理によってノイズから分離された拍動成分のスペクトルを、拍動呈示スペクトルとして特定する拍動呈示スペクトル特定部６８と、を有する。
【０１２３】
拍動呈示スペクトルの特定に成功すると、被検体情報取得部（脈拍数・消費カロリー算出部）９０は、被検体の生態情報である脈拍数、および、被検体の運動に関する付随的情報である消費カロリーの少なくとも一方を算出する。脈拍数は、例えば、拍動呈示スペクトルの周波数に基づいて算出される。また、消費カロリーは、脈拍数に基づいて算出される。
【０１２４】
算出された被検体情報（脈拍数および消費カロリーの少なくとも一方）は、被検体情報取得部（脈拍数・消費カロリー算出部）９０から表示処理部９２を経由して表示部９４に供給される。この結果、例えば、脈波数や消費カロリーを示す数値が、表示部９４によって表示される。なお、脈拍数ではなく、検出した脈の、時間軸上における変化を信号波形やグラフの形式で表示（広義には報知）してもよい。
【０１２５】
また、周波数解析部５０に含まれる拍動呈示スペクトル捕捉処理部８０は、例えば、拍動呈示スペクトル特定部６８が、フィルター後信号ｅに基づく拍動呈示スペクトルの特定に失敗したときに動作を開始する。拍動呈示スペクトル捕捉処理部８０は、フィルタリング前の脈波信号ｄ（フィルタリングによる信号の減衰が生じないため、フィルター後信号よりも大きな信号値をもつ）に基づいて、例えば、過去の拍動信号の周波数傾向に基づく相関判定によって、拍動呈示スペクトルの捕捉を試みる。
【０１２６】
脈波信号解析部４２は、脈波信号ｄの周波数スペクトルを解析し、脈波信号ｄの信号状態を評価し、また、拍動信号を示す拍動呈示スペクトルの周波数傾向情報４４や、周波数解析結果情報４５を取得する。脈波信号ｄの信号状態は、例えば、脈波信号ｄのきれいさの程度（脈波信号ｄのノイズ量の程度）に基づいて評価される。脈波信号ｄのきれいさの程度は、評価指標を用いて評価してもよい。評価指標としては、主要な周波数スペクトルのスペクトル値の比や、標準偏差ならびに偏差値のような統計情報（統計指標）を用いてもよい。
【０１２７】
また、履歴格納部７０には、特定あるいは捕捉された拍動呈示スペクトルの周波数情報や、算出された被検体情報（脈拍数や消費カロリー）が、時系列で格納されている。格納されている情報は、各部が、必要に応じて参照可能である。
【０１２８】
（拍動検出装置の動作例）
図８は、拍動検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。拍動検出装置１００は、増幅器３のゲイン設定値ｍ＝４（増幅器３のゲインＧＮ＝１６）として、拍動信号の検出（計測）を開始する（ステップＳＴ１）。４秒分の脈波信号ｄは、脈波信号蓄積部１２に蓄積される（ステップＳＴ２）。
【０１２９】
次に、初回のゲイン調整タイミングであるかが判断される（ステップＳＴ３）。ここでは、検出（計測）の開始時点から４秒が経過した第２時点を、初回のゲイン調整タイミングとする。
【０１３０】
ステップＳＴ３でＹのときは、感度調整部６による、増幅器３のゲイン調整が実行される。感度調整部６は、事前の処理として、第１バッファメモリー１３に蓄積されている、検出（計測）の開始時点（経過時間０秒の時点）から３秒が経過した第１時点までに得られた脈波信号ｄのサンプリング値を、許容振幅値(ダイナミックレンジ)の中央値（つまり振幅中間値）に置換する（ステップＳＴ４）。すなわち、検出（計測）の開始時点から３秒が経過する第１時点までの期間では、過渡応答等によるノイズが多く含まれる可能性があることから、この期間（計測開始後０〜３秒の期間）に得られた脈波信号ｄの振幅値は無視し、無難な振幅値（振幅中央値）で代用し、その後の処理をし易くするものである。
【０１３１】
次に、感度調整部６は、検出（計測）の開始時点から３秒が経過した第１時点から、４秒が経過した第２時点までの期間に得られた脈波信号ｄのサンプリング値に基づいて、脈波信号ｄの振幅値が、許容振幅値（ダイナミックレンジ）に占める割合の程度を検出する（ステップＳＴ５）。この検出結果に基づいて、感度調整部６は、ゲイン設定値ｍを決定する（ステップＳＴ６）。これによって、増幅器３のゲインが一義的に決まる。
【０１３２】
次に、感度調整部６は、ステップＳＴ５の検出処理にて、振り切れが検出されたか否かを確認する（ステップＳＴ７）。ステップＳＴ７で、Ｙのときは、ステップＳＴ８に移行し、ＮのときはステップＳＴ１２に移行する。ステップＳＴ８では、感度調整部６は、第１バッファメモリー１３に蓄積されている、検出（計測）の開始時点から３秒が経過した第１時点から、４秒が経過した第２時点までに得られた脈波信号ｄのサンプリング値を、許容振幅値(ダイナミックレンジ)の中央値（つまり振幅中間値）に置換する（ステップＳＴ８）。この期間（計測開始後３秒〜４秒の期間）において振り切れが生じている場合、脈波信号ｄの信頼性が低いことから、脈波信号ｄの振幅値は無視し、無難な振幅値（振幅中央値）で代用し、その後の処理をし易くするものである。
【０１３３】
また、ステップＳＴ３においてＮのときは、感度調整部６は、拍動信号の検出開始（計測開始）から２０秒以内の期間であるかを確認する（ステップＳＴ９）。ステップＳＴ９でＹのときは、増幅器３のゲインの調整処理（通常動作中のゲイン調整処理）を実行する（ステップＳＴ１１）。例えば、感度調整部６は、脈波信号ｄのピーク値と閾値との比較に基づくゲイン調整処理を実行する。
【０１３４】
また、ステップＳＴ９でＮのときは、感度調整部６は、前回のゲイン調整から２０秒が経過しているかを判断する（ステップＳＴ１０）。ステップＳＴ１０で、ＹのときはステップＳＴ１１に移行し、Ｎのときは、ステップＳＴ１２に移行する。
【０１３５】
ステップＳＴ１２では、脈拍数の算出処理等が実行される。ステップＳＴ１３では、拍動検出装置１００は、計測終了指示が入力されたか否かを確認する。ステップＳＴ１３で、Ｙのときは拍動信号の処理を終了し、ＮのときはステップＳＴ２に戻る。
【０１３６】
（実際のゲイン調整例）
（ゲイン調整例１）
図９（Ａ）および図９（Ｂ）は、計測開始後３秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄに振り切れが生じない場合におけるゲイン調整例を示す図である。図９（Ａ）には、計測開始後０秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄの波形が示されている。横軸は、計測開始後の経過時間（秒）を示し、縦軸は脈波信号ｄの信号値（−５１２〜５１２）を示す。
【０１３７】
また、図９（Ｂ）には、計測開始後０秒〜１６秒までの期間における脈波信号ｄの波形と、増幅器３のゲイン設定値の推移が示されている。図９（Ｂ）において、横軸は、計測開始後の経過時間（秒）を示し、左側の縦軸は脈波信号ｄの信号値（−５１２〜５１２）を示し、右側の縦軸は、ゲイン設定値ｍを示している。図９（Ｂ）において、増幅器３のゲイン設定値は、太い破線で示されている。
【０１３８】
図９（Ａ）の例では、計測開始からの経過時間３秒〜４秒の期間では、脈波信号ｄのサンプリング値の最大値は５０３であり、最小値は４７８であった。振幅値（＝最大値−最小値）は２５となる。この場合は、図６（Ａ）に示されるケース２に該当する。よって、ゲイン設定値ｍとして８が選択される。
【０１３９】
この結果、図９（Ｂ）に示すように、計測開始から４秒が経過した時点以降は、ダイナミックレンジ（−５１２〜５１２）の半分ほどの振幅を持つ脈波信号ｄの波形を得ることができた。すなわち、計測開始後、きわめて早期に、増幅器３のゲイン（つまりセンサー部６の感度）を適正な値に調整することができた。
【０１４０】
（ゲイン調整例２）
図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、計測開始後３秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄに振り切れが生じる場合におけるゲイン調整例を示す図である。図１０（Ａ）には、計測開始後０秒〜４秒までの期間における脈波信号ｄの波形が示されている。横軸は、計測開始後の経過時間（秒）を示し、縦軸は脈波信号ｄの信号値（−５１２〜５１２）を示す。
【０１４１】
また、図１０（Ｂ）には、計測開始後０秒〜１６秒までの期間における脈波信号ｄの波形と、増幅器３のゲイン設定値の推移が示されている。図１０（Ｂ）において、横軸は、計測開始後の経過時間（秒）を示し、左側の縦軸は脈波信号ｄの信号値（−５１２〜５１２）を示し、右側の縦軸は、ゲイン設定値ｍを示している。図１０（Ｂ）において、増幅器３のゲイン設定値は、太い破線で示されている。
【０１４２】
図１０（Ａ）の例では、計測開始からの経過時間３秒〜４秒の期間では、正方向の振り切れ回数が１回、負方向の振り切れ回数が０回、かつ脈波信号ｄのピーク値が１０２３である。この場合は、図６（Ｂ）に示されるケース１３に該当する。よって、ゲイン設定値ｍとして３が選択される。
【０１４３】
この結果、図１０（Ｂ）に示すように、計測開始から４秒が経過した時点以降は、ダイナミックレンジ（−５１２〜５１２）の半分ほどの振幅を持つ脈波信号ｄの波形を得ることができた。すなわち、計測開始後、きわめて早期に、増幅器３のゲイン（つまりセンサー部６の感度）を適正な値に調整することができた。
【０１４４】
図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）は、拍動検出装置の、被検体への装着例を示す図である。
【０１４５】
図１１（Ａ）の例は、腕時計型の拍動検出装置の例である。脈波センサー部１０および表示部９４を含むベース部４００は、リストバンド３００によって、被検体（ユーザー）の左手首２００に装着されている。
【０１４６】
図１１（Ｂ）の例は、指装着型の拍動検出装置の例である。被検体の指先に挿入するためのリング状のガイド３０２の底部に、脈波センサー部１０が設けられている。
【０１４７】
なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及び効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。また、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義又は同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。
【符号の説明】
【０１４８】
２  センサー素子としての光電変換部、３  増幅器、
４  サンプリング部としてのＡ／Ｄ変換器、  ６  感度調整部、
７  ゲイン設定値決定部（第１決定部７ａ，第２決定部７ｂを含む）、
８  ゲイン調整部、９  タイミング部（タイマー）、１１  閾値格納部（メモリー）、
１０  脈波センサー部（センサー部）、１２  脈波信号蓄積部、
２０  体動センサー部（加速度センサーやジャイロセンサー等）、
３０  フィルター部、３４  体動成分除去フィルター、
４０（４０ａ〜４０ｃ）  周波数分解部、４２  脈波信号解析部、
４４  周波数傾向情報、４５  周波数解析結果情報、５０  周波数解析部、
６０  後処理部、６２  ピーク順ソート部、６４  相関判定部、
６６  拍動／体動分離部(拍動／ノイズ分離部)、６８  拍動呈示スペクトル特定部、
７０  履歴格納部、
８０  拍動呈示スペクトル捕捉処理部、
９０  被検体情報取得部（脈拍数・消費カロリー算出部）、
９２  表示処理部、９４  表示部、１００  計測装置としての拍動検出装置
【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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