(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、前記被検体からの光を受光する３つ以上の受光素子と、
３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第１受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第２受光素子で検出された第２検出信号とに基づいて、３つ以上の前記受光素子のうち前記第１受光素子と前記第２受光素子との間にある第３受光素子で検出された第３検出信号から、前記被検体の体表ノイズおよび体内ノイズの成分を減じることにより、第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
【請求項２】
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
請求項１に記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
各前記受光素子は、フォトダイオードである
請求項１または請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子は、それぞれ、一列に並んだ複数の受光部によって構成された共通のラインセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
請求項１または請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
前記信号処理部は、前記ラインセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記ラインセンサで得られた１ライン分の検出信号における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、前記第１受光部を含む複数の前記受光部を、前記第２受光素子として割り当てる
請求項４に記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子は、それぞれ、行列状に並んだ複数の受光部によって構成された共通のイメージセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
請求項１または請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項７】
前記信号処理部は、前記イメージセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記イメージセンサで得られた１枚分の検出信号における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、前記第１受光部を含む複数の前記受光部を、前記第２受光素子として割り当てる
請求項６に記載の生体情報計測装置。
【請求項８】
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、前記被検体からの光を受光する３つ以上の受光素子と、
３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第１受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第２受光素子で検出された第２検出信号とに基づいて、３つ以上の前記受光素子のうち前記第１受光素子と前記第２受光素子との間にある第３受光素子で検出された第３検出信号から、前記被検体の体表ノイズおよび体内ノイズの成分を減じることにより、第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体情報計測装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウェアラブルデバイスの進化や常時無線接続の普及とともに、脈拍センサを搭載した時計型もしくはリストバンド型のデバイスが上市されている。それらのデバイスにおける脈拍センサには、光電容積脈波方式（photoplethysmography;PPG）が広く採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１８８４９８号公報
【特許文献２】特開２００９−３９５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光電容積脈波方式では、様々なノイズによる信号変動が発生するので、より精度の高いノイズ除去が求められる。また、脈拍以外の生体情報において、光電容積脈波方式と同様の方式が用いられている場合にも、より精度の高いノイズ除去が求められる。より精度の高いノイズ除去を行うことの可能な生体情報計測装置および電子機器を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置は、発光素子と、３つ以上の受光素子と、信号処理部とを備えている。発光素子は、配線基板上に配置されており、被検体に対して光を発する。３つ以上の受光素子は、配線基板上の、発光素子から所定の方向において、発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置されている。各受光素子は、被検体からの光を受光する。信号処理部は、第１検出信号と、第２検出信号とに基づいて、第３検出信号から、被検体の体表ノイズおよび体内ノイズの成分を減じることにより、第４検出信号を導出する。ここで、第１検出信号は、３つ以上の受光素子のうち相対的に発光素子寄りの第１受光素子で検出された信号である。第２検出信号は、３つ以上の受光素子のうち相対的に発光素子から離れた第２受光素子で検出された信号である。第３検出信号は、３つ以上の受光素子のうち第１受光素子と第２受光素子との間にある第３受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第４検出信号に基づいて、第４検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。
【０００６】
本開示の一実施の形態に係る電子機器は、上記の本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置を備えている。
【０００７】
本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置および本開示の一実施の形態に係る電子機器では、発光素子からの距離が互いに異なる３つの受光素子が設けられている。これにより、例えば、第１受光素子において、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第２受光素子において、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第３受光素子において、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。
【０００８】
第１の参考例に係る生体情報計測装置は、受光素子と、３つ以上の発光素子と、信号処理部とを備えている。受光素子は、配線基板上に配置されており、被検体からの光を受光する。３つ以上の発光素子は、配線基板上の、受光素子から所定の方向において、受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置されている。３つ以上の発光素子は、被検体に対して光を発する。信号処理部は、各発光素子を順次発光させる。信号処理部は、第１検出信号と、第２検出信号と、第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出する。ここで、第１検出信号は、３つ以上の発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第１発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された信号である。第２検出信号は、３つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子から離れた第２発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第３検出信号は、３つ以上の発光素子のうち第１発光素子と第２発光素子との間にある第３発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第４検出信号に基づいて、第４検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。
【０００９】
第１の参考例に係る電子機器は、上記の第１の参考例に係る生体情報計測装置を備えている。
【００１０】
第１の参考例に係る生体情報計測装置および第１の参考例に係る電子機器では、受光素子からの距離が互いに異なる３つの発光素子が設けられている。これにより、例えば、相対的に受光素子寄りの第１発光素子が発光しているときに、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、相対的に受光素子から離れた第２発光素子が発光しているときに、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第１発光素子と第２発光素子との間にある第３発光素子が発光しているときに、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。
【００１１】
第２の参考例に係る生体情報計測装置は、受光素子、３つ以上の発光素子と、信号処理部とを備えている。受光素子は、配線基板上に配置されており、被検体からの光を受光する。３つ以上の発光素子は、配線基板上の、受光素子から所定の方向において、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも３か所に配置されている。３つ以上の発光素子は、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する。信号処理部は、各発光素子を順次発光させる。信号処理部は、第１検出信号と、第２検出信号と、第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出する。ここで、第１検出信号は、３つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子寄りの第１発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第２検出信号は、３つ以上の発光素子のうち相対的に受光素子から離れた第２発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。第３検出信号は、３つ以上の発光素子のうち第１発光素子と第２発光素子との間にある第３発光素子が発光しているときに受光素子で検出された信号である。信号処理部は、導出した第４検出信号に基づいて、第４検出信号と相関を有する被検体の生体情報を導出する。
【００１２】
第２の参考例に係る電子機器は、上記の第２の参考例に係る生体情報計測装置を備えている。
【００１３】
第２の参考例に係る生体情報計測装置および第２の参考例に係る電子機器では、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい箇所に、各々の発光波長が互いに異なる３つの発光素子が設けられている。これにより、例えば、相対的に発光波長の短い第１発光素子が発光しているときに、被検体の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、相対的に発光波長の長い第２発光素子が発光しているときに、被検体の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号が得られる。また、例えば、第１発光素子の発光波長と第２発光素子の発光波長との間の発光波長の第３発光素子が発光しているときに、被検体の生体情報に関する信号成分と、被検体の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号が得られる。従って、これら３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置および本開示の一実施の形態に係る電子機器によれば、発光素子からの距離が互いに異なる３つの受光素子を設けるようにしたので、これら３つの受光素子で検出された３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００１５】
第１の参考例に係る生体情報計測装置および第１の参考例に係る電子機器によれば、受光素子からの距離が互いに異なる３つの発光素子を設けるようにしたので、これら３つの発光が順次、発光しているときに検出された３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００１６】
第２の参考例に係る生体情報計測装置および第２の参考例に係る電子機器によれば、受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい箇所に、各々の発光波長が互いに異なる３つの発光素子を設けるようにしたので、これら３つの発光が順次、発光しているときに検出された３つの検出信号に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号を導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００１７】
なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本開示の第１の実施形態の脈波計測装置の平面構成の一例を表す図である。
【図２】図１の脈波計測装置の断面構成の一例を表す図である。
【図３】図１の脈波計測装置の使用例の一例を表す図である。
【図４】図１の脈波計測装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図５】図１の脈波計測装置の検出原理の一例を表す図である。
【図６】発光素子からの距離と、検出信号のＡＣ／ＤＣとの関係の一例を表す図である。
【図７】本開示の第２の実施形態の脈波計測装置の平面構成の一例を表す図である。
【図８】図７の脈波計測装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図９】図７の脈波計測装置における発光タイミングの一例を表す図である。
【図１０】図７の脈波計測装置の検出原理の一例を表す図である。
【図１１】本開示の第３の実施形態の脈波計測装置の平面構成の一例を表す図である。
【図１２】図１１の脈波計測装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図１３】本開示の第４の実施形態の脈波計測装置の平面構成の一例を表す図である。
【図１４】図１３の脈波計測装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図１５】本開示の第５の実施形態の脈波計測装置の平面構成の一例を表す図である。
【図１６】図１５の脈波計測装置の機能ブロックの一例を表す図である。
【図１７】図１５の脈波計測装置における発光タイミングの一例を表す図である。
【図１８】図１の脈波計測装置の平面構成の一変形例を表す図である。
【図１９】図７の脈波計測装置の平面構成の一変形例を表す図である。
【図２０】上記各実施形態の脈波計測装置の適用例である電子機器の一例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（脈波計測装置）…図１〜図６
１つの発光素子と３つの受光素子を設けた例
２．第２の実施の形態（脈波計測装置）…図７〜図１０
３つの発光素子と１つの受光素子を設けた例
３．第３の実施の形態（脈波計測装置）…図１１，図１２
１つの発光素子と１つのラインセンサを設けた例
４．第４の実施の形態（脈波計測装置）…図１３，図１４
１つの発光素子と１つのイメージセンサを設けた例
５．第５の実施の形態（脈波計測装置）…図１５〜図１７
波長の異なる３つの発光素子と１つの受光素子を設けた例
６．第１および第２の実施の形態の変形例（脈波計測装置）
変形例Ａ：１つの発光素子と４つ以上の受光素子を設けた例…図１８
変形例Ｂ：４つ以上の発光素子と１つの受光素子を設けた例…図１９
７．適用例（電子機器）…図２０
上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置を
腕時計などの電子機器に適用した例
【００２０】
＜１．第１の実施の形態＞
[構成]
図１は、本開示の第１の実施の形態の脈波計測装置１（生体情報計測装置）の平面構成の一例を表したものである。図２は、図１の脈波計測装置１の、線分ＬＮでの断面構成の一例を表したものである。図３は、図１の脈波計測装置１の使用例を表したものである。図４は、図１の脈波計測装置１の機能ブロックの一例を表したものである。
【００２１】
脈波計測装置１は、被検体１００の生体情報の１つである脈波（脈拍）を検出する装置である。脈波計測装置１は、例えば、配線基板１０と、配線基板１０上に配置された１つの発光素子１１および３つの受光素子１２，１３，１４とを備えている。配線基板１０は、１つの発光素子１１および３つの受光素子１２，１３，１４を支持するとともに、１つの発光素子１１および３つの受光素子１２，１３，１４と電気的に接続されている。
【００２２】
配線基板１０は、例えば、樹脂基板、樹脂フィルムもしくはガラス基板上に配線層が形成されたものである。発光素子１１は、例えば、ＬＥＤ（light emitting diode；発光ダイオード）やＬＤ（Laser Diode；半導体レーザ）などの半導体光源によって構成されている。発光素子１１は、可視領域、近赤外領域または赤外領域の発光波長の光Ｌ１を発する。発光素子１１は、配線基板１０の法線方向に成分を有する光Ｌ１を発する。これにより、脈波計測装置１が図３に示したように被検体１００の腕に取り付けられたときに、発光素子１１は、被検体１００の腕に向かって光Ｌ１を発する。各受光素子１２，１３，１４は、例えば、ＰＤ（Photo Diode；フォトダイオード）によって構成されている。各受光素子１２，１３，１４は、互いに等しい振幅および周波数の光が入力されたときに、互いに等しい検出信号を出力するように構成されていることが好ましい。各受光素子１２，１３，１４は、例えば、互いに等しい材料、構造および大きさで構成されていることが好ましい。
【００２３】
１つの発光素子１１および３つの受光素子１２，１３，１４は、配線基板１０の一方の面上に配置（実装）されている。３つの受光素子１２，１３，１４は、配線基板１０上の発光素子１１から所定の方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）において、発光素子１１からの距離がそれぞれ異なる３か所に配置されている。脈波計測装置１が腕に取り付けられる際には、配線基板１０、発光素子１１および受光素子１２，１３，１４等は、筐体２０内に設けられ、筐体２０にはベルト１９が取り付けられる。脈波計測装置１が腕に取り付けられたとき、３つの受光素子１２，１３，１４の配列方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体２０と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
【００２４】
「所定の方向」とは、図中の線分ＬＮに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板１０の法線方向から発光素子１１を眺めたときに、発光素子１１の右側、発光素子１１の左側、発光素子１１の上側、または発光素子１１の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、３つの受光素子１２，１３，１４は、例えば、図中の線分ＬＮ上に配置されていてもよいし、発光素子１１から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分ＬＮから外れた位置に配置されていてもよい。３つの受光素子１２，１３，１４のより具体的な配置については、後に詳述する。
【００２５】
受光素子１２は、３つの受光素子１２，１３，１４のうち相対的に発光素子１１寄りに配置された受光素子（第１受光素子）である。受光素子１２は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子１１から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ１（第１検出信号）を出力する。受光素子１４は、３つの受光素子１２，１３，１４のうち相対的に発光素子１１から離れて配置された受光素子（第２受光素子）である。受光素子１４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子１１から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ３（第２検出信号）を出力する。受光素子１３は、受光素子１２と受光素子１４との間にある受光素子（第３受光素子）である。受光素子１３は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子１１から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ２（第３検出信号）を出力する。
【００２６】
脈波計測装置１は、さらに、例えば、信号処理部１５と、記憶部１６と、通信部１７と、表示部１８とを備えている。通信部１７および表示部１８の少なくとも一方は、必要に応じて省略されていてもよい。信号処理部１５、記憶部１６および通信部１７は、例えば、配線基板１０の裏面（配線基板の、発光素子１１側とは反対側の面）に配置（実装）されている。これにより、信号処理部１５、記憶部１６および通信部１７が、配線基板１０の上面（発光素子１１側の面）に配置（実装）されている場合と比べて、脈波計測装置１の小型化が可能となる。表示部１８は、例えば、配線基板１０の裏面側の空間に配置されている。表示部１８は、例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）を介して信号処理部１５と連結されている。
【００２７】
通信部１７は、例えば、ブルートゥース（Bluetooth（登録商標））等の近接無線通信などを用いて、スマートフォンなどの携帯型通信端末と通信を行う。通信部１７は、スマートフォンなどの携帯型通信端末との通信によって、信号処理部１５で導出された検出信号１５Ａ（第４検出信号）や、信号処理部１５で導出された被検体１００の生体情報１５Ｂのやり取りを行う。表示部１８は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display；液晶ディスプレイ）またはＯＥＬＤ（Organic Electroluminescence Display；有機ＥＬディスプレイ）などからなる。表示部１８は、信号処理部１５から入力された検出信号１５Ａや被検体１００の生体情報１５Ｂなどを表示する。
【００２８】
記憶部１６は、各種プログラムや各種データファイルを記憶可能となっている。記憶部１６は、処理プログラム１６Ａおよび係数１６Ｂを記憶している。記憶部１６は、さらに、処理プログラム１６Ａが実行されることにより生成される各種データを記憶可能となっている。そのようなデータとしては、例えば、検出信号１５Ａや、被検体１００の生体情報１５Ｂなどが挙げられる。記憶部１６は、例えば、不揮発性メモリによって構成されており、例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュメモリ、抵抗変化型メモリなどによって構成されている。
【００２９】
処理プログラム１６Ａは、被検体１００の生体情報（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍））を導出するための一連の手順をプロセッサ（信号処理部１５）に実行させるためのものである。処理プログラム１６Ａは、３つの受光素子１２，１３，１４で検出された３つの検出信号に基づく演算の手順を含んでいる。係数１６Ｂは、例えば、検出信号ｄ１にかける係数ａ，ｂ，ｃと、検出信号ｄ２にかける係数ｄ，ｅ，ｆと、検出信号ｄ３にかける係数ｇ，ｈ，ｉとを含んでいる。係数ａ，ｂ，ｃは、検出信号ｄ１の振幅を補正するものである。係数ｄ，ｅ，ｆは、検出信号ｄ２の振幅を補正するものである。係数ｇ，ｈ，ｉは、検出信号ｄ３の振幅を補正するものである。係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは、脈波計測装置１の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置１の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
【００３０】
信号処理部１５は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム１６Ａを記憶部１６から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部１５は、被検体１００の生体情報１５Ｂ（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍）に関する情報）を導出するための一連の手順を実行する。
【００３１】
信号処理部１５は、３つの受光素子１２，１３，１４で検出された３つの検出信号ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出する。信号処理部１５は、さらに、導出した検出信号１５Ａに基づいて、検出信号１５Ａと相関を有する被検体１００の生体情報１５Ｂを導出する。信号処理部１５は、検出信号ｄ１および検出信号ｄ３に基づいて、検出信号ｄ２からノイズ成分を減じることにより、検出信号１５Ａを導出する。以下では、最初に、脈波計測装置１の検出原理を説明し、その後、信号処理部１５での信号処理方法について説明する。
【００３２】
（検出原理）
図５は、脈波計測装置１の検出原理の一例を表したものである。図５に示したように、被検体１００の内部は、生体表面から、表皮、真皮、皮下組織の順に並んで構成されている。発光素子１１から発せられた光Ｌ１は、生体表面から被検体１００の内部に入射し、表皮、真皮、皮下組織の各層で散乱され、その散乱光が３つの受光素子１２，１３，１４で受光される。
【００３３】
受光素子１３は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光が支配的に受光される位置であって、かつ信号品質が最も良好となるような位置に配置される。ここで、信号品質は、例えば、脈拍の変動成分の品質を表すパラメータであるＡＣ／ＤＣで評価される。図６は、発光素子１１からの距離と、検出信号のＡＣ／ＤＣとの関係の一例を表したものである。図６から、発光素子１１と受光素子１３との最適な距離は、３．５ｍｍから４．５ｍｍの間にあることがわかる。
【００３４】
受光素子１２は、表皮のみを通った光や表面反射した光が支配的に受光される位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光が受光されにくい位置（発光素子１１に近い位置）に配置される。発光素子１１と受光素子１２との最適な距離は、３．５ｍｍ以下である。受光素子１２が発光素子１１に近い位置に配置された場合には、受光素子１２では、脈波計測装置１の筐体と被検体１００とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
【００３５】
受光素子１４は、表皮のみを通った光や表面反射した光が受光されにくい位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光が支配的に受光される位置（発光素子１１から遠い位置）に配置される。発光素子１１と受光素子１４との最適な距離は、４．５ｍｍ以上である。受光素子１４が発光素子１１から遠い位置に配置された場合には、受光素子１４では、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ（生体内部で生じるノイズ）が支配的に受光される。
【００３６】
受光素子１３は、信号品質（ＡＣ／ＤＣ）が最も良好となるような最適な位置に配置される。しかし、受光素子１３がそのような位置に配置された場合には、受光素子１３では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、受光素子１２，１４で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて受光素子１３で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。各受光素子１２，１３，１４で受光される成分は以下の通りである。
【数１】
0006786832.tif 000002
【数２】
0006786832.tif 000003
【数３】
0006786832.tif 000004
【００３７】
式（１），（２），（３）において、Ｎ１は体表ノイズ成分を、Ｎ２は体内ノイズ成分を、Ｓは脈拍変動成分を表す。係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは各成分の振幅を表す。各受光素子１２，１３，１４の、発光素子１１に対する位置関係を考慮すると、式（１）においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、ｂ，ｃは非常に小さい値となる。式（３）においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、ｇ，ｈは非常に小さい値となる。式（２）においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式（１），（２），（３）を行列式で表すと以下の式（４）のようになる。
【数４】
0006786832.tif 000005
【００３８】
式（４）の左辺、右辺の各部分をそれぞれ以下の式（５）〜（７）のように表す。
【数５】
0006786832.tif 000006
【数６】
0006786832.tif 000007
【数７】
0006786832.tif 000008
【００３９】
よって、式（４）は、式（５），（６），（７）により以下の式（８）のように表される。
【数８】
0006786832.tif 000009
【００４０】
式（８）において、[PD]は受光素子によって得られる信号である。また、[M]は係数である。また、[V]は求めたい体表ノイズ成分Ｎ１、体内ノイズ成分Ｎ２、脈拍変動成分Ｓである。よって、信号処理部１５は、以下の式（９）に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分Ｓ、つまりは検出信号１５Ａを導出する。式(９)において、[M]-1は係数であり、製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
【数９】
0006786832.tif 000010
【００４１】
［効果］
次に、脈波計測装置１の効果について説明する。近年、ウェアラブルデバイスの進化や常時無線接続の普及とともに、脈拍センサを搭載した時計型もしくはリストバンド型のデバイスが上市されている。それらのデバイスにおける脈拍センサには、光電容積脈波方式（photoplethysmography;PPG）が広く採用されている。光電容積脈波方式では、様々なノイズによる信号変動が発生するので、より精度の高いノイズ除去が求められる。また、脈拍以外の生体情報において、光電容積脈波方式と同様の方式が用いられている場合にも、より精度の高いノイズ除去が求められる。しかし、従来の方法では、ノイズの除去について改善の余地があった。
【００４２】
一方、本実施の形態の脈波計測装置１では、発光素子１１からの距離が互いに異なる３つの受光素子１２，１３，１４が設けられている。これにより、例えば、受光素子１２において、被検体１００の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ１が得られる。また、例えば、受光素子１４において、被検体１００の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ３が得られる。また、例えば、受光素子１３において、被検体１００の生体情報１５Ｂに関する信号成分と、被検体１００の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号ｄ２が得られる。従って、これら３つの検出信号ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００４３】
また、本実施の形態の脈波計測装置１では、検出信号ｄ１および検出信号ｄ３に基づいて、検出信号ｄ２からノイズ成分を減じることにより、検出信号１５Ａが導出される。これにより、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態の脈波計測装置１では、受光素子１２，１３，１４として、フォトダイオードが用いられている。従って、簡易な構成で、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００４５】
＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態に係る脈波計測装置２（生体情報計測装置）について説明する。図７は、本実施の形態の脈波計測装置２の平面構成の一例を表したものである。図８は、図７の脈波計測装置２の機能ブロックの一例を表したものである。
【００４６】
本実施の形態では、上記実施の形態において、受光素子１２の位置に発光素子２１が配置され、受光素子１３の位置に発光素子２２が配置され、受光素子１４の位置に発光素子２３が配置され、発光素子１１の位置に受光素子２４が配置されている。
【００４７】
脈波計測装置２は、被検体１００の生体情報の１つである脈波（脈拍）を検出する装置である。脈波計測装置２は、例えば、配線基板１０と、配線基板１０上に配置された３つの発光素子２１，２２，２３および１つの受光素子２４とを備えている。配線基板１０は、３つの発光素子２１，２２，２３および１つの受光素子２４を支持するとともに、３つの発光素子２１，２２，２３および１つの受光素子２４と電気的に接続されている。
【００４８】
発光素子２１，２２，２３は、例えば、ＬＥＤやＬＤなどの半導体光源によって構成されている。各発光素子２１，２２，２３は、可視領域、近赤外領域または赤外領域の発光波長の光Ｌ１を発する。各発光素子２１，２２，２３は、互いに等しい振幅および周波数の光を発するように構成されていることが好ましい。各発光素子２１，２２，２３は、例えば、互いに等しい材料、構造および大きさで構成されていることが好ましい。各発光素子２１，２２，２３は、配線基板１０の法線方向に成分を有する光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を発する。これにより、脈波計測装置２が図３に示したように被検体１００の腕に取り付けられたときに、各発光素子２１，２２，２３は、被検体１００の腕に向かって光Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を発する。受光素子２４は、例えば、ＰＤ（Photo Diode；フォトダイオード）によって構成されている。
【００４９】
３つの発光素子２１，２２，２３および１つの受光素子２４は、配線基板１０の一方の面上に配置（実装）されている。３つの発光素子２１，２２，２３は、配線基板１０上の受光素子２４から所定の方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）において、受光素子２４からの距離がそれぞれ異なる３か所に配置されている。脈波計測装置２が腕に取り付けられる際には、配線基板１０、発光素子２１，２２，２３および受光素子２等は、筐体２０内に設けられ、筐体２０にはベルト１９が取り付けられる。脈波計測装置２が腕に取り付けられたとき、３つの発光素子２１，２２，２３の配列方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体２０と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
【００５０】
「所定の方向」とは、図中の線分ＬＮに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板１０の法線方向から受光素子２４を眺めたときに、受光素子２４の右側、受光素子２４の左側、受光素子２４の上側、または受光素子２４の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、３つの発光素子２１，２２，２３は、例えば、図中の線分ＬＮ上に配置されていてもよいし、受光素子２４から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分ＬＮから外れた位置に配置されていてもよい。３つの発光素子２１，２２，２３のより具体的な配置については、後に詳述する。
【００５１】
発光素子２１は、３つの発光素子２１，２２，２３のうち相対的に受光素子２４寄りに配置された発光素子（第１発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子２１から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ４（ｔ１）（第１検出信号）を出力する。発光素子２３は、３つの発光素子２１，２２，２３のうち相対的に受光素子２４から離れて配置された発光素子（第２発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子２３から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ４（ｔ３）（第２検出信号）を出力する。発光素子２２は、発光素子２１と発光素子２３との間にある発光素子（第３発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子２２から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ４（ｔ２）（第３検出信号）を出力する。
【００５２】
処理プログラム１６Ａは、被検体１００の生体情報（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍））を導出するための一連の手順をプロセッサ（信号処理部１５）に実行させるためのものである。処理プログラム１６Ａは、受光素子２４で時間的に順次、検出された３つの検出信号ｄ４（ｔ１），ｄ４（ｔ２），ｄ４（ｔ３）に基づく演算の手順を含んでいる。係数１６Ｂは、例えば、検出信号ｄ４（ｔ１）にかける係数ａ，ｂ，ｃと、検出信号ｄ４（ｔ２）にかける係数ｄ，ｅ，ｆと、検出信号ｄ４（ｔ３）にかける係数ｇ，ｈ，ｉとを含んでいる。係数ａ，ｂ，ｃは、検出信号ｄ４（ｔ１）の振幅を補正するものである。係数ｄ，ｅ，ｆは、検出信号ｄ４（ｔ２）の振幅を補正するものである。係数ｇ，ｈ，ｉは、検出信号ｄ４（ｔ３）の振幅を補正するものである。係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは、脈波計測装置２の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置２の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
【００５３】
信号処理部１５は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム１６Ａを記憶部１６から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部１５は、被検体１００の生体情報１５Ｂ（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍）に関する情報）を導出するための一連の手順を実行する。
【００５４】
信号処理部１５は、各発光素子２１，２２，２３を順次発光させるとともに、受光素子２４で時間的に順次、検出された３つの検出信号ｄ４（ｔ１），ｄ４（ｔ２），ｄ４（ｔ３）に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出する。各発光素子２１，２２，２３を発光させる順番には、特に限定はないが、図９には、各発光素子２１，２２，２３を受光素子２４から近い順に発光させたときの発光タイミングが例示されている。信号処理部１５は、さらに、導出した検出信号１５Ａに基づいて、検出信号１５Ａと相関を有する被検体１００の生体情報１５Ｂを導出する。信号処理部１５は、検出信号ｄ４（ｔ１）および検出信号ｄ４（ｔ３）に基づいて、検出信号ｄ４（ｔ２）からノイズ成分を減じることにより、検出信号１５Ａを導出する。
【００５５】
発光素子２２は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光を受光素子２４に支配的に受光させる位置であって、かつ信号品質が最も良好となるような位置に配置される。発光素子２２と受光素子２４との最適な距離は、例えば、３．５ｍｍから４．５ｍｍの間にある。
【００５６】
発光素子２１は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光素子２４に支配的に受光させる位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を受光させにくい位置（受光素子２４に近い位置）に配置される。発光素子２１と受光素子２４との最適な距離は、例えば、３．５ｍｍ以下である。発光素子２１が受光素子２４に近い位置に配置された場合には、発光素子２１が発光しているときに、脈波計測装置２の筐体と被検体１００とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
【００５７】
発光素子２３は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光させにくい位置であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を支配的に受光させる位置（受光素子２４から遠い位置）に配置される。発光素子２３と受光素子２４との最適な距離は、例えば、４．５ｍｍ以上である。発光素子２３が受光素子２４から遠い位置に配置された場合には、発光素子２３が発光しているときに、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ（生体内部で生じるノイズ）が支配的に受光される。
【００５８】
発光素子２２は、信号品質（ＡＣ／ＤＣ）が最も良好となるような最適な位置に配置される。しかし、発光素子２２がそのような位置に配置された場合には、受光素子２４では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、発光素子２１または発光素子２３が発光しているときに受光素子２４で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて、発光素子２２が発光しているときに受光素子２４で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。受光素子２４で受光される成分は以下の通りである。
【数１０】
0006786832.tif 000011
【数１１】
0006786832.tif 000012
【数１２】
0006786832.tif 000013
【００５９】
式（１０）においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、ｂ，ｃは非常に小さい値となる。式（１２）においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、ｇ，ｈは非常に小さい値となる。式（１１）においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式（１０），（１１），（１２）を行列式で表すと以下の式（１３）のようになる。
【数１３】
0006786832.tif 000014
【００６０】
式（１３）の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式（１４），（６），（７）のように表すと、式（１３）は、式（１４），（６），（７）により式（８）のように表される。よって、信号処理部１５は、式（９）に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分Ｓ、つまりは検出信号１５Ａを導出する。式(９)において、[M]-1は製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
【数１４】
0006786832.tif 000015
【００６１】
［効果］
次に、脈波計測装置２の効果について説明する。本実施の形態の脈波計測装置２では、受光素子２４からの距離が互いに異なる３つの発光素子２１，２２，２３が設けられている。これにより、例えば、発光素子２１が発光しているときに被検体１００の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ４（ｔ１）が得られる。また、例えば、発光素子２３が発光しているときに被検体１００の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ４（ｔ３）が得られる。また、例えば、発光素子２２が発光しているときに被検体１００の生体情報１５Ｂに関する信号成分と、被検体１００の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号ｄ４（ｔ２）が得られる。従って、これら３つの検出信号ｄ４（ｔ１），ｄ４（ｔ２），ｄ４（ｔ３）に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００６２】
また、本実施の形態の脈波計測装置２では、検出信号ｄ４（ｔ１）および検出信号ｄ４（ｔ３）に基づいて、検出信号ｄ４（ｔ２）からノイズ成分を減じることにより、検出信号１５Ａが導出される。これにより、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００６３】
また、本実施の形態の脈波計測装置２では、受光素子２４として、フォトダイオードが用いられている。従って、簡易な構成で、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００６４】
＜３．第３の実施の形態＞
次に、本開示の第３の実施の形態に係る脈波計測装置３（生体情報計測装置）について説明する。図１１は、本実施の形態の脈波計測装置３の平面構成の一例を表したものである。図１２は、図１１の脈波計測装置３の機能ブロックの一例を表したものである。
【００６５】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態において、受光素子１２の位置に受光部３１Ａが配置され、受光素子１３の位置に受光部３１Ｂが配置され、受光素子１４の位置に受光部３１Ｃが配置されている。さらに、受光部３１Ａ、受光部３１Ｂおよび受光部３１Ｃは、それぞれ、一列に並んだ複数の受光部によって構成された共通のラインセンサ３１における一部の受光部（１または複数の受光部）によって構成されている。
【００６６】
本実施の形態の脈波計測装置３では、第１の実施の形態と同様、発光素子１１からの距離が互いに異なる３つの受光部３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃが設けられている。これにより、例えば、受光部３１Ａにおいて、被検体１００の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ５（ｘ１）が得られる。また、例えば、受光部３１Ｃにおいて、被検体１００の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ５（ｘ３）が得られる。また、例えば、受光部３１Ｂにおいて、被検体１００の生体情報１５Ｂに関する信号成分と、被検体１００の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号ｄ５（ｘ２）が得られる。従って、これら３つの検出信号ｄ５（ｘ１），ｄ５（ｘ２），ｄ５（ｘ３）に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出することができる。例えば、上述の式（９）を用いた演算が行われる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００６７】
本実施の形態の脈波計測装置３において、信号処理部１５は、ラインセンサ３１に含まれる複数の受光部のうち、ラインセンサ３１で得られた１ライン分の検出信号ｄ５（ｘ）における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、第１受光部を含む複数の受光部を、受光部３１Ｂとして割り当ててもよい。このようにした場合には、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００６８】
＜４．第４の実施の形態＞
次に、本開示の第４の実施の形態に係る脈波計測装置４（生体情報計測装置）について説明する。図１３は、本実施の形態の脈波計測装置４の平面構成の一例を表したものである。図１４は、図１３の脈波計測装置４の機能ブロックの一例を表したものである。
【００６９】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態において、受光素子１２の位置に受光部４１Ａが配置され、受光素子１３の位置に受光部４１Ｂが配置され、受光素子１４の位置に受光部４１Ｃが配置されている。さらに、受光部４１Ａ、受光部４１Ｂおよび受光部４１Ｃは、それぞれ、行列状に並んだ複数の受光部によって構成された共通のイメージセンサ４１における一部の受光部（１または複数の受光部）によって構成されている。イメージセンサ４１は、例えば、ＣＣＤ（charge Coupled Device）イメージセンサや、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）イメージセンサである。
【００７０】
本実施の形態の脈波計測装置４では、第１の実施の形態と同様、発光素子１１からの距離が互いに異なる３つの受光部４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃが設けられている。これにより、例えば、受光部４１Ａにおいて、被検体１００の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ６（ｘ１，ｙ１）が得られる。また、例えば、受光部４１Ｃにおいて、被検体１００の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ６（ｘ３，ｙ３）が得られる。また、例えば、受光部４１Ｂにおいて、被検体１００の生体情報１５Ｂに関する信号成分と、被検体１００の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号ｄ６（ｘ２、ｙ２）が得られる。従って、これら３つの検出信号ｄ６（ｘ１，ｙ１），ｄ６（ｘ２、ｙ２），ｄ６（ｘ３，ｙ３）に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出することができる。
【００７１】
例えば、各受光素子４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃで受光される成分は以下の式（１５），（１６），（１７）となる。ここで、式（１５），（１６），（１７）を行列式で表すと式（１８）のようになる。式（１８）の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式（１９），（６），（７）のように表すと、式（１８）は、式（１９），（６），（７）により式（８）のように表される。よって、信号処理部１５は、式（９）に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分Ｓ、つまりは検出信号１５Ａを導出する。従って、本実施の形態においても、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【数１５】
0006786832.tif 000016
【数１６】
0006786832.tif 000017
【数１７】
0006786832.tif 000018
【数１８】
0006786832.tif 000019
【数１９】
0006786832.tif 000020
【００７２】
本実施の形態の脈波計測装置４において、信号処理部１５は、イメージセンサ４１に含まれる複数の受光部のうち、イメージセンサ４１で得られた１枚分の検出信号ｄ６（ｘ，ｙ）における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、第１受光部を含む複数の受光部を、受光部４１Ｂとして割り当ててもよい。このようにした場合には、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００７３】
＜５．第５の実施の形態＞
次に、本開示の第５の実施の形態に係る脈波計測装置５（生体情報計測装置）について説明する。図１５は、本実施の形態の脈波計測装置５の平面構成の一例を表したものである。図１６は、図１５の脈波計測装置５の機能ブロックの一例を表したものである。
【００７４】
本実施の形態では、上記第２の実施の形態において、発光素子２１，２２，２３の代わりに、各々の発光波長の互いに異なる発光素子５１，５２，５３が受光素子２４からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい３か所に配置されている。
【００７５】
脈波計測装置５は、被検体１００の生体情報の１つである脈波（脈拍）を検出する装置である。脈波計測装置５は、例えば、配線基板１０と、配線基板１０上に配置された３つの発光素子５１，５２，５３および１つの受光素子２４とを備えている。配線基板１０は、３つの発光素子５１，５２，５３および１つの受光素子２４を支持するとともに、３つの発光素子５１，５２，５３および１つの受光素子２４と電気的に接続されている。
【００７６】
３つの発光素子５１，５２，５３は、例えば、ＬＥＤやＬＤなどの半導体光源によって構成されている。３つの発光素子５１，５２，５３は、それぞれ、可視領域から赤外領域における所定の発光波長の光Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を発する。３つの発光素子５１，５２，５３は、配線基板１０の法線方向に成分を有する光Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を発する。これにより、脈波計測装置５が図３に示したように被検体１００の腕に取り付けられたときに、３つの発光素子５１，５２，５３は、被検体１００の腕に向かって光Ｌ５，Ｌ６，Ｌ７を発する。
【００７７】
３つの発光素子５１，５２，５３および１つの受光素子２４は、配線基板１０の一方の面上に配置（実装）されている。３つの発光素子５１，５２，５３は、配線基板１０上の受光素子２４から所定の方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）において、受光素子２４からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい３か所に配置されている。脈波計測装置５が腕に取り付けられる際には、配線基板１０、発光素子５１，５２，５３および受光素子２４等は、筐体２０内に設けられ、筐体２０にはベルト１９が取り付けられる。脈波計測装置５が腕に取り付けられたとき、３つの発光素子５１，５２，５３と、受光素子２４とが互いに対向する方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに筐体２０と腕との密着度の大きな変化が抑制され得る。
【００７８】
「所定の方向」とは、図中の線分ＬＮに沿った方向を意味するだけでない。「所定の方向」とは、例えば、観察者が配線基板１０の法線方向から受光素子２４を眺めたときに、受光素子２４の右側、受光素子２４の左側、受光素子２４の上側、または受光素子２４の下側といった、大まかな方角を含む概念である。従って、３つの発光素子５１，５２，５３は、例えば、図中の線分ＬＮと直交する線分上に配置されていてもよいし、受光素子２４から所定の方角と認識できる範囲内で図中の線分ＬＮから外れた位置に配置されていてもよい。
【００７９】
発光素子５１は、３つの発光素子５１，５２，５３のうち相対的に発光波長の短い発光素子（第１発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子５１から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ７（ｔ１）（第１検出信号）を出力する。発光素子５３は、３つの発光素子５１，５２，５３のうち相対的に発光波長の長い発光素子（第２発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子５３から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ７（ｔ３）（第２検出信号）を出力する。発光素子５２は、発光素子５１の発光波長と発光素子５３の発光波長との間の発光波長の発光素子（第３発光素子）である。受光素子２４は、被検体１００からの光（具体的には、発光素子５２から発せられた光のうち、被検体１００内で散乱された光）が入力されると、入力された光に応じた検出信号ｄ７（ｔ２）（第３検出信号）を出力する。
【００８０】
処理プログラム１６Ａは、被検体１００の生体情報（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍））を導出するための一連の手順をプロセッサ（信号処理部１５）に実行させるためのものである。処理プログラム１６Ａは、受光素子２４で時間的に順次、検出された３つの検出信号ｄ７（ｔ１），ｄ７（ｔ２），ｄ７（ｔ３）に基づく演算の手順を含んでいる。係数１６Ｂは、例えば、検出信号ｄ７（ｔ１）にかける係数ａ，ｂ，ｃと、検出信号ｄ７（ｔ２）にかける係数ｄ，ｅ，ｆと、検出信号ｄ７（ｔ３）にかける係数ｇ，ｈ，ｉとを含んでいる。係数ａ，ｂ，ｃは、検出信号ｄ７（ｔ１）の振幅を補正するものである。係数ｄ，ｅ，ｆは、検出信号ｄ７（ｔ２）の振幅を補正するものである。係数ｇ，ｈ，ｉは、検出信号ｄ７（ｔ３）の振幅を補正するものである。係数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉは、脈波計測装置５の工場出荷の際の校正で得られた値であってもよいし、脈波計測装置５の工場出荷後にユーザによって校正が実施されることにより得られた値であってもよい。
【００８１】
信号処理部１５は、例えば、ユーザからの指示に基づいて、処理プログラム１６Ａを記憶部１６から読み出し、読み出した内容を実行する。信号処理部１５は、被検体１００の生体情報１５Ｂ（具体的には、被検体１００の脈波（脈拍）に関する情報）を導出するための一連の手順を実行する。
【００８２】
信号処理部１５は、各発光素子５１，５２，５３を順次発光させるとともに、受光素子２４で時間的に順次、検出された３つの検出信号ｄ７（ｔ１），ｄ７（ｔ２），ｄ７（ｔ３）に基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出する。各発光素子５１，５２，５３を発光させる順番には、特に限定はないが、図１７には、各発光素子５１，５２，５３を発光波長の短い順に発光させたときの発光タイミングが例示されている。信号処理部１５は、さらに、導出した検出信号１５Ａに基づいて、検出信号１５Ａと相関を有する被検体１００の生体情報１５Ｂを導出する。信号処理部１５は、検出信号ｄ７（ｔ１）および検出信号ｄ７（ｔ３）に基づいて、検出信号ｄ７（ｔ２）からノイズ成分を減じることにより、検出信号１５Ａを導出する。
【００８３】
発光素子５２は、脈拍変動に影響を及ぼす毛細血管が多く存在する真皮で散乱された光を受光素子２４に支配的に受光させる発光波長であって、かつ信号品質が最も良好となるような発光波長に設定される。発光素子５２の発光波長は、例えば、５３０ｎｍである。
【００８４】
発光素子５１は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光素子２４に支配的に受光させる発光波長であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を受光させにくい発光波長（短い発光波長）に設定される。発光素子５１の発光波長は、例えば、４３０ｎｍである。発光素子５１の発光波長が短い発光波長に設定された場合には、受光素子２４では、脈波計測装置５の筐体と被検体１００とが位置ずれを起こした場合に発生する体表ノイズ(生体表面部分で生じるノイズ)が支配的に受光される。
【００８５】
発光素子５３は、表皮のみを通った光や表面反射した光を受光させにくい発光波長であって、かつ皮下組織など生体内部に到達した光を支配的に受光させる発光波長（長い発光波長）に設定される。発光素子５３の発光波長は、例えば、６３０ｎｍである。発光素子５３の発光波長が長い発光波長に設定された場合には、受光素子２４では、生体内部が動いたときに発生する体内ノイズ（生体内部で生じるノイズ）が支配的に受光される。
【００８６】
発光素子５２の発光波長は、信号品質（ＡＣ／ＤＣ）が最も良好となるような最適な値に設定される。しかし、発光素子５２の発光波長がそのような値に設定された場合には、受光素子２４では、体表ノイズおよび体内ノイズも同時に受光される。そのため、筐体と生体の位置ずれや生体内部の動きに伴ったノイズが発生した時に信号が劣化してしまう。そこで、発光素子５１または発光素子５３が発光しているときに受光素子２４で取得した体表ノイズ成分と体内ノイズ成分を用いて、発光素子５２が発光しているときに受光素子２４で取得した検出信号からノイズ成分を除去することによってノイズによる信号の劣化を低減する。受光素子２４で受光される成分は以下の通りである。
【数２０】
0006786832.tif 000021
【数２１】
0006786832.tif 000022
【数２２】
0006786832.tif 000023
【００８７】
式（２０）においては、体表ノイズ成分が支配的であるため、ｂ，ｃは非常に小さい値となる。式（２２）においては、体内ノイズ成分が支配的であるため、ｇ，ｈは非常に小さい値となる。式（２１）においては、どの成分も相当量存在する。ここで、式（２０），（２１），（２２）を行列式で表すと以下の式（２３）のようになる。
【数２３】
0006786832.tif 000024
【００８８】
式（２３）の左辺、右辺の各部分をそれぞれ式（２４），（６），（７）のように表すと、式（２３）は、式（２４），（６），（７）により式（８）のように表される。よって、信号処理部１５は、式（９）に示した行列演算を行うことにより、ノイズを低減した脈拍変動成分Ｓ、つまりは検出信号１５Ａを導出する。式(９)において、[M]-1は製品出荷時に固定であっても良いし、出荷後個人ごとに学習等を経て更新されてもよい。
【数２４】
0006786832.tif 000025
【００８９】
［効果］
次に、脈波計測装置５の効果について説明する。本実施の形態の脈波計測装置５では、各々の発光波長の互いに異なる発光素子５１，５２，５３が設けられている。これにより、例えば、発光素子５１が発光しているときに被検体１００の表皮で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ７（ｔ１）が得られる。また、例えば、発光素子５３が発光しているときに被検体１００の皮下組織で生じるノイズを多く含む検出信号ｄ７（ｔ３）が得られる。また、例えば、発光素子５２が発光しているときに被検体１００の生体情報１５Ｂに関する信号成分と、被検体１００の表皮および皮下組織で生じるノイズとを含む検出信号ｄ７（ｔ２）が得られる。従って、これら３つの検出信号ｄ７（ｔ１），ｄ７（ｔ２），ｄ７（ｔ３）に基づく演算を行うことにより、ノイズ成分の影響が低減された検出信号１５Ａを導出することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００９０】
＜６．第１および第２の実施の形態の変形例＞
次に、第１および第２の実施の形態の変形例について説明する。図１８は、図１の脈波計測装置１の平面構成の一変形例を表したものである。図１９は、図７の脈波計測装置２の平面構成の一変形例を表したものである。
【００９１】
図１８の脈波計測装置１は、４つ以上の（６つの）受光素子１２，１２，１３，１３，１４，１４を備えている。図１８の脈波計測装置１では、信号処理装置１５は、４つ以上の（６つの）受光素子１２，１２，１３，１３，１４，１４の中から選択した、一組の（３つの）受光素子１２，１３，１４で得られた検出信号ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づいて、生体情報１５Ｂを導出するようにしてもよい。
【００９２】
図１９の脈波計測装置２は、４つ以上の（６つの）発光素子２１，２１，２２，２２，２３，２３を備えている。図１９の脈波計測装置２では、信号処理装置１５は、４つ以上の（６つの）発光素子２１，２１，２２，２２，２３，２３の中から選択した、一組の（３つの）発光素子２１，２２，２３で得られた検出信号ｄ４（ｔ１），ｄ４（ｔ２），ｄ４（ｔ３）に基づいて、生体情報１５Ｂを導出するようにしてもよい。
【００９３】
図１８の脈波計測装置１では、４つ以上の（６つの）受光素子１２，１２，１３，１３，１４，１４の中から選択した、一組の（３つの）受光素子１２，１３，１４で得られた検出信号ｄ１，ｄ２，ｄ３に基づいて、生体情報１５Ｂが導出される。これにより、図１８の脈波計測装置１では、信号処理装置１５は、例えば、感度のより優れている方の組みから得られた生体情報１５Ｂを出力することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００９４】
図１９の脈波計測装置２では、４つ以上の（６つの）発光素子２１，２１，２２，２２，２３，２３の中から選択した、一組の（３つの）発光素子２１，２２，２３で得られた検出信号ｄ４（ｔ１），ｄ４（ｔ２），ｄ４（ｔ３）に基づいて、生体情報１５Ｂが導出される。これにより、図１９の脈波計測装置１では、信号処理装置１５は、例えば、感度のより優れている方の組みから得られた生体情報１５Ｂを出力することができる。従って、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００９５】
＜７．適用例＞
次に、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置１，２，３，４，５を腕時計などの電子機器に適用した例について説明する。図２０は、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置１，２，３，４，５を腕時計などの電子機器６に適用した例を表したものである。
【００９６】
電子機器６は、例えば、腕時計の筐体６１の背面（人体に触れる側の面）に、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置１，２，３，４又は５を備えている。筐体６１にはベルト６２が取り付けられている。このとき、３つの受光素子１２，１３，１４の配列方向、３つの発光素子２１，２２，２３の配列方向、およびラインセンサ３１の延在方向（例えば、図中の線分ＬＮと平行な方向）が腕の延在方向と平行もしくはほぼ平行となっていることが好ましい。このようにした場合には、腕を動かしたときに、脈波計測装置１，２，３，４，５と腕との密着度の大きな変化が抑制される。その結果、より精度の高いノイズ除去を行うことができる。
【００９７】
また、電子機器６では、上記各実施の形態およびそれらの変形例の脈波計測装置１，２，３，４，５が設けられているので、より精度の高いノイズ除去がなされた生体情報１５Ｂを利用することができる。
【００９８】
なお、本明細書中に記載された効果は、あくまで例示である。本開示の効果は、本明細書中に記載された効果に限定されるものではない。本開示が、本明細書中に記載された効果以外の効果を持っていてもよい。
【００９９】
また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、前記被検体からの光を受光する３つ以上の受光素子と、
３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第１受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第２受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち前記第１受光素子と前記第２受光素子との間にある第３受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
（２）
前記信号処理部は、前記第１検出信号および前記第２検出信号に基づいて、前記第３検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第４検出信号を導出する
（１）に記載の生体情報計測装置。
（３）
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
（１）に記載の生体情報計測装置。
（４）
各前記受光素子は、フォトダイオードである
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（５）
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子は、それぞれ、一列に並んだ複数の受光部によって構成された共通のラインセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（６）
前記信号処理部は、前記ラインセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記ラインセンサで得られた１ライン分の検出信号における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、前記第１受光部を含む複数の前記受光部を、前記第２受光素子として割り当てる
（５）に記載の生体情報計測装置。
（７）
前記第１受光素子、前記第２受光素子および前記第３受光素子は、それぞれ、行列状に並んだ複数の受光部によって構成された共通のイメージセンサにおける一部の前記受光部によって構成されている
（５）ないし（３）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（８）
前記信号処理部は、前記イメージセンサに含まれる複数の前記受光部のうち、前記イメージセンサで得られた１枚分の検出信号における信号ピーク値に対応する第１受光部、または、前記第１受光部を含む複数の前記受光部を、前記第２受光素子として割り当てる
（７）に記載の生体情報計測装置。
（９）
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、被検体に対して光を発する３つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第１発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第２発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子との間にある第３発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
（１０）
前記信号処理部は、前記第１検出信号および前記第２検出信号に基づいて、前記第３検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第４検出信号を導出する
（９）に記載の生体情報計測装置。
（１１）
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
（１０）に記載の生体情報計測装置。
（１２）
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも３か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する３つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第１発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第２発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち前記第１発光素子の発光波長と前記第２発光素子の発光波長との間の発光波長の第３発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を備えた
生体情報計測装置。
（１３）
前記信号処理部は、前記第１検出信号および前記第２検出信号に基づいて、前記第３検出信号から前記ノイズ成分を減じることにより、前記第４検出信号を導出する
（１２）に記載の生体情報計測装置。
（１４）
前記生体情報は、前記被検体の脈拍に関する情報である
（１２）に記載の生体情報計測装置。
（１５）
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体に対して光を発する発光素子と、
前記配線基板上の、前記発光素子から所定の方向において、前記発光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、前記被検体からの光を受光する３つ以上の受光素子と、
３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子寄りの第１受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち相対的に前記発光素子から離れた第２受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記受光素子のうち前記第１受光素子と前記第２受光素子との間にある第３受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
（１６）
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離がそれぞれ異なる少なくとも３か所に配置され、被検体に対して光を発する３つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子寄りの第１発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に前記受光素子から離れた第２発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち前記第１発光素子と前記第２発光素子との間にある第３発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
（１７）
生体情報計測装置を備え、
前記生体情報計測装置は、
配線基板上に配置され、被検体からの光を受光する受光素子と、
前記配線基板上の、前記受光素子から所定の方向において、前記受光素子からの距離が互いに等しいか、もしくは互いにほぼ等しい少なくとも３か所に配置され、各々の発光波長が互いに異なるとともに、被検体に対して光を発する３つ以上の発光素子と、
各前記発光素子を順次発光させるとともに、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の短い第１発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第１検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち相対的に発光波長の長い第２発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第２検出信号と、３つ以上の前記発光素子のうち前記第１発光素子の発光波長と前記第２発光素子の発光波長との間の発光波長の第３発光素子が発光しているときに前記受光素子で検出された第３検出信号とに基づく演算により、ノイズ成分の影響が低減された第４検出信号を導出したのち、前記第４検出信号に基づいて、前記第４検出信号と相関を有する前記被検体の生体情報を導出する信号処理部と
を有する
電子機器。
【０１００】
１，２，３，４，５…生体情報計測装置、６…電子機器、１０…配線基板、１１…発光素子、１２，１３，１４…受光素子、１５…信号処理回路、１６…記憶部、１６Ａ…処理プログラム、１６Ｂ…係数、１７…通信部、１８…表示部、１９…ベルト、２０…筐体、２１，２２，２３…発光素子、２４…受光素子、３１…ラインセンサ、３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ，４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ…受光部、４１…イメージセンサ、５１，５２，５３…発光素子、５４…受光素子、６１…筐体、６２…ベルト、１００…被検体、ＬＮ…線分。
【図１】
0006786832.tif 000026
【図２】
0006786832.tif 000027
【図３】
0006786832.tif 000028
【図４】
0006786832.tif 000029
【図５】
0006786832.tif 000030
【図６】
0006786832.tif 000031
【図７】
0006786832.tif 000032
【図８】
0006786832.tif 000033
【図９】
0006786832.tif 000034
【図１０】
0006786832.tif 000035
【図１１】
0006786832.tif 000036
【図１２】
0006786832.tif 000037
【図１３】
0006786832.tif 000038
【図１４】
0006786832.tif 000039
【図１５】
0006786832.tif 000040
【図１６】
0006786832.tif 000041
【図１７】
0006786832.tif 000042
【図１８】
0006786832.tif 000043
【図１９】
0006786832.tif 000044
【図２０】
0006786832.tif 000045