(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置に配置され、生体の表面に第１の光線を出射するように構成された第１の信号源と、
第２の位置に配置され、前記生体によって反射される、前記第１の光線に関連付けられた第１の信号を検出するように構成された第１の信号検出デバイスと、
第３の位置に配置され、前記生体によって反射される、前記第１の光線に関連付けられるが前記第１の信号とは異なる第２の信号を検出するように構成された第２の信号検出デバイスと、
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記生体の生体信号を判断するように構成されたプロセッサと、
を含み、
前記第１の位置と前記第２の位置との間の距離は、前記第１の位置と前記第３の位置との間の距離よりも大きく、
前記第１の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率は、前記前記第２の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率よりも大きく、
前記生体の表面に対し、前記第１の信号源によって出射される前記第１の光線は偏光である、装置。
【請求項２】
前記第１の信号はフォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）信号および前記生体の第１の動作信号を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第２の信号は前記生体の第２の動作信号を含む、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の位置と前記生体の表面との間の距離は、前記第３の位置と前記生体の表面との間の距離より小さい、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第４の位置に配置され、前記生体に第２の光線を出射するように構成された第２の信号源をさらに備える、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセッサは、前記生体の心拍数の情報を判断するように構成されている、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
第１の位置に配置され、生体の表面に第１の光線を出射するように構成された第１の信号源と、
第２の位置に配置され、前記生体の表面に第２の光線を出射するように構成された第２の信号源と、
第３の位置に配置され、前記生体によって反射される第１の信号および第２の信号を異なる時点で検出するように構成され、前記第１の信号は前記第１の光線と関連付けられており、前記第２の信号は前記第２の光線と関連付けられており、前記第１の信号は前記第２の信号と異なっている、第１の信号検出デバイスと、
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記生体の生体信号を判断するように構成されたプロセッサと、
を含み、
前記第１の位置と前記第３の位置との間の距離は、前記第２の位置と前記第３の位置との間の距離よりも大きく、
前記第１の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率は、前記第２の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率よりも大きい、
装置。
【請求項８】
前記第１の信号はＰＰＧ信号および前記生体の第１の動作信号を含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記第２の信号は前記生体の第２の動作信号を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第１の位置と前記生体の表面との間の距離は、前記第３の位置と前記生体の表面との間の距離より小さい、請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の位置と前記生体の表面との間の距離は、前記第３の位置と前記生体の表面との間の距離より大きい、請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
前記プロセッサは、前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記生体の心拍数の情報を得るように構成されている、請求項８に記載の装置。
【請求項１３】
生体の表面に第１の光線を出射する工程と、
前記生体によって反射された第１の信号を検出する工程と、
前記生体によって反射された第２の信号を検出する工程であって、前記第１の信号と前記第２の信号とは前記第１の光線と関連付けられており、前記第２の信号は前記第１の信号と異なっている、工程と、
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記生体の生体信号を判断する工程と、
を含み、
前記生体内における前記第１の信号の伝達距離は、前記生体内における前記第２の信号の伝達距離より大きく、
前記第１の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率は、前記前記第２の信号に含まれるバイタルサイン成分の比率よりも大きく、
前記生体の表面に対して出射される前記第１の光線は偏光である、方法。
【請求項１４】
前記第１の信号はＰＰＧ信号および前記生体の動作信号を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２の信号は前記生体の表面反射信号を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の信号における高散乱後方散乱光の強度は、前記第２の信号における高散乱後方散乱光の強度よりも大きい、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の信号と前記第２の信号とに基づいて、前記生体の心拍数の情報を得るステップを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１５年９月３０日に出願された中国特許出願第２０１５１０６５１３３４．Ｘ号に基づく優先権を主張する。この出願の全内容は、引用することにより本明細書の一部をなす。
【０００２】
［技術分野］
本開示は生体の生体信号（バイタルシグナル、バイタル信号）を測定するためのシステム及び方法に関し、より具体的には、運動状態における生体の心拍数信号（ハートレート信号）を測定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
心拍数は、バイタルサインパラメータの中でも非常に重要な生理学的指標である。心拍数を測定することにより、医学分野における内科的診断のための参考情報が提供される。心拍数は人間の動作中における身体への負荷の評価基準でもあるので、身体運動時に心拍数を検出することで、運動者が合理的に運動できるようにすることができる。運動中のエネルギー消費量は、心拍数のモニタから間接的に導くことができ、これにより、運動者の体重減少や体型作りをより効果的に行うための一助となることがある。さらに、心拍数の測定には複雑な器具や装置を必要とせず、また心拍数は連続的に監視するのに適している。したがって、心拍数データをリアルタイムで監視することには、広くかつ重要な価値がある。
【発明の概要】
【０００４】
本開示は生体信号を取得するための装置および方法を提供する。上記装置は、生体の表面に第１の光線を出射するように構成される第１の信号源（上記第１の光線は単色光でもよく、ある波長帯に属する光でもよく、特に限定されないが、上記単色光または波長帯に属する光には赤色光、黄色光、緑色光、青色光、青紫色光、赤外光、紫外光などが含まれる）、生体によって反射された第１の信号を検出するように構成された第１の信号検出デバイス（第１の信号検出デバイスは光電センサであってもよく、第１の信号は第１の光線と関係付けられている）、生体によって反射された第２の信号を検出するように構成された第２の信号検出デバイス（第２の信号検出デバイスは光電センサでもよく、第２の信号が第１の光線と関係付けられているが第１の信号とは異なる）、および第１の信号と第２の信号とに基づいて、生体の生体信号を判定するように構成されたプロセッサ、とを備えていてもよい。必須ではないが、第１の信号と第２の信号のノイズ情報に対するバイタルサイン情報の比は異なる。第１の信号源、第１の信号検出デバイス、および第２の信号検出デバイスは、生体の表面の上方に直線状に配置されていてもよく、異なる距離をおいて配置されていてもよい。
【０００５】
必須ではないが、上記生体の表面とは、特に限定されないが、皮膚などの生体の特定の組織または部位であってもよい。
【０００６】
必須ではないが、第１の光線は皮膚の表面に入射してもよく、皮膚の角質層と外表面とによって形成される界面によって直接反射されて、反射光を発してもよい。その反射光は動作の情報を含んでいてもよく、皮膚の表面で屈折した後に、皮膚組織である表皮および真皮に順次入射してもよく、皮膚組織によって散乱および吸収されて散乱光を発してもよい。その散乱光は動作の情報およびバイタルサインを含んでもよい。生体により反射される第１の信号および／または第２の信号には皮膚表面で反射された反射光および皮膚組織によって散乱された散乱光が含まれてもよい。
【０００７】
必須ではないが、第１の信号は、フォトプレチスモグラフ（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈ、ＰＰＧ；光電脈波）信号を含んでもよい。また、必須ではないが、第２の信号は生体の動きによって生じるノイズ情報を含んでもよい。
【０００８】
必須ではないが、第１の信号源と第１の信号検出デバイスとの間の距離は、第１の信号源と第２の信号検出デバイスとの間の距離より大きくてもよい。第１の信号検出デバイスと、生体の表面との間の距離は、第２の信号検出デバイスと生体の表面との間の距離より小さくてもよい。またその距離が違うことにより、光子（フォトン）を、異なる平均深さで皮膚組織の中へと浸透させ、第１の信号および第２の信号によってもたらされる、ノイズ情報に対するバイタルサインの比を異なるようにすることができる。
【０００９】
必須ではないが、上記装置は、生体の表面に第２の光線を発するための第２の信号源を含んでもよい。第１の信号源と第２の信号源とは同時に光線を出射してもよく、交互に光線を出射してもよい。また第１の信号源の光線の波長と第２の信号源の光線の波長は同じであってもよく、異なっていてもよい。第１の信号源と第１の信号検出デバイスとは第１のセンサを構成してもよく、第２の信号源と第２の信号検出デバイスとは第２のセンサを構成してもよい。
【００１０】
必須ではないが、第２の信号源と第２の信号検出デバイスとの間の距離は、第１の信号源と第１の信号検出デバイスとの間の距離より小さくてもよい。また距離が違うことにより、第１の光線と第２の光線とを異なる平均深さで皮膚組織の中へと浸透させて、第１の信号および第２の信号とによってもたらされるバイタルサイン成分の比を異なるようにすることができる。
【００１１】
必須ではないが、上記装置は、第２の信号検出デバイスと生体との間に配置されていてもよい、第２の信号の伝達方向を変えるための光学部品を含んでいてもよく、または第１の信号検出デバイスと生体との間に配置されていてもよい、第１の信号の伝達方向を変えるための光学部品を含んでもよい。必須ではないが、上記装置は、第２の信号検出デバイスと生体との間、および第１の信号検出デバイスと生体との間にそれぞれ配置されていてもよい、少なくとも２つの光学部品を含んでもよい。上記少なくとも２つの光学部品は同じであってもよく、異なっていてもよい。必須ではないが、更に、上記光学部品はレンズまたは導光体を含んでもよく、これらは光が皮膚に対してある角度で当たるように、第２の信号検出デバイスまたは第１の信号検出デバイスにより検出される信号の方向を変えるのに用いてもよい。特に限定されないが、レンズのタイプとしては、凹レンズ、凸レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、およびメニスカスレンズなどが含まれる。
【００１２】
必須ではないが、第１の光線は偏光であり、その偏光は、第１の信号源によって直接発生させてもよく、または第１の信号源と特定の光学部品との組み合わせによって発生させてもよい。
【００１３】
必須ではないが、装置は偏光デバイスを含んでもよい。その偏光デバイスは第２の信号検出デバイスと生体との間に配置される第１の偏光デバイスを含んでもよく、さらに第１の信号検出デバイスと生体との間に配置される第２の偏光デバイスを含んでもよく、さらに第１の信号源と生体との間に配置される第３の偏光デバイスを含んでもよい。必須ではないが、更に、上記偏光デバイスは、直線偏光を生成するための偏光子であってもよい。このとき、偏光子の偏光方向は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また必須ではないが、偏光方向が異なる場合、その方向は互いに垂直であってもよい。出射光が一定の条件を満たす直線偏光である場合、皮膚表面において反射される反射光もまた直線偏光であってもよい。また後方散乱光は非偏光であってもよい。偏光子の偏光方向を調整することによって、第１の信号および／または第２の信号は反射光と後方散乱光とを異なる比率で含んでもよい。この場合、第１の信号と第２の信号とにより運ばれるバイタルサイン成分の比率は異なる。
【００１４】
必須ではないが、上記装置は、生体で反射された反射信号を２つの部分に分割するためのビームスプリッタを１つ以上含むことができる。上記２つの部分とは、それぞれ、ビームスプリッタで反射される反射光およびビームスプリッタを透過する透過光であってもよい。ビームスプリッタによって反射された成分およびビームスプリッタを透過した成分は等しくてもよく、ビームスプリッタは皮膚上の同じ領域から第１の信号および第２の信号を取得し、相関関係を改善してもよい。更に好ましくは、ビームスプリッタは光を異なる偏光方向の偏光に分割するための偏光ビームスプリッタであってもよい。偏光子を有する偏光ビームスプリッタにより、センサ内で使用される偏光子の数を減らすことができる。
【００１５】
必須ではないが、第１の信号検出デバイスは第１の光線の法線の近傍に配置されていてもよい。このとき第１の信号検出デバイスにより検出される後方散乱光の強度はより大きくなる。更に好ましくは、第１の信号検出デバイスは第１の光線の法線方向に配置されていてもよい。このとき第１の信号検出デバイスにより検出される後方散乱光の強度は最も大きくなる。
【００１６】
必須ではないが、上記装置は処理モジュールを備えていてもよい。上記処理モジュールは、第１の信号および第２の信号に応じてバイタルサイン情報、例えば、特に限定されないが、心拍数の情報を取得してもよい。また上記処理モジュールは、特に限定されないが、例えばノイズ除去、信号解析、および信号特性化などの機能を備えていてもよい。
【００１７】
本開示はまた、バイタルサインを獲得するための別の装置を提供する。上記装置は、生体の表面に第１の光線を発するように構成された第１の信号源と、生体の表面に第２の光線を発するように構成された第２の信号源と、を備える。第１の信号源および第２の信号源は交互に光線を出射してもよく、同時に光線を出射してもよい。また第１の信号源の光線の波長と第２の信号源の光線の波長とは同じであってもよく、異なっていてもよい。上記装置はまた、生体によって反射される第１の信号および第２の信号を異なる時点で検出するように構成された第１の信号検出デバイスを備える。第１の信号検出デバイスは光電センサであってもよく、第１の信号は第１の光線と関連付けられていてもよく、第２の信号は第２の光線と関連付けられていてもよい。また第１の信号は第２の信号と異なってもよい。必須ではないが、第１の信号と第２の信号のノイズ情報に対するバイタルサイン情報の比は異なる。第１の信号源、第２の信号源、および第１の信号検出デバイスは、生体の表面の上方に直線状に配置されていてもよく、異なる距離をおいて配置されていてもよい。
【００１８】
必須ではないが、上記生体の表面は、特に限定されないが、皮膚などの生体の特定の組織または部位であってもよい。
【００１９】
必須ではないが、第１の光線および第２の光線は皮膚の表面に入射してもよく、皮膚の角質層と外表面とによって形成される界面によって直接反射されて反射光を発してもよい。またこの反射光は、動作の情報を含んでもよい。第１の光線および第２の光線は、皮膚表面によって屈折した後に皮膚組織である表皮および真皮に順次入ってもよく、皮膚組織によって散乱および吸収されて散乱光を発してもよい。この散乱光は動作の情報およびバイタルサインを含んでもよい。生体により反射される第１の信号および／または第２の信号には皮膚表面において反射される反射光、および皮膚組織によって散乱される散乱光が含まれてもよい。
【００２０】
必須ではないが、第１の信号は、ＰＰＧ信号を含んでいてもよい。さらに、必須ではないが、第２の信号は、生体の動作によって生じるノイズ情報を含んでいてもよい。
【００２１】
必須ではないが、第１の信号源と第１の信号検出デバイスとの間の距離は、第２の信号源と第１の信号検出デバイスとの間の距離より大きくてもよい。第１の信号源と生体の表面との間の距離は、第２の信号源と生体の表面との間の距離より小さくてもよい。また距離が違うことにより、光子を異なる平均深さで皮膚組織の中へ浸透させ、第１の信号と第２の信号とによってもたらされるバイタルサイン成分の比を異なるようにすることができる。
【００２２】
必須ではないが、上記装置は、第２の信号源と生体との間に配置されていてもよい、第２の信号の伝達方向を変えるための光学部品、または第１の信号源と生体との間に配置されていてもよい、第１の信号の伝達方向を変えるための光学部品を含んでいてもよい。また必須ではないが、装置は、第２の信号源と生体との間、および第１の信号源と生体との間にそれぞれ配置されていてもよい、少なくとも２つの光学部品を含んでもよい。上記少なくとも２つの光学部品は同じであってもよく、異なっていてもよい。また必須ではないが、上記光学部品は光が皮膚に対してある角度で当たるように、第２の信号源または第１の信号源により放出される光線の方向を変えるのに使用することができるレンズまたは導光体であってもよい。また特に限定されないが、上記レンズのタイプには、凹レンズ、凸レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、およびメニスカスレンズなどが含まれる。
【００２３】
必須ではないが、第１の光線および／または第２の光線は偏光であってもよい。その偏光は第１の信号源および／または第２の信号源によって直接発生させてもよく、第１の信号源と特定の光学部品との組み合わせ、および／または第２の信号源と特定の光学部品との組み合わせによって発生させてもよい。
【００２４】
必須ではないが、上記装置は偏光デバイスを含んでもよい。上記偏光デバイスは、第１の信号検出デバイスと生体との間に位置する第１の偏光デバイスを含んでもよく、第２の信号源と生体との間に位置する第２の偏光デバイスを含んでもよく、第１の信号源と生体の間に位置する第３の偏光デバイスを含んでもよい。必須ではないが、更に、偏光デバイスは、直線偏光を生成するための偏光子であってもよい。このとき、偏光子の偏光方向は同じであってもよく、異なっていてもよい。また必須ではないが、偏光方向が異なる場合、その方向は互いに垂直であってもよい。入射光が一定の条件を満たす直線偏光であるときに、皮膚表面において反射される反射光もまた直線偏光であってもよい。また後方散乱光は非偏光であってもよい。偏光子の偏光方向を調整することによって、第１の信号および／または第２の信号は反射光と後方散乱光とを異なる比率で含む。この場合、第１の信号および第２の信号により運ばれるバイタルサイン成分の比率が異なる。
【００２５】
必須ではないが、上記装置は、生体において反射された反射信号を２つの部分に分割するためのビームスプリッタを１つ以上含むことができる。上記２つの部分とは、それぞれ、ビームスプリッタによって反射された反射光およびビームスプリッタを透過する透過光であってもよい。ビームスプリッタによって反射された成分およびビームスプリッタを透過した成分は等しくてもよく、ビームスプリッタは第１の光線および第２の光線を生体の同じ領域に対して出射させ、相関関係を改善してもよい。更に好ましくは、ビームスプリッタは光を異なる偏光方向の偏光に分割するための偏光ビームスプリッタであってもよい。また偏光ビームスプリッタは偏光子を有しており、これによりセンサ内で使用される偏光子の数を減らすことができる。
【００２６】
必須ではないが、第１の信号検出デバイスは第１の光線の法線の近傍に配置されていてもよい。このとき第１の信号検出デバイスにより検出される後方散乱光の強度は大きくなる。更に好ましくは、第１の信号検出デバイスは第１の光線の法線方向に配置されており、このとき第１の信号検出デバイスにより検出される後方散乱光の強度は最も大きくなる。
【００２７】
必須ではないが、デバイスは処理モジュールを備えていてもよい。上記処理モジュールは、第１の信号および第２の信号に応じてバイタルサイン情報、例えば、特に限定されないが、心拍数の情報を取得してもよい。また上記処理モジュールは、特に限定されないが、例えばノイズ除去、信号解析、および信号特性化などの機能を備えていてもよい。
【００２８】
一方、本開示はバイタルサインを得るための方法を提供する。上記方法は、生体の表面に第１の光線を出射することと、生体によって反射された第１の信号を検出すること（上記第１の信号は光電センサにより検出されてもよい）と、生体により反射される第２の信号を検出すること（第２の信号は光電センサにより検出されてもよい）とを含んでもよい。第１の信号および第２の信号を検出する光学検出器は同じものであってもよく、異なっていてもよい。第１の信号と第２の信号とは第１の光線と関連付けられていてもよく、第１の信号は第２の信号と異なっていてもよい。必須ではないが、第１の信号と第２の信号のノイズ情報に対するバイタルサイン情報の比は異なる。
【００２９】
必須ではないが、生体の表面は、特に限定されないが、皮膚などの生体の特定の組織または部位であってもよい。
【００３０】
必須ではないが、第１の光線は皮膚表面に対し入射してもよく、皮膚の角質層と外表面とによって形成される界面によって直接反射されて反射光を発してもよい。この反射光は動作の情報を含んでもよい。また第１の光線は皮膚表面によって屈折された後に皮膚組織である表皮および真皮に順次入射してもよく、皮膚組織によって散乱および吸収され、散乱光を発してもよい。この散乱光は動作の情報およびバイタルサインを含んでもよい。生体により反射される第１の信号および／または第２の信号には皮膚表面において反射される反射光、および皮膚組織によって散乱される散乱光が含まれてもよい。
【００３１】
必須ではないが、第１の信号はＰＰＧ信号を含んでもよく、生体の動作によって生じるノイズ情報をさらに含んでもよい。
【００３２】
必須ではないが、皮膚組織内の第２の信号の伝達距離は、皮膚組織内の第１の信号の伝達距離より大きくてもよい。また距離が違うことにより、第１の信号と第２の信号とによって運ばれる、ノイズ情報に対するバイタルサイン情報の比を異なるようにすることができる。
【００３３】
必須ではないが、上記方法は、第１の信号源と生体との間に配置されてもよい、第１の信号の伝達方向を変えるための光学部品、または第２の信号源と生体との間に配置されてもよい、第２の信号の伝達方向を変えるための光学部品を用いてもよい。また必須ではないが、上記方法は、第１の信号源と生体との間、および第２の信号源と生体との間にそれぞれ配置されていてもよい、少なくとも２つの光学部品を含んでもよい。上記少なくとも２つの光学部品は同じものであってもよく、異なっていてもよい。また必須ではないが、更に、信号が皮膚に対してある角度で当たるように、第１の信号および第２の信号の方向を変えるのに使用することができるレンズまたは導光体を上記光学部品は含んでもよい。また特に限定されないが、上記レンズのタイプには、凹レンズ、凸レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、およびメニスカスレンズなどが含まれる。
【００３４】
必須ではないが、第１の信号および／または第２の信号は偏光であってもよい。その偏光は第１の信号源および／または第２の信号源によって直接発生させてもよく、第１の信号源と特定の光学部品との組み合わせ、および／または第２の信号源と特定の光学部品の組み合わせとによって発生させてもよい。
【００３５】
必須ではないが、上記装置は偏光デバイスを含んでもよい。上記偏光デバイスは、第１の信号を偏光させることができる第１の偏光デバイスを含んでもよく、かつ第２の信号を偏光させることができる第２の偏光デバイスを含んでもよい。必須ではないが、更に、偏光デバイスは、直線偏光を生成するための偏光子であってもよい。このとき、偏光子の偏光方向は同じあってもよいし、異なってもよい。また必須ではないが、偏光方向が異なる場合、その方向は互いに垂直であってもよい。入射光が一定の条件を満たす直線偏光であるときに、皮膚表面において反射される反射光もまた直線偏光であってもよい。また後方散乱光は非偏光であってもよい。また偏光子の偏光方向を調整することによって、第１の信号と第２の信号とにより運ばれるバイタルサイン要素の比率が異なる。
【００３６】
必須ではないが、第１の信号および第２の信号に応じてバイタルサイン情報、特に限定されないが、例えば心拍数の情報を取得してもよく、第１の信号と第２の信号とが直接入力信号として使用されてもよく、また処理された第１の信号と第２の信号とが入力信号として使用されてもよい。また、適応ノイズ除去アルゴリズムを適用して心拍数を得てもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】生体信号検出システムの適用例を示す図である。
【図２】本開示の一実施の形態に係る測定装置の概略図である。
【図３】本開示の一実施の形態に係る測定装置のフローチャートである。
【図４】本開示の一実施の形態に係る検出モジュールの概略図である。
【図５】本開示の一実施の形態に係る検出モジュールのフローチャートである。
【図６】本開示の一実施の形態に係る処理モジュールの概略図である。
【図７】本開示の一実施の形態に係る処理モジュールのフローチャートである。
【図８】本開示の一実施の形態に係る、適応フィルタリング法を用いたノイズ除去の概略図である。
【図９】本開示の一実施の形態に係る階層構造図および人間の皮膚組織の光学模型図である。
【図１０】光源の位置と検出器の位置との間の差を用いるセンサの概略図である。
【図１１】光の伝達方向を変えるためのレンズを用いるセンサの概略図である。
【図１２】光源の偏光特性を用いたセンサの概略図である。
【図１３】表面反射光と、後方散乱光と、検出角度との関係を示す図である。
【図１４】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１５】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１６】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１７ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１７ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１７ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１７ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１８ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１８ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１８ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１８ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１８ｅ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１９ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図１９ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２０ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２０ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２０ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２１ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２１ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２１ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｅ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｆ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｇ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｈ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２２ｉ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２３ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２３ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２４ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２４ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２５ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２５ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２５ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２５ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２６ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２６ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２６ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２６ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２６ｅ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２７ａ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２７ｂ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２７ｃ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【図２７ｄ】本開示の実施の形態の一部に係る、生体の生体信号を測定する装置の概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本願明細書におけるバイタルサイン検出装置および方法は様々な分野に適している。特に限定されないが、例えばそのような分野としては、例えば医療診断（例えば、心臓病、血液疾患、呼吸器疾患など）、メディカルケア（例えば、患者の集中治療、新生児医療など）、動作の監視（例えば、長距離走、短距離走、水泳、乗馬など）、健康の監視（虚弱体質の個人（または個体）の監視など）、動物の保護（例えば、希少野生動物の追跡による保護、ペットのケアと保全）、脂肪低減および身体作り（例えば、肥満者の減量、ボディービルダーの身体作り）などが挙げられる。
【００３９】
応用例についての上記説明は、単に特定の例を示したものに過ぎず、唯一の可能な実現例と解釈されるべきものではない。上記のバイタルサイン取得方法およびシステムの原則を理解した後に、原則から逸脱しない範囲で上記方法及びシステムが実現される応用分野の形態および細部において、様々な改変や変更を行うことができること、およびそのような改変や変更も本願明細書の範囲内に属することは当業者にとって明らかである。
【００４０】
本願明細書における生体信号検出装置は、生体の生体信号（例えば、心拍、血圧、血液中酸素濃度、心拍数、体温、ＨＲＶ、ＢＰＶ、脳波、人体から発せられる超低周波、呼吸、筋骨格の状態、血中グルコース濃度、血液脂質濃度、血液濃度、血小板数、身長、体重）を検出し、その信号を処理し、サーバまたは端末にその信号を送信してもよい。上記生体信号検出デバイスはまた、外部データ源により提供される履歴データと、リアルタイムで測定される生体信号データとを組み合わせることにより、適切な方法で、推奨される適切な動作に関する情報を得、かつ特性化を行ってもよい。生体信号検出デバイスは、生体上に衝突する光を発してもよく、その生体によって反射され、かつ散乱された光信号を検出してもよく、光信号が処理された後、その生体の生体信号を得てもよい。生体の動作や振動は測定された生体信号にノイズをもたらすことがあるため、複数の生体信号が得られ、異なる信号間での差に応じて特定のアルゴリズムを用いてノイズが除去されたバイタルサインが得られるものと考えられる。例えば、生体信号検出デバイスは二つ以上の信号を検出してもよく、対応するノイズ除去処理を実行して、より正確な生体信号を得てもよい。
【００４１】
本開示の実施の形態の技術的特徴をより明確に説明するために、実施の形態を説明するために必要な添付の図面について下記にて手短に説明する。以下の説明における図面は単に本開示の実施形態の一部に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を経なくてもこれらの図面に従って本開示の内容を他の類似のシナリオに適用できることは明らかである。文章における前後の関係から明らかであるか、または特に指示しない限り、同一の参照番号は同一の構造または操作を表す。
【００４２】
本願の明細書および請求の範囲において、特に文脈から明らかなように指示しない限り、単数で表されたものは単数のもののみならず、複数のものを含んでもよい。通常、「含む」、「含有する」、「備える」などの用語は、明記された操作および要素を含むことを意味するに過ぎないが、それらの操作および要素は排他的なものとして列挙したものではなく、方法や装置は他のステップや要素をさらに含んでもよい。
【００４３】
図１は生体信号検出システムの適用例を示す図である。生体信号検出システムの応用例には、生体の生体信号を検出すること、引き続き行われる、対応するバイタルサインパラメータを得るための処理を行うこと、バイタルサインパラメータを記憶し、表示することなどが含まれる。生体信号検出応用システムは、特に限定されないが、測定装置１０１、端末装置１０２、ネットワーク１０３、外部データ源１０４、およびサーバ１０５を含んでもよい。測定装置１０１、端末装置１０２、外部データ源１０４、およびサーバ１０５はネットワーク１０３を介して、全てが直接通信可能であってもよく、間接的かつ双方向的に通信可能であってもよい。
【００４４】
測定装置１０１は主に生体の生体信号を検出し、それを受け取るように構成されていてもよい。例えば、上記デバイスは動作中のユーザーの生体信号を検出してもよい。測定装置１０１は、医療用検出デバイスであってもよく、家庭用検出デバイスであってもよく、携帯用デバイスであってもよく、ウェアラブルデバイスであってもよい。例えば医療用検出デバイスとしては、血圧測定デバイス、心拍数測定デバイス、心電図モニタリングデバイスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。家庭用検出デバイスとしては、家庭用血圧計、家庭用心拍数測定計、家庭用ＥＣＧテスターなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。携帯用デバイスとしては、携帯用パルス酸素濃度計、携帯用心拍計、心拍数測機能を有するスポーツ用品（例えば、ボール、ラケット、クラブ、パドル、トレッドミル、自転車など）などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ウェアラブルデバイスとしては、腕時計、眼鏡、イヤホン、リストバンド、ベルト、ショルダストラップ、指輪、ネックレスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なお上記の説明は、測定装置１０１の可能な形態を述べたに過ぎず、この用途の範囲を制限するものではない。測定装置１０１は、他の形態（例えばマウス、全地球測位システム（ＧＰＳ）、マットレスなど）であってもよい。
【００４５】
端末装置１０２は、主に情報を表示するように構成されていてもよい。端末装置１０２は、パーソナル・コンピュータ、スマートテレビ、テレビ電話、モバイル機器（例えば携帯電話、タブレット型コンピュータ、スマートウォッチ）などであってもよく、またディスプレイ機能を有する他の装置（例えばＥＣＧモニタ、運動レコーダ）などであってもよい。端末装置１０２は、ローカル（例えば、スマートウォッチは測定装置であってもよく、そのディスプレイスクリーンは同時に端末装置として機能してもよい）であってもよく、リモートであってもよい。端末装置１０２が情報を表示する方法としては、デジタル方式、グラフィック方式、曲線−直線方式、言語での報知方式などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。端末装置１０２の情報表示は、リアルタイムであってもよく、非リアルタイムであってもよい。なお上記の説明は、端末装置１０２の可能な形態を述べたに過ぎず、この用途の範囲を制限するものではない。実施形態の一部において、測定装置１０１および端末装置１０２は、検出、情報の処理、および、情報の表示の機能を同時に備える同一の単一のデバイスであってもよい。
【００４６】
ネットワーク１０３は、測定装置１０１、端末装置１０２、外部データ源１０４、およびサーバ１０５の間の通信を行うために使用することができる。ネットワーク１０３は、単一のネットワークであってもよく、または様々なネットワークを含む複合ネットワークであってもよい。ネットワーク１０３は、ローカルエリアネットワーク、広域ネットワーク、またはパーソナルネットワークであってもよい。ネットワーク１０３は、無線（ワイヤレス）ネットワークまたは有線ネットワーク（例えば、電話網、テレビ網など）であってもよい。ネットワーク１０３は、例えば有線または無線のアクセスポイント、基地局、またはネットワークスイッチングポイントなどの、様々なネットワークアクセスポイントを含んでもよい。なお上記の説明は、端末装置１０２の可能な形態を述べたに過ぎず、この用途の範囲を制限するものではない。実施形態の一部において、測定装置１０１、端末装置１０２、外部データ源１０４、およびサーバ１０５の間の通信は有線であっても無線であってもよく、またデバイスのうち一部が有線方式で接続され、またその一部が無線方式で接続されてもよい。
【００４７】
外部データ源１０４は、様々な外部データを提供するように構成されていてもよい。外部データとは、測定装置１０１により検出されるデータと相互に関係がある、測定装置１０１により検出されるデータ以外の他の情報を意味する。外部データは、例えば氏名、ＩＤ番号、詳細な連絡先、住所、学歴、宗教的信念、緊急連絡先などの、個人または個体を識別するために有用な個人または個体の識別情報であってもよい。外部データは、個人または個体の医療記録情報、例えば、疾患の治療記録、薬物投与記録、身体検査記録などの個人または個体に関係する診療記録などであってもよい。外部データは、個人または個体の健康履歴を反映し得る個人または個体の健康記録情報、例えば心拍数の記録、血圧の記録、体重の記録、体脂肪率の記録などであってもよい。外部データは、個人または個体の生活記録情報、例えば朝食の献立、水の摂取量、果物の消費量、肉の摂取量などであってもよい。外部データは、例えば、ある行政区域内における児童の平均身長、新生児の平均体重、妊婦の出産平均年齢などの、特定のターゲットグループに対する様々な種類の統計的情報であってもよい。さらに外部データは、例えば、教科書、小論文、医学的製品のマニュアル、薬品マニュアルなどの、様々な過去に書かれた説明資料であってもよい。外部データ源１０４は、例えば病院のデータベース、動物病院の動物データベース、動物保護団体の動物情報データベースなどの様々なデータベースであってもよく、パーソナル・コンピュータ、携帯電話、またはライブラリであってもよい。上述の個人または個体には、人、ペット、希少動物、実験動物などが含まれるが、これらに限定されるものではない。またバイタルサインを有するすべての個人または個体を総じて指してもよい。なお上記の説明は、外部データ源１０４の可能な形態を述べたに過ぎず、この用途の範囲を制限するものではない。例えば、外部データは、あるユーザーに対して特定の類似点を有する群のバイタルサイン情報を含んでもよい。ここで本願明細書における特定の類似点には、性別、皮膚の色、年齢、身長、体重、健康状態、診療記録などを含むことができる。
【００４８】
サーバ１０５は、情報を格納するように構成される。サーバ１０５は、ローカルの記憶部であってもよく、例えば特に限定されないが、パーソナルクラウドおよびパブリッククラウドなどのクラウド型の記憶部であってもよい。サーバ１０５に格納される情報は、サーバ１０５により格納された情報であってもよく、測定装置１０１により伝達されるバイタルサイン情報でもよく、端末装置１０２により伝達される、処理された情報であってもよく、あるいは外部データ源１０４によって送信される個人または個体の記録情報であってもよい。なおサーバ１０５の上記の説明は、可能な実施形態の一部を述べたに過ぎず、対象の範囲を限定するものではない。実施形態の一部において、サーバ１０５は、端末装置１０２と一体化されていてもよく、また外部データ源１０４の機能を実行してもよい。
【００４９】
情報を検出した後、測定装置１０１はその情報をネットワーク１０３を介して、端末装置１０２、外部データ源１０４、およびサーバ１０５に伝達し、対応する後処理を行ってもよい。また測定装置１０１は、端末装置１０２、データ源１０４、およびサーバ１０５から様々な命令情報を検出してもよく、その後対応する情報を検出し、送信してもよい。端末装置１０２は、測定装置１０１により検出される情報を検出してもよく、要求情報を外部データ源１０４に送信してもよく、また外部データ源１０４によって送信される参照情報を、検出された情報と組み合わせてもよく、データ処理の後、適切な様式で情報を表示するか、あるいは処理された情報がサーバ１０５に格納されるようにサーバ１０５に対し処理された情報を送信してもよい。例えば、測定装置１０１は心拍数検出機能を備えたイヤホンであってもよく、そのイヤホンはランニング運動中のアスリートの心拍数信号を検出して、その心拍数信号を、パーソナル・コンピュータなどのサーバ１０５に送信してもよい。サーバ１０５は、要求情報を外部データ源１０４に発信し、ランニング時の心拍数履歴データ、ランニングの持続時間、ランニングペースに関係する個人データを送信するよう要求してもよい。サーバ１０５は検出したデータを処理してもよく、履歴データを用いた動きのアドバイス、例えば、現在の速度を維持せよ、あるいはスピードアップせよ、などのアドバイスを得てもよい。また、端末装置１０２（例えば、トレーナーのタブレット型コンピュータやイヤホン）にデータを送信し、イヤホンからの音声により、アスリートに対し動きのアドバイスを報知してもよい。
【００５０】
図２は本開示の一実施の形態に係る測定装置の概略図である。特に限定されないが、測定装置１０１は、実行モジュール２００、制御モジュール２０５、および電源モジュール２０６を主に含んでもよい。特に限定されないが、実行モジュール２００は、検出モジュール２０１、処理モジュール２０２、格納モジュール２０３、および出力モジュール２０４を更に含んでもよい。実行モジュール２００は、検出、処理、記憶、および出力の操作を実行するように主に構成されていてもよい。制御モジュール２０５は、実行モジュール２００の操作、および電源モジュール２０６の作動開始および作動停止を制御するように主に構成されていてもよい。電源モジュール２０６は、実行モジュール２００や制御モジュール２０５に電力を供給するように主に構成されていてもよい。実行モジュール２００、制御モジュール２０５、および電源モジュール２０６は、双方向に通信可能であってもよい。
【００５１】
実行モジュール２００の検出モジュール２０１は、生体の生体信号を検出して、受信するように主に構成されていてもよい。検出モジュール２０１によって検出される信号は、光電性手段（例えば、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ））を用いて検出してもよく、他の手段を用いて検出してもよい。信号を検出する手段は、連続的であってもよく、間隔を空けて配置されていてもよい。検出される信号は、単一の信号、または様々な信号を含む合成信号であってもよい。処理モジュール２０２は主に信号を処理するように構成されていてもよい。処理モジュール２０２による信号の処理には、ノイズ除去、信号解析、および信号特性化のうちの１つ以上が含まれるが、これらに限定されるものではない。処理モジュール２０２は、検出モジュール２０１により検出される情報を処理してもよく、格納モジュール２０３に格納された情報を処理してもよい。
【００５２】
処理モジュール２０２は必須であってもなくてもよく、図１のサーバ１０５または端末装置１０２に含まれていてもよい。格納モジュール２０３は、情報を格納するように主に構成されていてもよい。格納モジュール２０３は、電気エネルギー的手段（例えばＲＡＭ、ＲＯＭなど）を用いることにより情報を格納してもよく、磁気エネルギー的手段（例えばハードディスク、フロッピーディスク、磁気テープ、Ｕ−ディスクなど）を用いて情報を格納してもよく、電気光学的手段（例えば、ＣＤ、ＤＶＤ）を用いて情報を格納してもよく、光磁気的手段（例えば、光磁気ディスク）を用いて情報を格納してもよく、他の物理的手段（例えば、紙での保存）を用いて情報を格納してもよい。
【００５３】
格納モジュール２０３は、検出モジュール２０１により検出される情報を格納してもよく、処理モジュール２０２により処理された情報を格納してよい。格納モジュール２０３は必須でなくてもよく、格納機能は、図１のサーバ１０５または端末装置１０２によって実現されてもよい。出力モジュール２０４は、情報を出力するように主に構成されていてもよく、検出モジュール２０１によって検出された情報を出力するように主に構成されていてもよく、処理モジュール２０２によって処理された情報を出力するように主に構成されていてもよく、格納モジュール２０３内に格納された情報を出力するように主に構成されていてもよい。
【００５４】
出力モジュール２０４は、ネットワーク１０３を介して、上記情報をサーバ１０５、端末装置１０２、または外部データ源１０４に送信してもよい。出力モジュール２０４による信号出力は、数字、グラフィクス、音声、ビデオ、オーディオなどの形式であってもよい。出力は、リアルタイムであっても、非リアルタイムであってもよく、能動的に測定装置１０１によって出力されてもよく、あるいは他の外部デバイスにより要求情報が送信されたあと、出力されてもよい。出力モジュール２０４は、有線通信規格（例えば電話、テレビなど）をサポートしてもよく、無線通信規格（例えばブルートゥース（登録商標）、赤外線通信、ＲＦ通信、ＩＥＥＥ８０２．１１など）をサポートしてもよい。
【００５５】
制御モジュール２０５は、測定装置１０１の様々な制御操作を実行するように主に構成されていてもよい。制御モジュール２０５は、検出モジュール２０１の検出頻度、検出時間、検出手段などを制御してもよく、処理モジュール２０２の処理方法をも制御してもよい。また格納モジュール２０３の格納状態を制御してもよく、出力モジュール２０４の出力時間、出力方法などを制御してもよく、更に電源モジュール２０６（例えば機械操作、電気操作など）の作動開始および作動停止を制御してもよい。他のデバイス（例えば、サーバ１０５、外部データ源１０４、端末装置１０２および測定装置１０１）との間での要求および指令の情報の通信は、制御モジュール２０５により達成されてもよい。電源部２０６は、主に測定装置１０１への電力供給を担ってもよい。
【００５６】
電源モジュール２０６とは、一般的に電力を供給できるデバイスをいう。電源モジュール２０６は、燃料電池、乾電池、蓄電池、太陽電池、熱電式電池、バイオエネルギー電池などであってもよい。電源モジュール２０６は、例えばマイクロＵＳＢ、ミニＵＳＢ、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇなどの充電用インターフェースを含んでいてもよい。
【００５７】
図３は本開示の一実施の形態に係る測定装置のフローチャートである。ステップ３０１では生体信号を検出してもよい。検出される信号は、生体を直接測定することによって得られる信号、例えばＰＰＧ法を用いて測定される信号（ＰＰＧ信号ともいう）であってもよい。検出される信号は、ネットワーク１０３を介し外部データ源１０４から得られる外部データ、例えば、個人（個体）識別情報、健康管理手帳、私生活の記録などであってもよい。検出された信号は、更にネットワーク１０３を介してサーバ１０５から得られる情報、例えばサーバ１０５にアップロードされる履歴情報などであってもよい。ステップ３０１は、検出モジュール２０１により実行されてもよい。ステップ３０２において、検出された信号は解析し、処理してもよい。解析され処理された信号は、ステップ３０１において検出される信号であってもよく、要求が格納モジュール２０３に送信された後、格納モジュール２０３によって送信される信号であってもよい。信号の解析処理としては、ノイズ除去、信号解析および信号特性化などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。ステップ３０２は、処理モジュール２０２により実行されてもよい。ステップ３０３においては、上記情報を格納してもよい。格納されている情報は、ステップ３０１において検出される信号であってもよく、ステップ３０２において解析され処理された信号であってもよい。ステップ３０３は、格納モジュール２０３により実行されてもよい。ステップ３０４においては、信号を出力することができる。出力信号は、検出モジュール２０１による検出された検出信号であってもよく、処理モジュール２０２による処理された処理信号であってもよく、格納モジュール２０３によって格納された格納信号であってもよい。ステップ３０４は出力モジュール２０４により実行されてもよい。
【００５８】
図４は本開示の一実施の形態に係る検出モジュール２０１の概略図である。検出モジュール２０１は、必要な信号を検出するために主に用いることができる。検出モジュール２０１としては、発光素子４０１、感光素子４０２、駆動回路４０３、信号増幅器４０４、およびＡ／Ｄコンバータ４０５などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。発光素子４０１は生体に照射する光線を生じさせてもよい。発光素子４０１は熱放射線源であってもよく、または励起放射源（例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）など）であってもよい。発光素子４０１により発される光は、単一の波長または異なる波長を含んでいてもよく、また偏向されていても偏向されていなくてもよい。発光素子４０１の発光時間は固定されていてもよく、所定の時間間隔を有していていてもよい。感光素子４０２は、生体によって反射され、散乱される光を検出するために用いてもよく、また検出された光信号を電気信号に変換するために使用してもよい。感光素子４０２は、光導電デバイス（例えばフォトレジスタ）であってもよく、光起電力デバイス（例えばフォトダイオード、フォトトランジスタ、および光電管など）であってもよく、光学検出器であってもよい。駆動回路４０３は、発光素子４０１を駆動させ光を放出するのに用いてもよい。信号増幅器４０４は、感光素子４０２により伝達される電気信号を増幅してもよい。Ａ／Ｄコンバータ４０５は、検出された電気信号に対してアナログ−デジタル変換（Ａ／Ｄ転換）を行ってもよい。
【００５９】
図５は本開示の一実施の形態に係る検出モジュール２０１のフローチャートである。ステップ５０１においては、所望の信号を検出してもよい。ステップ５０１は、発光素子４０１および感光素子４０２が協働して実行してもよい。発光素子４０１はパラメータによって特定された光をまず生じさせてもよい。ここで上記パラメータは光の波長、光強度、位相、偏光の状態などであってもよい。光は生体に対し出射させてもよく、生体は光を反射したり、吸収したり、散乱したりしてもよい。感光素子４０２は、反射され、散乱された光を検出してもよく、光信号を電気信号に変換してもよい。ステップ５０２では、検出された信号を必要に応じて増幅してもよい。実施形態の一部において、検出された信号を必ずしも増幅する必要はなく、ステップ５０２を実施しなくてもよい。ステップ５０２は信号増幅器４０４により実行されてもよい。ステップ５０３においては、増幅信号に対してＡ／Ｄ転換を行ってもよい。検出された信号がアナログ信号であり、引き続き行われる処理モジュール２０２の処理および格納モジュール２０３の格納にはデジタル信号を必要とすることから、デジタル信号を得るためにアナログ−デジタル変換を行うことが必要である。ステップ５０３は、Ａ／Ｄコンバータ４０５により実行されてもよい。ステップ５０４においては、信号を出力してもよい。出力信号は、引き続き行われる処理のための処理モジュール２０２へ出力してもよく、格納のために格納モジュール２０３へ出力してもよく、また出力モジュール２０４へ出力してもよく、さらにサーバ１０５、端末装置１０２、または外部データ源１０４に送信されてもよい。
【００６０】
図６は、本開示の一実施形態による処理モジュール２０２の概略図である。処理モジュール２０２は、信号を解析して処理するために主に用いることができる。処理モジュール２０２は、特に限定されないが、ノイズ除去ユニット６０１、機能構成ユニット６０２、信号解析ユニット６０３、および信号特性化ユニット６０４を含んでもよい。ノイズ除去ユニット６０１は、検出モジュール２０１により検出された情報のノイズを取り除くことができる。検出モジュール２０１により検出された信号は相関関係を有する２つの信号であってもよく、その２つの信号は、ノイズ除去を必要とし、心拍数と無関係の信号（例えば人間の動作時の動きや振動による信号）を取り除く。機能構成ユニット６０２は、機能の構成を行ってもよく、構成される機能としては、心拍数の検出運動信号の検出、健康信号の検出などが挙げられるが、これに限定されるものではない。信号解析ユニット６０３は信号を解析してもよい。検出モジュール２０１は電気信号を伝達でき、電気信号に対し特定の解析を行った後、所望の生体信号を得てもよい。異なる機能構成によれば、信号解析ユニット６０３は、電気信号をパルス信号、心拍数信号、酸素消費量信号、脂肪消費量信号などに分解して解析するために用いることができる。解析された信号は、信号特性化ユニット６０４によって特性化することができる。特性化としては、デジタルによる特性化、曲線による特性化、グラフィックによる特性化、リアルタイム・スピーチによる特性化、ビデオによる特性化などが挙げられるが、これらに限定されない。
【００６１】
図７は本開示の一実施の形態に係る処理モジュール２０２のフローチャートである。ステップ７０１においては、検出された信号のノイズを取り除いて所望の電気信号を得てもよい。ノイズ除去処理としては、単一パラメータによる除去、複数のパラメータによる除去、ウェーブレット（さざなみ）解析、フーリエ変換、適応フィルタリング法などが挙げられるが、これに限定されるものではない。ステップ７０１は、ノイズ除去ユニット６０１により実行されてもよい。ステップ７０２においては、処理モジュール２０２の機能を構成してもよく、処理モジュール２０２により実行される処理機能を選択してもよい。ステップ７０２は、機能構成ユニット６０２により実行されてもよい。ステップ７０３において、電気信号を異なる機能構成に従って異なる信号に分解して解析してもよい。ステップ７０３は、信号解析ユニット６０３により実行されてもよい。ステップ７０４において、信号は特性化のニーズに応じて異なる形態の信号に特徴づけられる。ステップ７０４は、信号特性化ユニット６０４により実行されてもよい。機能が構成されたあと、ステップ７０１、ステップ７０２、ステップ７０３、およびステップ７０４は順次実行されてもよく、またはステップ７０２を最初に実行し、次いでステップ７０１、ステップ７０３、ステップ７０４を実行してもよい。
【００６２】
バイタルサインが検出されるときに、身体の動作によって信号の検出が妨げられる場合がある。したがって検出された信号は一定の量のノイズを含む。ノイズの除去手段には様々なものがある。例えば信号を検出するための特定の処理アルゴリズム従って、検出された単一の信号を補正する単一パラメータ除去法や、複数の信号を検出し、検出された信号のうちの１つ以上を基準信号として指定し、その基準信号に基づいて、特定のアルゴリズムによってノイズを除去するマルチパラメータ除去法等がある。実施形態の一部において、適応ノイズ除去の実施形態が図８に示される。Ｓ１およびＳ２は入力信号である。適応フィルタは信号を調整し補正するフィルタである。ミキサーは、入力信号に対して比較処理を行ってもよく、信号
【数１】
0006790084.tif 000002
を最終的に出力してもよい。その処理は以下のように表すことができる。
【００６３】
【数２】
0006790084.tif 000003
式中、ｗはフィルタの係数を示し、出力信号
【数３】
0006790084.tif 000004
に応じて自動的に調整されてもよい。ある実施の形態において、Ｓ１はバイタルサイン情報およびノイズ情報を含んでもよく、Ｓ２はバイタルサイン情報を含まずに、ノイズ情報を含んでもよい。別のある実施形態においては、Ｓ１はバイタルサイン情報およびノイズ情報を含んでもよく、Ｓ２もまたノイズ情報およびバイタルサイン情報を含んでもよい。しかしながら、Ｓ１およびＳ２におけるノイズ情報に対するバイタルサイン情報の比は異なり、適切なフィルタ係数ｗをフィードバックに従って解析することができる。そして、所望の信号が得られる。
【００６４】
ここで、本願明細書に記載されている入力信号は異なるタイプの信号を含んでもよい。例えば入力信号には、光信号、電気信号、磁気信号、音声信号、温度信号、変位信号等、またはそれらの組み合わせが含まれてもよい。入力信号は、受信端子で検出された信号（例えば、検出端子で検出された光信号、電気信号、磁気信号、音声信号、温度信号、変位信号など）であってもよく、受信端子で検出した信号に特定の処理を行った後に得られる信号（例えば、受信端子で光信号、電気信号、磁気信号、音声信号、温度信号、変位信号を検出した後に変換された光信号、電気信号、磁気信号、音声信号、温度信号、変位信号）であってもよい。受信端子は異なるタイプのセンサでもよくて、その例としては、特に限定されないが、光電センサ、変位センサ、加速度センサ、振動センサ、機械式センサ、温度センサ、気圧センサなどが挙げられる。光電センサタイプとしては、特に限定されないが、拡散反射型光電センサ、透過型光電センサ、距離型光電センサ、Ｕ字型光電センサ、光ファイバ光電センサなどが挙げられる。
【００６５】
なお適応ノイズ除去の実施の形態は単に本開示において使用される例示に過ぎず、上記の生体信号の検出およびノイズの除去の基本原則を理解した後に、その基本原則から逸脱しない範囲で実施形態の様式および詳細の様々な改変および変更を当業者であれば行うことができ、そのような改変や変更も本願明細書の範囲内に属することには留意されたい。例えば、入力信号としてはＳ１およびＳ２が挙げられるが、これに限定されるものではなく、２以上の入力信号を含むことができる。また各入力信号は１つ以上のセンサから検出される信号であってもよい。フィルタの上記係数ｗは、出力信号のネガティブフィードバックに従って得てもよく、他の出力信号のポジティブフィードバックに従って得てもよい。また入力信号の一部のネガティブフィードバックに従って得てもよく、入力信号の一部のポジティブフィードバックに従って得てもよい。フィルタの上記係数ｗは、システムの算出によって得てもよく、ユーザーによって設定されてもよく、外部の装置または有線若しくは無線を通じたデバイスから得てもよく、他の手段によって得てもよい。例えば、一日のうちでも時間が異なると人間のバイタルサインも変わるため、フィルタの対応する係数ｗは一日のうち異なる時間ごとに選択してもよい。また対応するパラメータｗは異なる日付、月または季節ごとに設定してもよい。
【００６６】
入力信号Ｓ１およびＳ２は、バイタルサイン情報およびノイズ情報の光信号を別々に含んでいてもよい。媒体（例えば、生体）内を光が進行した後、検出される光は媒体層の情報を保持していてもよい。光がある媒体（固体、気体、または液体）に出射される際、光の一部が媒体により反射されてもよく、また光の一部が媒体を透過するか、あるいは媒体により吸収されてもよい。光の反射、吸収、透過は、光が伝播する媒体の属性に左右される。図９に示すように、人間の皮膚組織を例とすると、人間の皮膚組織は表皮、真皮、皮下組織および皮膚付属器により形成されている。表皮は血管を含まず、表皮の厚みはそれが位置する場所によって変わり、大部分の表皮の厚みは約１００μｍである。真皮は、表皮と皮下組織との間に位置し、主に結合組織により形成され、外側から内部に向かって乳頭層と網状層とに分けられる。乳頭層には毛細血管が豊富に存在する。網状層は、主に真皮の基部に位置する多くの大きな血管を含む。
【００６７】
異なる構造の複数の層により形成される人の皮膚組織は、高散乱性の混沌とした媒体に匹敵する光学的性質を備える。特定の波長を有する光が人の皮膚に衝突すると、光の一部は皮膚表面により反射され、鏡面反射光が得られる。皮膚表面によって屈折したあと、光の他の部分は順次皮膚組織である表皮および真皮に入り、皮膚組織により散乱および吸収されて、最後に皮膚表面から離れ、後方散乱光が得られる。散乱理論によれば、後方散乱光は、弾道光子、蛇行光子、および拡散光子を含んでいてもよい。弾道光子および蛇行光子は、皮膚組織においてその少量が散乱および吸収された後、皮膚表面に戻る。散乱光のこの部分の侵入深さは小さく、通常真皮に到達しておらず、かろうじて皮膚の内部組織構造に関する情報をもたらす。拡散光子は、皮膚内で繰り返し散乱された後、再び皮膚の表面に戻る。散乱光のその部分は通常真皮に浸透し、皮膚の内部組織構造に関する情報（例えば、真皮内の大きな血管内での血流の増減など）をもたらす。偏光が人の皮膚に対し出射されると、鏡面反射光は同じ偏光特性を有する。散乱時間がより少ない弾道光子および蛇行光子は同じ偏光特徴を有するが、散在時間がより大きい拡散光子は偏向特性を有していなかった。本願明細書において、散乱回数がより少ない弾道光子および蛇行光子は低散乱後方散乱光といい、散乱回数がより多い拡散光子は高散乱後方散乱光という。また、鏡面反射光および低散乱後方散乱光は表面反射光という。本願明細書において、生体（例えば皮膚）によって反射された信号には、生体（例えば、皮膚）の表面での反射光が含まれ、生体組織によって散乱された散乱光を含んでもよく、皮膚での反射光と皮膚組織によって散乱された散乱光の両方を含んでもよい。実施形態の一部において、光信号の伝達および検出はＰＰＧセンサによって行ってもよく、ＰＰＧセンサは多くの光源および光学検出器を含んでもよい。特定の波長を有する光が生物学的組織を通過する際、人の皮膚（皮膚、脂肪、血液、筋肉など）は光を散乱し、吸収し、それにより検出される光の強度を減衰させる。光の伝達領域において動脈血管が脈動しているとき、または静脈が充填されているとき、血液の流れの増減により、血液による光の吸収量は変化する。皮膚に隣接した光学検出器は次のような変化を検出することができる。血管が満たされているときに、血液による光の吸収量は最大となり、検出器によって検出される、皮膚から飛び出す光の強度は最小となる。一方、血管が収縮するとき、血液による光の吸収量は最少となり、検出器によって検出される、皮膚から飛び出す光の強度は最大となる。したがってＰＰＧセンサは血管内の体積の変化によって形成される変動信号を追跡することができ、それによってバイタルサイン（特に限定されないが、脈波、心拍数、血圧など）に関連する情報を得ることができる。方程式（１）に記載されているノイズ除去の実施の形態によれば、脈波の測定は、１つ以上のＰＰＧセンサにより得られた異なる入力信号によって行ってもよい。例えば入力信号Ｓ１はＰＰＧ信号を含んでもよく、信号Ｓ２はＰＰＧ信号を含まない。別の例として、入力信号Ｓ１における、ノイズ信号に対するＰＰＧ信号の比は、信号Ｓ２におけるノイズ信号に対するＰＰＧ信号の比と異なる。
【００６８】
ＰＰＧ信号の上記のような検出法は、脈波の試験の例を挙げたものであり、唯一の方法を表している訳ではない。関連する原則を逸脱しない範囲で、実施形態の形式や内容を偏光してもよく、このような変化もまた本願明細書の範囲内であることは当業者にとって明らかであろう。例えば、バイタルサインの検出は脈波の検出に限られず、血圧、血液酸素飽和度、心拍の変動、心雑音などの検出のうち１つ以上を組み合わせてもよい。特に限定されないが、入力信号に含まれるバイタルサイン情報には、生体における様々な生理的パラメータの測定が含まれ、例えば、特に限定されないが、身長、体重、肺活量、心臓鼓動パラメータ、血糖値、血液粘度測定、血管拡張圧、血管収縮、血流パラメータの決定、ＰＰＧ信号の山と谷、ＥＣＧ信号の山と谷、脈拍数、心拍数、血中脂質レベル、血管の色、皮膚の色、脳波の周波数、胃腸の動き、肝胆嚢臓器の形態、胃腸管系粘膜パラメータ、抗体含有量、バイオ酵素含有量、などのうち１以上であってもよい。
【００６９】
信号のモードを検出する際の変化、例えば、特に限定されないが、信号検出デバイスの校正における変化により、様々なバイタルサイン情報およびノイズ情報を含む入力信号Ｓ１およびＳ２を得ることができる。実施形態の一部において、入力信号Ｓ１およびＳ２は、皮膚の組織構造へと浸透する光の深さと関係がある。例えば、皮膚内に浸透する光の深さがより深い場合、光が伝達される領域には血管が存在している可能性があり、入力信号はＰＰＧ信号を含む可能性がある。これに対し、皮膚内に浸透する光の深さがより浅い場合、光が伝達される領域には血管が存在しない可能性があり、この場合入力信号はＰＰＧ信号を含まないか、または入力信号はほとんどＰＰＧ信号を含まない可能性がある。皮膚組織の構造および光学的モデルによれば、組織内に浸透する光の平均深さは、光源と検出器との間の距離と関係がある。例えば、光源と検出器との間の距離が相対的に小さい場合、皮膚内に浸透する光の平均深さはより浅く、媒体の深い部分に関する情報はより少ない量しか運ばれない。一方、光源と検出器との間の距離が比較的大きい場合、皮膚内に浸透する光の平均深さはより深く、媒体の深い部分に関する情報がより多く運ばれる。皮膚組織において、皮膚内に浸透する光の平均深さがより深い場合、より多くのバイタルサイン情報（例えば、ＰＰＧ信号）が検出される。光源の位置と、検出器の位置との差を利用すると、脈波成分の比率が異なる信号が得られることがある。
【００７０】
図１０は、光源の位置と検出器の位置との差を利用するセンサの概略図である。センサは、１つの光学検出器と２つの光源とを含むことができる。光学検出器は、特定の波長を有する光信号を検出することができる装置であってもよく、光信号の情報を読み取る装置（例えば光電センサ）などであってもよい。本願明細書において、光源は、単一の波長を有する光のみを含んでいてもよく、ある波長帯内の光を含んでいてもよい。例えば、波長７００ｎｍ若しくは他の波長を有する光、または波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲の光もしくは他の波長帯の光を含んでもよい。本願明細書において、上記光は例えば、特に限定されないが、赤色光、黄色光、青色光、緑色光、青紫色光などの可視範囲の光であってもよく、また例えば赤外光や紫外光などの非可視光であってもよい。光学検出器、光源１、および光源２は全て皮膚と近接していてもよく、好ましくは光学検出器、光源１、および光源２は直線状に配置されていてもよい。光源１および光源２は光学検出器から見て同じ側に位置していてもよく、光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器の間の距離は相対的に小さいのが好ましい。光源１と光学検出器との間の距離は、光源２と光学検出器との間の距離より大きい。作動中、光源１と光源２とは、交互に光線を出射してもよく、同時に光線を出射してもよい。光源１および光源２の強度を調整してもよく、例えば光源の強度は、周囲の明るさや外部の光の強度に応じて自動的に調整されてもよく、光学検出器により検出される光信号の強度に応じてフィードバックされてもよく、外からの入力に応じてさらに調整されてもよい。光源１と光源２の出射光の波長は同じであってもよく、異なってもよい。２つの光源により出射される光線が皮膚に達したあと、光源１および光源２から光学検出器までの距離が異なるので、光源１および光源２により出射される光線の、皮膚組織への平均浸透深さは異なる。またバイタルサイン（例えば、脈波）成分の信号（例えば、ＰＰＧ信号）の比率は異なる。例えば、光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源１により出射される光線の、皮膚組織への平均浸透深さはより深く、皮膚への作用後、光源１によって出射された光線の散乱光信号によって運ばれるバイタルサイン（例えば脈波）成分の信号の比率はより大きい。光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さく、光源２により出射される光線の、皮膚組織への平均浸透深さはより浅く、皮膚への作用後、光源２によって出射された光線の散乱光信号によって運ばれる脈波成分の信号の比率はより小さい。動作の情報、および異なる比率のバイタルサイン情報を運ぶ光線は光学検出器により検出され、検出される信号はそれぞれＩ１およびＩ２として表される光電性信号１および光電性信号２である。また検出される光電性信号１および光電性信号２は図８の入力信号Ｓ１およびＳ２として直接取得されてもよく、また特定の処理および変換の後、入力信号Ｓ１およびＳ２として取得されてもよい。
【００７１】
上記説明は単に本開示の特定の実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記の実施の形態に限られない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の本実施の形態を改変および変更することができ、またそのような改変や変更は本開示の保護範囲にある。
【００７２】
例えば、センサの構成部品として、１つの光学検出器と２つの光源、または２つの光学検出器と１つの光源、または２つの光学検出器と２つの光源（例えばセンサ１は、光源１と光学検出器１とを含み、センサ２は光源２と光学検出器２とを含む）、または任意の数の光学検出器と任意の数の光源との組み合わせを含んでもよい。
【００７３】
別の例としては、センサの構成部品は皮膚の表面と近接するように制限され、皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されている。また１つ以上の光源および１つ以上の検出器が皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されている。各光源と皮膚との間の距離、および各光学検出器と皮膚との間の距離は同じであってもよく、異なっていてもよい。また各光源と皮膚との間の距離は、各光学検出器と皮膚との間の距離と同じであってもよく、異なってもよい。センサの構成部品のうち１つ以上またはその全てが皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されている場合、センサの構成部品と皮膚との間の距離が２〜１０ｍｍであるのが好ましく、センサの構成部品と皮膚との間の直線距離が７ｍｍであるのがより好ましい。
【００７４】
別の例として、構成部品が２つの光学検出器と１つの光源とを含む場合、光源と光学検出器１との間の距離は、光源と光学検出器２との間の距離よりも大きくてもよい。光源と光学検出器１との間の距離は５ｍｍより大きいのが好ましく、光源と光学検出器２との間の距離は５ｍｍ未満であるのが好ましい。より好ましくは、光源と光学検出器１との間の距離は８ｍｍより大きいのが好ましい。構成部品が２つの光学検出器と２つの光源とを含む場合、光源１と光学検出器１との間の距離は、光源２と光学検出器２との間の距離よりも大きくてもよい。光源１と光学検出器１との間の距離は５ｍｍより大きいのが好ましく、光源２と光学検出器２との間の距離は５ｍｍ未満であるのが好ましい。より好ましくは、光源１と光学検出器１との間の距離は８ｍｍより大きいのが好ましい。
【００７５】
別の例として、光学検出器と光源間の相対的な位置は異なっていてもよい。例えば、構成部品が１つの光学検出器および２つの光源を含む場合、２つの光源は両方とも検出器の一方の側に配置されていてもよく、また２つの光源は検出器から見て互いに反対側にそれぞれ配置されていてもよい。上記構成部品が２つの光学検出器と１つの光源を含む場合、２つの光学検出器は光源から見て同じ側にあってもよく、また２つの光学検出器は光源から見て互いに反対側に位置していてもよい。構成部品が２つの光学検出器と２つの光源とを含む場合、光学検出器と光源との間の相対位置は、２つの光源の間に光学検出器１および光学検出器２とが配置されている、または２つの光源から見て互いに反対側にそれぞれ別々に光源１と光源２とが配置されている、または２つの光源の一方の側に光学検出器１と光学検出器２が両方とも配置されている、または２つの光源の一方の側に光学検出器１が配置され、２つの光源の間に光学検出器２が配置されている、という態様のいずれであってもよい。上記構成部品が任意の数の光学検出器と任意の数の光源とを含む場合、実際の応用例に従って光学検出器と光源との間の相対的な位置を決定することができる。
【００７６】
上述の例は、本開示の図１０に関連して述べた実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記変形例に限定されない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の変形例を組み合わせることができ、また上記変形例は本開示の保護範囲内にある。
【００７７】
皮膚に入射する、または皮膚から離脱する光の角度を変更することにより、皮膚組織に浸透する光の平均距離もまた変わり、それにより異なる生体信号を特徴づける入力信号Ｓ１およびＳ２を得る。図１１は本開示に係る、光の伝達方向を変えるためのレンズを用いるセンサの概略図である。センサは、１つの光学検出器と、２つの光源と、１つのレンズとを含んでもよい。光源１は皮膚と近接していてもよく、光学検出器は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されていてもよく、レンズは光源２と皮膚との間に配置されていてもよい。また光源１と光源２とは、光学検出器から見て同じ側に配置されていてもよい。レンズは光源２により出射される光線の方向を変えるために用いられてもよく、そのため光は皮膚に対してある角度で当たる。上記角度は、例えば、０°〜１８０°の間のいずれの角度であってもよい。レンズの種類としては、特に限定されないが、凹レンズ、凸レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ、メニスカスレンズ、または光の方向を変更するための他のデバイス、例えば特定の形状を有する導光体またはプリズムなど（特に限定されないが、例えば三角プリズムなど）などが挙げられる。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器の間の距離は相対的に小さい。２つの光源および光学検出器が作動する場合、光源１および光源２は交互に光線を出射してもよく、同時に光線を出射してもよい。光源１および光源２の出射光の波長は同じであってもよく、異なってもよい。２つの光源により出射される光線が皮膚に達したあと、光源１および光源２から光学検出器までの距離が異なり、皮膚に浸透する光の角度が異なるので、光源１および光源２により出射される光線の、皮膚組織への平均浸透深さは異なり、また信号によって運ばれるバイタルサイン成分の信号の比率は異なる。例えば、光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、皮膚に入射する光の入射角はより大きく、それにより光源１によって出射された光線の、皮膚組織への浸透深さはより大きく、また皮膚に作用した後の、光源１によって出射された光線の散乱光信号によって運ばれる脈波成分の信号の比率はより大きい。光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さく、皮膚に入射する光の入射角はより小さく、それにより光源２によって出射された光線の、皮膚組織への浸透深さはより小さく、また皮膚に作用した後、光源２によって出射された光線の散乱光信号によって運ばれる脈波成分の信号の比率はより小さい。動作の情報、および異なる比率の脈波情報を運ぶ光線は光学検出器により検出され、検出される信号はそれぞれＩ１およびＩ２として表される光電性信号１および光電性信号２である。Ｉ１およびＩ２を、処理される信号および基準信号としてそれぞれ用いることができる。また図８に関連して記載されている適応ノイズ除去アルゴリズムによって、人為的な動きは除去される。
【００７８】
上記説明は単に本開示の特定の実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記の実施の形態に限られない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の本実施の形態を改変および変更することができ、またそのような改変や変更は本開示の保護範囲にある。
【００７９】
例えば、センサの構成部品は、１つ以上のレンズ（または光の方向を変えるための他のデバイス）を含んでもよい。例えば、レンズ（または光の方向を変えるための他の類似のデバイス）は、すべての光学検出器と皮膚との間に配置されていてもよく、光学検出器の一部と皮膚との間に配置されていてもよく、すべての光源と皮膚との間に配置されていてもよい。また光源の一部と皮膚の上に配置されていてもよく、光学検出器と皮膚の上にのみ配置されていてもよく、また光源と検出器との間にのみ配置されていてもよい。好ましくは、各光学検出器と皮膚の間ごとに異なるタイプのレンズ（または光の方向を変えるための他の類似のデバイス）が採用されてもよく、また各光源と皮膚との間ごとに異なるタイプのレンズが採用されてもよい。信号の検出モードは、光源の偏向特性によって変えてもよい。光源が皮膚に光を照射した後、光は皮膚の表面で反射され、その残りの部分が組織の中へと伝達され、入射し、光のその部分は組織内で散乱され、組織によって吸収される。複数回にわたる散乱および吸収の後、光の一部は後方に散乱される光として皮膚から離れ、光のその部分が後方散乱光となる。光のその部分は下部組織の豊富な情報を運び、皮膚表面において反射される反射光と混合されて、反射光を形成する。皮膚表面での反射光および後方散乱光は、異なる偏向特性を有する。例えば、入射光が一定の条件を満たす直線偏光であるときに、皮膚表面での反射光もまた直線偏光であってもよく、組織に入り込む後方散乱光は、何度も散乱されるうちに偏向特性を基本的に失ってもよい。したがって、皮膚の表面において反射された光と後方散乱光の偏向特性が異なることによって少なくとも２つの異なる信号を得ることができる。
【００８０】
図１２は本開示に係る光源の偏向特性を用いたセンサの概略図である。センサは、直線偏光を生じさせることができる１つの光源と、異なる偏光特徴を有する光を検出することができる２つの光学検出器とを含んでいてもよい。光源の直線偏光の偏光方向は、入射面に対して垂直な方向であってもよく、入射面に対して平行な方向であってもよく、または入射面に対してある角度の方向であってもよい。光源および光学検出器は、全て皮膚からある距離をおいて配置されていてもよく、全て皮膚表面と近接していてもよい。２台の検出器の間の距離は比較的小さくてもよい。センサが作動する場合、光源が光を出射する間、光学検出器１および光学検出器２は信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光電性信号１および光電性信号２はそれぞれ、生体の表面で反射された光、および生体において散乱された高散乱後方散乱光を含む。光源および光学検出器が皮膚からある距離をおいて配置される場合、光学検出器は皮膚表面において反射された表面反射光と、低散乱後方散乱光と、高散乱後方散乱光とを検出することができる。表面反射光もなお直線偏光である場合、高散乱後方散乱光は偏向されていない光であり、光電性信号１および光電性信号２に含まれる、表面で反射された反射光の成分および高散乱後方散乱光成分は異なる特性を有する。光源および光学検出器が皮膚に近接する場合、光学検出器は皮膚表面での散乱光を検出することなく、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光とを検出することができる。低散乱後方散乱光がまだなお直線偏光であり、高散乱後方散乱光が偏光でないことから、光電性信号１および光電性信号２に含まれる低散乱後方散乱光成分と高散乱後方散乱光成分とは異なる特徴を有する。表面反射光および高散乱後方散乱光の強度の値は、表面反射光および複数の後方散乱光の異なる特性に従って決定することができる。人為的な動きは、決定された値に基づいて、適応フィルタリングアルゴリズムによって除去してもよい。上記説明は単に本開示の特定の実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記の実施の形態に限られない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の本実施の形態を改変および変更することができ、またそのような改変や変更は本開示の保護範囲にある。
【００８１】
例えば、センサの構成部品は１つの光学検出器と２つの光源とを含んでいてもよく、２つの光学検出器と１つの光源とを含んでいてもよく、２つの光学検出器と２つの光源とを含んでいてもよい（例えば、センサ１は光源１と光学検出器１とを含み、センサ２は光源２と光学検出器２とを含む）、または任意の数の光学検出器と任意の数の光源との組み合わせを含んでいてもよい。
【００８２】
例えば、光源の偏光特性を用いたセンサの構成部品としては、１つ以上の光源、および１つ以上の光学検出器が挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、直接偏光を生成することができる光源（例えばレーザ）を使用することができ、そして偏光子は、偏光を生成するための光源上に配置される。例えば、偏光子はすべての光学検出器または光学検出器の一部の上に配置されてもよく、同じ偏光子を異なる光学検出器上に配置してもよい。また異なる偏光子を異なる光学検出器上に配置してもよい（例えば、偏光方向が各々に対して垂直である直線偏光子を配置してよい）。偏光子はすべての光源または光源の一部の上に配置されてもよく、同一の偏光子を異なる光源上に配置してもよい。また異なる偏光子を異なる光源上に配置してもよい（例えば、偏光方向が各々に対して垂直である直線偏光子を配置してよい）。偏光子のタイプは直線偏光子に限られず、円偏光子、楕円偏光子などであってもよい。
【００８３】
光学検出器により検出される光信号に含まれるバイタルサインの情報は、生体の表面に衝突する光の角度とも関連がある。例えば、皮膚表面において反射される反射光および皮膚の表面で散乱される後方散乱光は検出角度と関係がある。後方散乱光の光強度分布特性は入射角度とは関係がなく、入射角度が異なる場合、検出角度が９０°のとき、後方散乱光のエネルギーが最大となる。屈折率が異なるために生じる表面反射光の光強度分布の空間形状はスピンドル形状であり、表面反射光のエネルギーは理論的な鏡面反射領域において最大に達し、検出角度がさらに増加する（または減少する）に連れて、その検出エネルギーは減少する。図１３は、皮膚の表面で反射される表面反射光と、後方散乱光と、検出角度との間の関係を示す図である。図１３に示すように、入射角が異なる場合、例えば０°、２０°、および４０°である場合、検出角度が約９０°であれば、後方散乱光の強度は実質的に同一である。図１４は、皮膚の表面で反射される表面反射光と、後方散乱光と、検出角度との関係を用いたセンサの概略図である。センサは、２つの光学検出器と１つの光源とを含むことができる。光源と、２つの光学検出器とは、全て皮膚表面からある距離をおいて配置されていてもよく、２つの光学検出器の間の距離は比較的小さくてもよい。また２つの光学検出器はある距離をおいて配置されていてもよい。皮膚表面を中間の界面とすると、光源によって出射される光の入射角はθであってもよい。ここでθの値は０°〜９０°の範囲内である。光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置されていてもよい。また法線と、光学検出器１を入射点と結ぶ直線との間に形成される角度がθであってもよい。光学検出器２は、入射光の法線の近傍、すなわち入射光の法線により近い領域に配置されていてもよい。光学検出器２と皮膚界面との間の角度は６０°〜１２０°の範囲内であるのが好ましく、光学検出器２と皮膚表面との間の角度は８０°〜１００°の範囲内であるのがより好ましい。より好ましくは、光学検出器２と皮膚表面の間の角度は９０°、すなわち、光学検出器２は、入射光の法線のちょうど上方に配置されているのがより好ましい。光源および光学検出器が作動するときに、光源により出射される光線は皮膚に達し、光の一部は皮膚表面により反射されて、皮膚表面において反射された反射光を形成し、また光の一部は皮膚の表皮および／または真皮を透過して後方散乱光を形成する。光学検出器１および光学検出器２は、それぞれ、光源が光を出射している間信号を検出してもよく、その際、交互に信号を検出してもよく、同時に信号を検出してもよい。検出される信号は、Ｉ１およびＩ２として表される光電性信号１および光電性信号２である。光学検出器１は最も強い表面反射光の方向に配置されることから、光電検出器１により検出される光電性信号１における皮膚表面での反射光の成分はより大きい。光学検出器２は最も強い後方散乱光の方向に配置されることから、光学検出器２により検出される光電性信号２の後方散乱光成分はより大きい。光電性信号１と光電性信号２とがＩ１およびＩ２として表されるので、Ｉ１およびＩ２が入力信号Ｓ１およびＳ２となる。また人為的な動きは、図８に関連付けて説明される方法または類似の適応ノイズ除去アルゴリズムによって除去されてもよい。
【００８４】
上記説明は単に本開示の特定の実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記の実施の形態に限られない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の本実施の形態を改変および変更することができ、またそのような改変や変更は本開示の保護範囲にある。例えば、光学検出器および光源の位置は、生体信号の異なる成分を含む入力信号を得るために、光学検出器の一部が皮膚表面での反射光をより多く得、また光学検出器の一部が後方散信号をより多く得られるように調整されてもよい。
【００８５】
複数の異なる信号の検出を、光源と検出器との間の距離の変化（上述）、光源の偏光特徴、皮膚表面における反射光と後方散乱光との関係、検出角度、またはそれらの組み合わせにより実行してもよい。例えば、図１５に示すように、光源の偏光特性と、皮膚表面における反射光と、後方散乱光と、検出角度との間の関係は組み合わせて用いてもよい。センサは、２つの光学検出器と、１つの光源と、３つの偏光子とを含むことができる。２つの光学検出器と光源とは、全て皮膚表面からある距離をおいて配置されていてもよく、２つの光学検出器の間の距離は比較的小さくてもよい。また２つの光学検出器はある距離をおいて配置されていてもよい。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであってもよく、偏光子２の偏光方向は、偏光子１と偏光子３の偏光方向に対して垂直であってもよい。皮膚表面を中間の界面とした場合、光源によって出射される光の入射角はθであり、θの値は０°〜９０°であってもよい。光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置されていてもよい。また法線と、光学検出器１と入射点と結ぶ直線との間に形成される角度がθであってもよい。光学検出器２は、入射光の法線の近傍に配置されていてもよい。光学検出器２と皮膚界面との間の角度は６０°〜１２０°であるのが好ましく、光学検出器２と皮膚表面との間の角度は８０°〜１００°の範囲内であるのがより好ましい。より好ましくは、光学検出器２と皮膚表面との間の角度は９０°、すなわち、光学検出器２は上記法線のちょうど上方に配置されているのがより好ましい。光源および２つの光学検出器が作動するときに、光源により出射された光線が皮膚に達したのち、光の一部は皮膚表面により反射されて、皮膚表面において反射された反射光を形成し、また光の一部は皮膚の表皮および／または真皮を透過して後方散乱光を形成する。光学検出器１および光学検出器２は、それぞれ、光源が光を出射すると信号を検出してもよく、その際、交互に信号を検出してもよく、同時に信号を検出してもよい。検出される信号は、Ｉ１およびＩ２として表される光電性信号１および光電性信号２である。偏光子１および偏光子３の偏光方向が同じあってもよいことから、光学検出器１により検出される光電性信号１に含まれる皮膚表面での反射光の平行成分および後方散乱光の平行成分は同じあってもよい。また光学検出器１が入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置されており、皮膚表面における最も強い反射光の方向に配置されていることから、光電性信号１における皮膚表面での反射光の成分はより大きい。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に垂直であることから、光学検出器２により検出される光電性信号２は、皮膚表面における反射光を含むことなく、後方散乱光の垂直成分のみを含んでもよい。また光学検出器２は入射光の法線の近傍に配置されていてもよく、後方散乱光がより大きくなる方向に配置されていてもよいことから、光電性信号２における後方散乱光はより大きい。光学検出器１により検出される光信号１は、動作の情報の大部分と、バイタルサイン情報の一部とを含み、光学検出器２により検出される光信号２は、バイタルサ���ン情報の大部分と、動作の情報の一部とを含む。光電性信号１と光電性信号２とがＳ１およびＳ２とされるので、人為的な動きは、図８に関連付けて説明される方法または類似の適応ノイズ除去アルゴリズムによって除去されてもよい。
【００８６】
上記説明は単に本開示の特定の実施の形態に過ぎず、本開示の保護範囲は上記の実施の形態に限られない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の本実施の形態を改変および変更することができ、またそのような改変や変更は本開示の保護範囲にある。
【００８７】
センサは、入力信号の精度が更に向上するようにビームスプリッタをさらに備えていてもよい。例えば、ビームスプリッタによって、正確に皮膚の同じ地点から２つの信号が取得されるようになり、相関が改善され、信号品質は更に改善される。
【００８８】
図１６に示すように、センサは、直線偏光を生じさせることができる１つの光源と、異なる偏向特性を有する光を検出することができる２つの光学検出器、および１つのビームスプリッタを備える。光源と、光学検出器とは全て皮膚からある距離をおいて配置されていてもよい。また光源だけが皮膚からある距離をおいて配置されていてもよく、光学検出器が皮膚からある距離をおいて配置されていてもよく、皮膚の表面に近接していてもよい。また２つの光学検出器は、それぞれビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されていてもよい。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。ビームスプリッタは皮膚によって反射された表面反射光を２本のパスに分離し、例えば一方はビームスプリッタにより反射される光で、光学検出器１により検出され、他方はビームスプリッタにより透過される光で、光学検出器２により検出されるように分離してもよい。同様に、ビームスプリッタは皮膚によって反射された高散乱後方散乱光を２本のパスに分離し、例えば一方はビームスプリッタにより反射される光で、光学検出器１により検出され、他方はビームスプリッタにより透過される光で、光学検出器２により検出されるように分離してもよい。センサが作動するときに、光学検出器１および光学検出器２のそれぞれは、光源が光を出射している間信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得てもよい。表面反射光がまだなお直線偏光であって、高散乱後方散乱光は偏向されていない光であることから、光電性信号１および光電性信号２に含まれる、表面反射光の成分および高散乱後方散乱光成分は異なる特性を有する。表面反射光および高散乱後方散乱光の強度は、その特性を決定することによって得てもよい。人為的な運動は、表面反射光および高散乱後方散乱光の決定値に基づいて、図８に関連付けて説明された上記方法および適応フィルタリングアルゴリズムによって除去してもよい。
【００８９】
上述の例は、１つの態様において本開示に述べられている実施の形態の一部を変更または改変したものに過ぎず、本開示の保護範囲は上記変形例に限定されない。当業者は創造的な努力を必要とすることなく上述の変形例を組み合わせることができ、またその変形例もまた本開示の保護範囲内にある。例えば、ビームスプリッタおよび偏光子は偏光ビームスプリッタと置き換えられてもよく、これによりその機能を保持しつつその構造を単純化することができる。別の例として、ビームスプリッタの数は２以上であってもよく、光源により出射される光はビームスプリッタにより分割されてもよい。また、皮膚により反射される光をビームスプリッタにより分割してもよい。あるいは、光源により出射される光はビームスプリッタの一部により分割されてもよく、皮膚により反射される光はビームスプリッタの一部により分割されてもよい。
【００９０】
実施形態１
生体信号測定器は、ウェアラブルデバイス、医療器具、スポーツ用品などに適用してもよく、様々な生体信号を検出してもよく、信号を検出し、かつ処理してもよく、ネットワークを介して端末、サーバ、または外部のデータ源と通信してもよく、様々な方法により信号を特性化してもよい。本実施形態では、主にイヤホンにおいて用いられ、心拍数を図るための生体信号測定装置を例として詳細に後述する。
【００９１】
特に限定されないが、心拍数測定器は、検出モジュール、処理モジュール、格納モジュール、出力モジュール、制御モジュール、およびエネルギー供給モジュールを備えていてもよい。検出モジュールはＰＰＧ法に従って信号を検出することができる。信号が検出されると、身体の動作が信号の検出によって妨げられ、このようにして検出された信号は、ノイズを一部含むことがある。人間の動作時の動きまたは振動の信号によって生じるノイズを取り除くために、マルチ・パラメータ適応ノイズ除去法を用いてもよい。その場合、少なくとも２つの異なる信号を入力することが必要となる場合がある。２つの異なる信号を得るために、図１７ａに示されるデバイスを用いてもよい。検出モジュールは１つの光源と２つの光学検出器とを含んでもよい。２つの光学検出器のそれぞれと光源は皮膚に近接していてもよく、それら３つの構成部品は直線状に配置されていてもよく、直線状には配置されていなくてもよい。また光学検出器１および光学検出器２は光源から見て互いに反対側に配置されている。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の距離は相対的に小さい。光学検出器１と光源との間の距離は、光学検出器２と光源との間の距離より大きい。２つの光学検出器および光源が作動する際、光源が光を出射すると、光学検出器１および光学検出器２はそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【００９２】
処理モジュールはＩ１およびＩ２を２つの入力信号としてもよく、人為的な動きは適応ノイズ除去アルゴリズムによって除去される。人為的な動きを取り除いた信号は格納モジュールに格納されてもよく、また出力モジュールによって端末、サーバまたは外部データ源に出力されてもよい。サーバは外部データ源内の関連履歴データに従って検出された信号を更に解析し、かつ処理することにより、対象とする情報と、例えば心拍数、酸素消費量、脂肪消費量などのすぐに理解しやすい情報とを得る。端末は、信号を、デジタル方式、曲線方式、画像方式、オーディオ方式、ビデオ方式などの方式で表示してもよい。
【００９３】
実施形態２
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１７ｂに示される構造を有し、センサは２つの光学検出器と１つの光源とを含む。２つの光学検出器と１つの光源は、皮膚の上方に、ある距離をおいて配置され、それら３つの構成部品は直線状に配置されていてもよく、直線状には配置されていなくてもよい。また光学検出器１および光学検出器２は光源から見て同じ側に配置されている。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の距離は相対的に小さい。光学検出器１と光源との間の距離は、光学検出器２と光源との間の距離より大きい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２はそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの血液量変化情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【００９４】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【００９５】
実施形態３
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１７ｃに示されるような構造を有していてもよく、センサは２つの光学検出器と１つの光源とを備えていてよい。２つの光学検出器と１つの光源は、皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、それら３つの構成部品は直線状に配置されており、直線状には配置されていなくてもよい。また光学検出器１と光学検出器２とは光源から見て互いに反対側に配置されている。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の距離は相対的に小さい。光学検出器１と光源との間の距離は、光学検出器２と光源との間の距離より大きい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２はそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの血液量変化情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【００９６】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【００９７】
実施形態４
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１７ｄに示されるような構造を有していてもよく、センサは２つの光学検出器と１つの光源とを備えていてよい。光学検出器１は皮膚と近接しており、光源および光学検出器２は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、光学検出器１と光学検出器２とは光源から見て同じ側に配置されている。光学検出器１と光源との間の水平方向距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の水平方向距離は相対的に小さい。２つの光学検出器および光源が作動する際、光源が光を出射すると、光学検出器１と光学検出器２とはそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【００９８】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【００９９】
実施形態５
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１８ａに示される構造を有していてもよく、センサは１つの光学検出器と、出射光の波長が同じ２つの光源を備えていてもよい。光学検出器および２つの光源はそれぞれ皮膚と近接しており、その３つの部品は直線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていなくてもよい。また光源１および光源２は光学検出器から見て同じ側に配置されている。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器の間の距離は相対的に小さい。２つの光源および上記光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号をそれぞれ検出して光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光源１によって出射された光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１００】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１０１】
実施形態６
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１８ｂに示される構造を有していてもよく、センサは１つの光学検出器と、出射光の波長が同じ２つの光源とを備えていてもよい。光学検出器および２つの光源はそれぞれ皮膚と近接しており、その３つの部品は直線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていなくてもよい。また光源１および光源２は光学検出器から見て互いに反対側に配置されている。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さい。２つの光源および上記光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光源１によって出射された光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１０２】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１０３】
実施形態７
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１８ｃに示すように構造を備えており、センサは１つの光学検出器と２つの光源とを備えていてもよい。光学検出器と２つの光源とは、それぞれ皮膚の上方に、ある距離を空けて配置されており、その３つの部品は直線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていなくてもよい。また光源１および光源２は光学検出器から見て同じ側に配置されている。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器の間の距離は相対的に小さい。２つの光源および光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光源１によって出射された光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含んでもよい。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１０４】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１０５】
実施形態８
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１８ｄに示される構造を有し、センサは１つの光学検出器と２つの光源とを備えていてもよい。光学検出器と２つの光源とはそれぞれ皮膚の上方に、ある距離を空けて配置されており、その３つの部品は直線状に配置されていてもよく、直線状に配置されていなくてもよい。また光源１および光源２は光学検出器から見て互いに反対側に配置されていてもよい。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器の間の距離は相対的に小さい。２つの光源および光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光源１によって出射された光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１０６】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１０７】
実施形態９
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１８ｅに示される構造を有し、センサは１つの光学検出器と２つの光源とを備えていてもよい。光学検出器１は皮膚と近接しており、光源２と光学検出器とは、皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、光学検出器１と光学検出器２とは光源から見て同じ側に配置されている。光源１と光学検出器との間の水平方向距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器との間の水平方向距離は相対的に小さい。２つの光源および光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光源１によって出射された光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含んでもよい。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１０８】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１０９】
実施形態１０
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１９ａに示される構造を有し、センサは２つの光学検出器と２つの光源とを備えていてもよい。２つの光学検出器および２つの光源は、それぞれ皮膚に近接している。センサ１は、光源１と光学検出器１とを備え、センサ２は光源２と光学検出器２とを備える。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さい。２つの光源と２つの光学検出器が作動する際、光源１と光源２は同時に光を出射してもよく、同時には出射しなくてもよい。また光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器１と光学検出器２は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１および光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２として表される。
【０１１０】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１１１】
実施形態１１
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図１９ｂに示される構造を有し、センサは２つの光学検出器と２つの光源とを備えていてもよい。また２つの光学検出器および２つの光源は、それぞれ皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されている。センサ１は光源１と光学検出器１とを備え、センサ２は光源２と光学検出器２とを備える。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器と２つの光源が作動する際、光源１と光源２とは同時に光を出射してもよく、同時には出射しなくてもよい。また光源１と光源２が光を出射したときに、光学検出器１と光学検出器２は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１と光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２と表される。
【０１１２】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１１３】
実施形態１２
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２０ａに示される構造を有し、センサは２つの光学検出器と、１つの光源と、１つのレンズとを備えていてもよい。光源１は皮膚と近接しており、光源は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、レンズは光源２と皮膚との間に配置されている。また光源１と光源２とは、光学検出器から見て同じ側に配置されていてもよい。レンズは、光がある角度で皮膚に対して当たるように、光源２の光の検出方向を変えてもよい。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器および光源が作動する際、光源が光を出射すると、光学検出器１および光学検出器２はそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透し、一方、レンズが存在するために光学検出器２によって検出される光の浸透深さがより浅くなることから、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１と光電性信号２とは、それぞれＩ１およびＩ２と表される。
【０１１４】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１１５】
実施形態１３
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２０ｂに示される構造を有していてもよく、センサは２つの光学検出器と、１つの光源と、１つのレンズとを備えていてもよい。光源１は皮膚と近接していていもよく、光源は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、レンズは光学検出器２と皮膚との間に配置されている。また光学検出器１と光学検出器２とは、光学検出器から見て互いに反対側に配置されている。レンズは、光がある角度で皮膚に対して当たるように、光学検出器によって光が検出される方向を変更してもよい。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器２と光源との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器および光源が作動する際、光源が光を出射すると、光学検出器１および光学検出器２はそれぞれ同時に反射光を検出することができ、それにより光電性信号１および光電性信号２を得ることができる。光学検出器と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透し、一方、レンズが存在するために光学検出器２によって検出される光の浸透深さがより浅くなることから、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１と光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２と表される。
【０１１６】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１１７】
実施形態１４
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２０ｃに示される、１つの光学検出器と、２つの光源と、１つのレンズとを含む構造を有していてもよい。光源１は皮膚と近接していていもよく、光学検出器は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されていていてもよく、レンズは光学検出器２と皮膚との間に配置されていてもよい。また光学検出器１と光学検出器２とは、光学検出器から見て互いに反対側に配置されていてもよい。レンズは、光がある角度で皮膚に対して当たるように、光源２の光の出射方向を変えてもよい。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光源２と光学検出器との間の距離は相対的に小さい。２つの光源および光学検出器が作動する際、光源１および光源２は交互に光を出射し、上記２つの光源が光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１と光学検出器との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するため、一方、レンズにより光学検出器２によって検出される光の浸透深さがより浅くなることから、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１と光電性信号２とは、それぞれＩ１およびＩ２と表される。
【０１１８】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１１９】
実施形態１５
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２１ａに示される構造を有していてもよく、センサは２つの光源と、２つの光学検出器と、１つのレンズとを含む。センサ１は、光源１と、光学検出器１とを備え、センサ２は光源２と光学検出器２とを備える。光学検出器１と光源１とは皮膚と近接していていもよく、光源２は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、レンズは光学検出器２と皮膚との間に配置されている。また光源１と光源２は２つの光学検出器の間に配置されている。レンズは、光がある角度で皮膚に対して当たるように、光源２の光の検出方向を変えてもよい。光学検出器１と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器と光源２との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器と２つの光源とが作動する際、光源１と光源２とは同時に光を出射してもよく、同時には出射しなくてもよく、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器１と光学検出器２は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器１と光源との間の距離は相対的に大きく、光学検出器１によって検出される光子は皮膚により深く浸透するし、一方、レンズが存在するために光学検出器２によって検出される光の浸透深さがより浅くなることから、光電性信号１はより多くの脈波情報を含み得る。光電性信号１と光電性信号２は、それぞれＩ１およびＩ２と表される。
【０１２０】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１２１】
実施形態１６
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２１ｂに示される構造を有し、センサは２つの光源と、２つの光学検出器と、１つのレンズとを備える。センサ１は、光源１と光学検出器１とを備え、センサ２は光源２と光学検出器２とを備える。光学検出器１と光源１は皮膚と近接していていもよく、光学検出器２は皮膚の上方に、ある距離をおいて配置されており、レンズは光源２と皮膚との間に配置されている。また光源１と光源２とは、２つの光学検出器の間に配置されている。レンズは、光がある角度で皮膚に対して当たるように、光源２の光の出射方向を変えてもよい。光学検出器１と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器と光源２との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器と２つの光源とが作動する場合の、光源と光学検出器の動作の状態は実施形態１５と同じである。
【０１２２】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１２３】
実施形態１７
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２１ｃに示される構造を有し、センサは２つの光源と、２つの光学検出器と、２つのレンズとを備える。センサ１は、光源１と光学検出器１とを備え、センサ２は光源２と光学検出器２とを備える。光学検出器１と光源１は皮膚と近接しており、レンズ１は光源２と皮膚との間に配置されている。またレンズ２は光学と皮膚との間に配置されている。光源１と光源２は、２つの検出器の間に配置されている。皮膚に対してある角度で光が当たるように、レンズ１は光源２の光の出射方向を変えてもよく、レンズ２は光学検出器によって検出される反射信号の方向を変えてもよい。光学検出器１と光源１との間の距離は相対的に大きく、光学検出器と光源２との間の距離は相対的に小さい。２つの光学検出器と２つの光源とが作動する場合の、光源と光学検出器の動作の状態は実施形態１５と同じである。
【０１２４】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１２５】
実施形態１８
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ａに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、３つの偏光子とを含む。ここで、偏光子とは偏光板または偏光板のことを指し、普通の光線を偏光へと変えることができる光学部品である。当業者にとっては、光線そのものが偏向特性を有している場合、偏光子は必要でない場合もある。例えば、レーザによって出射された光線が偏向特性を有している場合、偏光子は必要でない場合がある。ある旋光を有する偏光子および構成部品は、光源の偏光特性を調整するのに用いることができ、旋光を有する偏光子または構成部品を使用することについてもなお、上述の保護範囲の範囲内である。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて離れており、２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１および偏光子３の偏光方向は実質的に同一であり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１および偏光子３の偏光方向が同じであるので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であることから、光学検出器２により検出される光電性信号２は、皮膚表面における反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分を含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ‖＋Ｉ１Ｂ‖
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１２６】
表面反射光は平行成分のみを有していることから、
ＩＲ＝Ｉ１Ｒ‖
である。
【０１２７】
偏光子２を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢで定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１２８】
光学検出器１と光学検出器２とが異なる位置にあるので、偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度と、偏光子２に到達する高散乱後方散乱光の強度はわずかに異なる。
Ｉ１Ｂ‖＝Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
の場合、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１２９】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝Ｉ１−Ｉ２
の場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは表面反射光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。ＩｓとＩｒは、それぞれ個別に入力信号Ｓ１およびＳ２として使用される。また人為的な運動は図８の適応ノイズ除去アルゴリズムまたは類似のアルゴリズムによって取り除かれる。
【０１３０】
実施形態１９
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｂに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、３つの偏光子とを含む。本願明細書において、偏光子とは偏光板または偏光板であってもよく、普通の光線を偏光へと変えることができる光学部品である。当業者にとっては、光線そのものが偏向特性を有している場合、偏光子は必要でない場合もある。例えば、レーザによって出射された光線が偏向特性を有している場合、偏光子は必要でない場合がある。ある旋光を有する偏光子および構成部品は、光源の偏光特性を調整するのに用いることができ、旋光を有する偏光子または構成部品を使用することについてもなお、上述の保護範囲の範囲内である。光源と光学検出器は皮膚に近接していてもよく、２つの検出器の間の距離は相対的に小さい。偏光子１および偏光子３の偏光方向は実質的に同一であり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１および偏光子３の偏光方向が同じであるので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と、高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に垂直であり、光学検出器２により検出される光電性信号２は低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１ＢＲ＋Ｉ１Ｂ
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１３１】
光電性信号１のみが低散乱後方散乱光を含んでいてもよいことから、
ＩＢＲ＝Ｉ１ＢＲ
である。
【０１３２】
偏光子２を通過する前の高散乱後方散乱光はＩＢで定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１３３】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、偏光子１に到達する後方散乱光の強度と、偏光子２に到達する後方散乱光の強度はわずかに異なる。
Ｉ１Ｂ＝２Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１３４】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝Ｉ１−２Ｉ２
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは低散乱後方散乱光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１３５】
処理モジュールはＩｓおよびＩｒを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１３６】
実施形態２０
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｃに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子とを含む。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて離れており、２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光と高散乱後方散乱光とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であることから、センサ２により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下つき文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ＋Ｉ１Ｂ
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１３７】
光電性信号１のみが表面反射光を含んでいてもよいことから、
ＩＲ＝Ｉ１Ｒ
である。
【０１３８】
偏光子２を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１３９】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度と、偏光子２に到達する高散乱後方散乱光の強度はわずかに異なる。
【０１４０】
Ｉ１Ｂ＝２Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−２Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１４１】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝Ｉ１−２Ｉ２
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは表面反射光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１４２】
処理モジュールはＩｓおよびＩｒを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１４３】
実施形態２１
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｄに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子（すなわち、偏光子１と偏光子２）とを含む。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源は皮膚に近接していてもよく、２つの光学検出器は皮膚表面に近接していてもよく、または皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、また２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光と高散乱後方散乱光とを含み得る。さらに、偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に垂直であることから、センサ２により検出される光電性信号２は低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１ＢＲ＋Ｉ１Ｂ
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１４４】
光電性信号１のみが表面反射光を含んでいてもよいことから、
ＩＢＲ＝Ｉ１ＢＲ
である。
【０１４５】
偏光子２を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１４６】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度と、偏光子２に到達する高散乱後方散乱光の強度はわずかに異なる。
【０１４７】
Ｉ１Ｂ＝２Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１４８】
Ｉｓ＝２Ｉ２
で、かつ
Ｉｒ＝Ｉ１−２Ｉ２
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは低散乱後方散乱光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１４９】
処理モジュールはＩｓおよびＩｒを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１５０】
実施形態２２
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｅに示される構造を有していてもよく、センサは直線偏光を発生させることができる２つの光源と、異なる偏向特性を有する光を検出することができる１つの光学検出器とを含む。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて離れており、２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。表面反射光が直線偏光であって、一方高散乱後方散乱光は偏向されていない光であることから、光電性信号１および光電性信号２に含まれる、表面反射光の成分および高散乱後方散乱光の光成分は異なる特性を有し、表面反射光と後方散乱光の強度の値はそれぞれ上記特性に従って計算することができる。
【０１５１】
処理モジュールは皮膚表面での反射光および後方散乱光を入力信号として用いてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１５２】
実施形態２３
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｆに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、３つの偏光子とを含んでいてもよい。偏光子２および３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２および３は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて離れており、２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１と偏光子３の偏光方向が同じであるので、光源１が光を出射したときに光学検出器によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であるため、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分を含んでもいてもよい。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ‖＋Ｉ（１Ｂ‖）
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１５３】
表面反射光は平行成分のみを有していることから、
ＩＲ＝Ｉ１Ｒ‖
である。
【０１５４】
光源２が光を出射したときに偏光子を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１５５】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、光源１が光を出射したときに偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度は、光源２が光を出射したときの偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度とわずかに異なる。
【０１５６】
Ｉ１Ｂ‖＝Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１５７】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝Ｉ１−Ｉ２
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは表面反射光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１５８】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１８で述べたものと同じである。
【０１５９】
実施形態２４
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｇに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、３つの偏光子とを含んでいてもよい。偏光子２および３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２および３は必要としない場合がある。光源は皮膚表面に近接していてもよく、光学検出器は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの光源の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１と偏光子３の偏光方向が同じであるので、光源１が光を出射すると、光学検出器によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であり、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１ＢＲ‖＋Ｉ１Ｂ‖
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１６０】
低散乱後方散乱光は平行成分のみを有していることから、
ＩＢＲ＝Ｉ１ＢＲ‖
である。
【０１６１】
光源２が光を出射したときに偏光子を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１６２】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、光源１が光を出射したときに偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度は、光源２が光を出射したときの偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度とわずかに異なる。
【０１６３】
Ｉ１Ｂ‖＝Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１６４】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝Ｉ１−Ｉ２
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは低散乱後方散乱光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１６５】
処理モジュールはＩｓおよびＩｒを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１８で述べたものと同じである。
【０１６６】
実施形態２５
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｈに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、２つの偏光子とを含んでいてもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて離れており、２つの光源の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であり、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１によって出射される光の明度が、光源２によって出射され、偏光子２を通過する光の明度と同じである場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ‖＋Ｉ１Ｂ‖
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１６７】
光電性信号１が表面反射光を含んでいてもよいことから、
ＩＲ＝２Ｉ１Ｒ‖
である。
【０１６８】
光源２が光を出射したときに偏光子を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１６９】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、光源１が光を出射したときに偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度は、光源２が光を出射したときの偏光子１に到達する高散乱後方散乱光の強度とわずかに異なる。
【０１７０】
Ｉ１Ｂ‖＝Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝２（Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ）
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１７１】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝２（Ｉ１−Ｉ２）
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは表面散乱光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１７２】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１８で述べたものと同じである。
【０１７３】
実施形態２６
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２２ｉに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、２つの偏光子とを含んでいてもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源は皮膚表面に近接していてもよく、光学検出器は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの検出器の間の距離は非常に小さくてもよい。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であり、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１によって出射される光の明度が、光源２によって出射され、偏光子２を通過する光の明度と同じである場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１ＢＲ‖＋Ｉ１Ｂ‖
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１７４】
光電性信号１が低散乱後方散乱光を含んでいてもよいことから、
ＩＢＲ＝２Ｉ１ＢＲ‖
である。
【０１７５】
光源２が光を出射したときに偏光子を通過する前の皮膚高散乱後方散乱光はＩＢとして定義され、また後方散乱光は偏向特性を有していないことから、
ＩＢ＝２Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１７６】
光学検出器１および光学検出器２が異なる位置にあるので、光源１が光を出射したときに偏光子に到達する高散乱後方散乱光の強度は、光源２が光を出射したときの偏光子に到達する高散乱後方散乱光の強度とわずかに異なる。
【０１７７】
Ｉ１Ｂ‖＝Ｉ２Ｂ⊥＋ΔＢ
である場合、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝２（Ｉ１−Ｉ２−ΔＢ）および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１７８】
Ｉｓ＝２Ｉ２
および
Ｉｒ＝２（Ｉ１−Ｉ２）
である場合、Ｉｓは高散乱後方散乱光のみを含んでもよく、Ｉｒは低散乱後方散乱光および非常に少ない量の高散乱後方散乱光を含んでもよい。Ｉｓは運動妨害信号および鼓動信号を含んでもよく、Ｉｒは基本的に運動妨害信号のみを含んでもよい。
【０１７９】
その後の処理モジュール、格納モジュール、および出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１８で述べたものと同じである。
【０１８０】
実施形態２７
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２３ａに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源とを含んでいてもよい。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されていてもよい。皮膚表面を中間界面とし、光源１によって出射される光の入射角はθであり、光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置され、法線と、光学検出器と入射点と結ぶ直線との間に形成される角度もθである。光源２によって出射される光と皮膚との交差点は光学検出器のすぐ下に位置し、検出器は光源２の光が皮膚上に出射される光点の法線に近い場所に配置されており、検出器が法線方向に対してより近くなるほど、信号の品質がより良くなる。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器は、光源１から出射された光の、表面での反射光が最も強くなる方向に配置されることから、光源１が光を出射したときに光学検出器によって検出される光電性信号１は、皮膚表面での反射光の大きな要素を含み得る。光学検出器は、光源２によって出射された光の後方散乱光が最も強くなる方向に配置されることから、光源２が光を出射したときに光学検出器によって検出される光電性信号２は、後方散乱光の大きな要素を含み得る。光電性信号１はＩ１として表され、光電性信号２はＩ２として表される。
【０１８１】
処理モジュールはＩ１およびＩ２を入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１８２】
実施形態２８
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２３ｂに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子とを含む。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、皮膚表面を中間界面とし、光源１によって出射される光の入射角はθであり、光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置され、法線と、光学検出器と入射点と結ぶ直線との間に形成される角度もθである。光学検出器２は、法線に近い方向に位置していてもよい。検出器２は法線の近くに配置され、検出器が法線に近くなるほど信号の品質がより良くなる。例えば、上記角度は好ましくは９０°であり、８０°〜１００°の範囲内であってもよく、６０°〜１２０°の範囲内であってもよい。一方、６０°より小さい、または１２０°より大きいのはあまり好ましくない。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光と高散乱後方散乱光を含んでもよく、また検出器１が、表面での反射光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号１は表面反射光の大きな要素を含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であり、光学検出器２により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含み得る。また光学検出器２は後方散乱光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号２は、後方散乱光の大きな要素を含み得る。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ＋Ｉ１Ｂ
および
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１８３】
光学検出器１と光学検出器２の間にはある特定の距離があることから、光学検出器１および光学検出器２に含まれる高散乱後方散乱光の成分は等しくない。処理モジュールはＩ２およびＩ１を入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１８４】
実施形態２９
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２４ａに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、３つの偏光子とを含んでいてもよい。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されている。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。偏光子２および３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２および３は必要としない場合がある。皮膚表面を中間界面とし、光源１によって出射される光の入射角はθであり、光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置され、法線と、光学検出器と入射点と結ぶ直線との間に形成される角度もθである。光源２によって出射される光と皮膚との交差点は光学検出器のすぐ下に位置する。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１と偏光子３の偏光方向は同じであることから、光源１から光が出射されたときの、光学検出器によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と、表面反射光の平行成分と、高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。光学検出器は、光源１から出射された光の、表面での反射光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号１は、皮膚表面での反射光の大きな要素を含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であることから、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。また光学検出器は、光源２によって出射された光の後方散乱光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号２は、後方散乱光の大きな要素を含み得る。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ‖＋Ｉ１Ｂ‖
および
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１８５】
光学検出器１と光学検出器２の間にはある特定の距離があることから、光学検出器１および光学検出器２に含まれる高散乱後方散乱光は等しくない。処理モジュールはＩ２およびＩ１を入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１８６】
実施形態３０
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２４ｂに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子とを含む。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。皮膚表面を中間界面とし、光源１によって出射される光の入射角はθであり、光学検出器１は、入射光と法線とによって決定される平面上の理論上の鏡面反射領域に配置され、法線と、光学検出器と入射点と結ぶ直線との間に形成される角度もθである。光源２によって出射される光と皮膚との交差点は光学検出器のすぐ下に位置する。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子が存在しないことから、光源１が光を出射したときに光学検出器によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と、表面反射光の平行成分と、高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。光学検出器は、光源１から出射された光の、表面での反射光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号１は、皮膚表面での反射光の大きな要素を含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であることから、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。また光学検出器は、光源２によって出射された光の後方散乱光が最も強くなる方向に配置されることから、光電性信号２は、後方散乱光の大きな要素を含み得る。光源１によって出射される光の明度が、光源２によって出射され、偏光子２を通過する光の明度と同じである場合、それらの間の距離が非常に小さいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝Ｉ１Ｒ‖＋Ｉ１Ｂ‖
および
Ｉ２＝Ｉ２Ｂ⊥
である。
【０１８７】
光学検出器１と光学検出器２の間にはある特定の距離があることから、光学検出器１および光学検出器２に含まれる高散乱後方散乱光は等しくない。処理モジュールはＩ２およびＩ１を入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１８８】
実施形態３１
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２５ａに示される構造を有し、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、３つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含む。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子３は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されていてもよく、また２つの光学検出器および偏光子は、それぞれビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されている。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１および偏光子３の偏光方向が同じであるので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面で反射された光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に垂直であり、光学検出器２により検出される光電性信号２は、皮膚表面における反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０１８９】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＲ＝ＩＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０１９０】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１９１】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１９２】
実施形態３２
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２５ｂに示される構造を有していてもよく、この構造において、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、３つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでもよい。偏光子３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを反射方向および透過方向として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子３は必要としない場合がある。光源は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光学検出器は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの検出器と２つの偏光子は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されている。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１および偏光子３の偏光方向が同じであるので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に垂直であり、光学検出器２により検出される光電性信号２は低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０１９３】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＢＲ＝ＩＢＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０１９４】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１９５】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０１９６】
実施形態３３
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２５ｃに示される構造を有していてもよく、この構造において、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでいてもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されており、光学検出器１はビームスプリッタの反射方向に配置されており、光学検出器２および偏光子１はビームスプリッタの透過方向に配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源が光を出射すると、光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光学検出器１の下方には偏光子がないので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であり、センサ２により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ＋ＩＢ
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０１９７】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＲ＝ＩＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０１９８】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−２Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０１９９】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２００】
実施形態３４
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２５ｄに示される構造を有していてもよく、この構造において、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、２つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを反射方向および透過方向として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光学検出器は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの検出器と２つの偏光子は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光と高散乱後方散乱光とを含み得る。さらに、偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に垂直であることから、センサ２により検出される光電性信号２は低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ＋ＩＢ
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
【０２０１】
低散乱後方散乱光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＢＲ＝ＩＢＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２０２】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝Ｉ１−２Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２０３】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２０４】
実施形態３５
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２６ａに示される構造を有していてもよい。この構造においては、センサは直線偏光を発生させることができる２つの光源と、異なる偏向特性を有する光を検出することができる１つの光学検出器と、１つのビームスプリッタとを含んでもよい。光源と、光学検出器とは、皮膚からある距離をおいて配置されており、２つの光源は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。表面反射光が直線偏光であるのに対し、高散乱後方散乱光は偏光ではないことから、光電性信号１および光電性信号２に含まれる、表面反射光の成分および高散乱後方散乱光の成分は異なる特性を有し、表面反射光と後方散乱光の強度の値は上記特性に従ってそれぞれ計算することができる。
【０２０５】
処理モジュールは表面反射光および後方散乱光を入力信号として用いてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２０６】
実施形態３６
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２６ｂに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、３つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでいてもよい。偏光子２および３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２および３は必要としない場合がある。光源と、光学検出器とは、皮膚からある距離をおいて配置されており、２つの光源と偏光子とは、ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。偏光子１と偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射してもよく、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１と偏光子３の偏光方向が同じであるので、光源１が光を出射すると、光学検出器によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であるので、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、ビームスプリッタによって反射および透過される成分は等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
【０２０７】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＲ＝ＩＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２０８】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２０９】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２１０】
実施形態３７
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２６ｃに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、３つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでいてもよい。偏光子２および３は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを反射方向および透過方向として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２および３は必要としない場合がある。光学検出器は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光源は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの光源と２つの偏光子は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されている。偏光子１および偏光子３の偏光方向は同じであり、偏光子２の偏光方向に対して垂直である。ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射してもよく、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光子１と偏光子３の偏光方向が同じであるので、光源１が光を出射すると、光学検出器によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子２の偏光方向は偏光子３の偏光方向に対して垂直であるので、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、ビームスプリッタによって反射および透過される成分は等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２１１】
低散乱後方散乱光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＢＲ＝ＩＢＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２１２】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２１３】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２１４】
実施形態３８
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２６ｄに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、２つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでいてもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されており、光源１はビームスプリッタの反射方向に配置されており、光源２はビームスプリッタの透過方向に配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射してもよく、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であるので、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、表面反射光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１によって出射される光の明度が、光源２によって出射され、偏光子２を通過する光の明度と同じである場合、ビームスプリッタによって反射および透過される成分が等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２１５】
光源１が光を出射したとき、表面反射光は偏光ではない。また光源１および光源２が光を出射するとき、高散乱後方散乱光は偏光ではない。そのため、
ＩＲ＝２ＩＲ‖
および
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２１６】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝２（Ｉ１−Ｉ２）
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２１７】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２１８】
実施形態３９
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２６ｅに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、２つの偏光子と、１つのビームスプリッタとを含んでいてもよい。偏光子２は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに用いられる。レーザを反射方向および透過方向として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子２は必要としない場合がある。光学検出器は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光源は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの光源と２つの偏光子は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されている。偏光子１の偏光方向は、偏光子２の偏光方向に対して垂直である、ビームスプリッタによって生じる反射光および透過光の成分は同じあってもよい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。光源１の下方には偏光子がないので、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光子１の偏光方向は偏光子２の偏光方向に対して垂直であるので、光源２が光を出射したときに光学検出器により検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含んでいなくてもよいが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含んでもいてもよい。光源１によって出射される光の明度が、光源２によって出射され、偏光子２を通過する光の明度と同じである場合、ビームスプリッタによって反射および透過される成分が等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２１９】
光源１が光を出射したとき、低散乱後方散乱光は偏光ではない。また光源１および光源２が光を出射するとき、高散乱後方散乱光は偏光ではない。そのため、
ＩＢＲ＝２ＩＲ‖
および
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２２０】
そして、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝２（Ｉ１−Ｉ２）
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２２１】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２２２】
実施形態４０
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２７ａに示される構造を有していてもよく、この構造において、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、１つの偏光子と、１つの偏光ビームスプリッタとを含んでもよい。偏光子は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを光源として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子は必要としない場合がある。光源と光学検出器とは皮膚からある距離をおいて配置されており、また２つの光学検出器は、偏光ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであり、偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に垂直であり、反射成分および透過成分は等しい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであることから、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に対して垂直であることから、光学検出器２によって検出される光電性信号２は、表面反射光を含まないが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含み得る。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２２３】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＲ＝ＩＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２２４】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２２５】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２２６】
実施形態４１
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２７ｂに示される構造を有していてもよく、この構造において、センサは１つの光源と、２つの光学検出器と、１つの偏光子と、１つの偏光ビームスプリッタとを含んでもよい。偏光子は、通常の光源を用いて偏光を生成するのに使用される。レーザを反射方向および透過方向として使用する場合（例えばレーザダイオードなど）、レーザは既に偏光特性を有しており、この場合、偏光子は必要としない場合がある。光源は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光学検出器は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの検出器と２つの偏光子は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向に配置されている。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであり、偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に垂直であり、反射成分および透過成分は等しい。センサが作動する際、光源が光を出射すると光学検出器１および光学検出器２は反射信号を検出し、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであることから、光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に対して垂直であることから、光学検出器２によって検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含まないが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含み得る。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ‖＋ＩＢ‖
および、
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２２７】
低散乱後方散乱光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＢＲ＝ＩＢＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２２８】
そして、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２２９】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２３０】
実施形態４２
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２７ｃに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、１つの偏光子と、１つの偏光ビームスプリッタとを含んでいてもよい。光源と、光学検出器とは、皮膚からある距離をおいて配置されており、２つの光源は、ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであり、偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に垂直であり、反射成分および透過成分は等しい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであることから、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、表面反射光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向と垂直であることから、光源２が光を出射したときに光学検出器２によって検出される光電性信号２は、表面反射光を含まないが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含み得る。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、偏光ビームスプリッタによって反射および透過される成分は等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、表面反射光をＩＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
である。
【０２３１】
表面反射光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＲ＝ＩＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２３２】
そして、表面反射光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２
【０２３３】
処理モジュールはＩＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【０２３４】
実施形態４３
生体信号検出デバイスは、実施形態１に記載されたものと異なる検出モジュールを含んでもよい。検出モジュールは図２７ｄに示される構造を有していてもよい。この構造において、センサは１つの光学検出器と、２つの光源と、１つの偏光子と、１つの偏光ビームスプリッタとを含んでいてもよい。光学検出器は皮膚表面に近接していてもよく、２つの光源は皮膚からある距離をおいて離れていてもよく、または皮膚表面に近接していてもよく、また２つの光源と２つの偏光子は、偏光ビームスプリッタの反射方向および透過方向にそれぞれ配置されている。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであり、偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向に垂直であり、反射成分および透過成分は等しい。センサが作動する際、光源１と光源２は交互に光を出射し、光源１と光源２とが光を出射したときに、光学検出器は反射された信号を検出して、光電性信号１および光電性信号２をそれぞれ得ることができる。偏光ビームスプリッタの反射偏光方向は、偏光子の偏光方向と同じであることから、光源１が光を出射したときに光学検出器１によって検出される光電性信号１は、低散乱後方散乱光の平行成分と高散乱後方散乱光の平行成分とを含み得る。偏光ビームスプリッタの透過偏光方向は、偏光子の偏光方向と垂直であることから、光源２が光を出射したときに光学検出器２によって検出される光電性信号２は、低散乱後方散乱光を含まないが、高散乱後方散乱光の垂直成分のみを含み得る。光源１および光源２によって出射される光の明度が同じ場合、偏光ビームスプリッタによって反射および透過される成分は等しいことから、光源が光を出射したときに生じる高散乱後方散乱光は等しい。光電性信号１をＩ１で表し、光電性信号２をＩ２で表し、低散乱後方散乱光をＩＢＲで表し、高散乱後方散乱光をＩＢで表し、下付き文字‖および⊥がそれぞれ平行成分および垂直成分を表すとき、
Ｉ１＝ＩＢＲ‖＋ＩＢ‖
および
Ｉ２＝ＩＢ⊥
【０２３５】
低散乱後方散乱光は平行成分のみを有しており、高散乱後方散乱光は偏光特性を有していないことから、
ＩＢＲ＝ＩＢＲ‖
ＩＢ＝２ＩＢ⊥
である。
【０２３６】
そして、低散乱後方散乱光および高散乱後方散乱光は、それぞれ以下の２つの式によって計算することができる。
ＩＢＲ＝Ｉ１−Ｉ２
および
ＩＢ＝２Ｉ２である
【０２３７】
処理モジュールはＩＢＲおよびＩＢを入力信号としてもよく、適応ノイズ除去アルゴリズムによって人為的な動きを除去してもよい。その後の格納モジュールおよび出力モジュールの機能、操作、およびステップについては実施形態１で述べたものと同じである。
【符号の説明】
【０２３８】
１０１  測定装置
１０２  端末装置
１０３  ネットワーク
１０４  外部データ源
１０５  サーバ
２００  実行モジュール
２０１  検出モジュール
２０２  処理モジュール
２０３  格納モジュール
２０４  出力モジュール
２０５  制御モジュール
２０６  電源モジュール
４０１  発光素子
４０２  感光素子
４０３  駆動回路
４０４  信号増幅器
４０５  Ａ／Ｄコンバータ
６０１  ノイズ除去ユニット
６０２  機能構成ユニット
６０３  信号解析ユニット
６０４  信号特性化ユニット
【図１】
0006790084.tif 000005
【図２】
0006790084.tif 000006
【図３】
0006790084.tif 000007
【図４】
0006790084.tif 000008
【図５】
0006790084.tif 000009
【図６】
0006790084.tif 000010
【図７】
0006790084.tif 000011
【図８】
0006790084.tif 000012
【図９】
0006790084.tif 000013
【図１０】
0006790084.tif 000014
【図１１】
0006790084.tif 000015
【図１２】
0006790084.tif 000016
【図１３】
0006790084.tif 000017
【図１４】
0006790084.tif 000018
【図１５】
0006790084.tif 000019
【図１６】
0006790084.tif 000020
【図１７ａ】
0006790084.tif 000021
【図１７ｂ】
0006790084.tif 000022
【図１７ｃ】
0006790084.tif 000023
【図１７ｄ】
0006790084.tif 000024
【図１８ａ】
0006790084.tif 000025
【図１８ｂ】
0006790084.tif 000026
【図１８ｃ】
0006790084.tif 000027
【図１８ｄ】
0006790084.tif 000028
【図１８ｅ】
0006790084.tif 000029
【図１９ａ】
0006790084.tif 000030
【図１９ｂ】
0006790084.tif 000031
【図２０ａ】
0006790084.tif 000032
【図２０ｂ】
0006790084.tif 000033
【図２０ｃ】
0006790084.tif 000034
【図２１ａ】
0006790084.tif 000035
【図２１ｂ】
0006790084.tif 000036
【図２１ｃ】
0006790084.tif 000037
【図２２ａ】
0006790084.tif 000038
【図２２ｂ】
0006790084.tif 000039
【図２２ｃ】
0006790084.tif 000040
【図２２ｄ】
0006790084.tif 000041
【図２２ｅ】
0006790084.tif 000042
【図２２ｆ】
0006790084.tif 000043
【図２２ｇ】
0006790084.tif 000044
【図２２ｈ】
0006790084.tif 000045
【図２２ｉ】
0006790084.tif 000046
【図２３ａ】
0006790084.tif 000047
【図２３ｂ】
0006790084.tif 000048
【図２４ａ】
0006790084.tif 000049
【図２４ｂ】
0006790084.tif 000050
【図２５ａ】
0006790084.tif 000051
【図２５ｂ】
0006790084.tif 000052
【図２５ｃ】
0006790084.tif 000053
【図２５ｄ】
0006790084.tif 000054
【図２６ａ】
0006790084.tif 000055
【図２６ｂ】
0006790084.tif 000056
【図２６ｃ】
0006790084.tif 000057
【図２６ｄ】
0006790084.tif 000058
【図２６ｅ】
0006790084.tif 000059
【図２７ａ】
0006790084.tif 000060
【図２７ｂ】
0006790084.tif 000061
【図２７ｃ】
0006790084.tif 000062
【図２７ｄ】
0006790084.tif 000063