(57)【要約】      （修正有）【課題】被験者の動きや振動に起因するノイズ成分（以下では、モーションノイズと呼ぶ）の影響を低減して高精度に脈波の測定を行うことが可能な脈波センサを提供すること。【解決手段】係る脈波センサ１は、第１発光強度Ｐ１の光を生体２に出射する第１発光部１１と、第１発光部１１から出射された後に生体２内を透過して戻ってくる光を受けて第１受光信号Ｓ１を生成する第１受光部１２と、を備えた第１光センサ１０と；第１発光強度Ｐ１よりも弱い第２発光強度Ｐ２の光を生体２に照射する第２発光部２１と、第２発光部２１から出射された後に生体２内を透過して戻ってくる光を受けて第２受光信号Ｓ２を生成する第２受光部２２と、を備えた第２光センサ２０と；第１受光信号Ｓ１から第２受光信号Ｓ２を差し引くことにより脈波データを取得する演算回路３０と；を有する。【選択図】図３
2012143316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１発光強度の光を生体に出射する第１発光部と、前記第１発光部から出射された後に前記生体内を透過して戻ってくる光を受けて第１受光信号を生成する第１受光部と、を備えた第１光センサと；
前記第１発光強度よりも弱い第２発光強度の光を前記生体に照射する第２発光部と、前記第２発光部から出射された後に前記生体内を透過して戻ってくる光を受けて第２受光信号を生成する第２受光部と、を備えた第２光センサと；
前記第１受光信号から前記第２受光信号を差し引くことにより脈波データを取得する演算回路と；
を有することを特徴とする脈波センサ。
【請求項２】
前記第１光センサと前記第２光センサは、互いに隣接して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の脈波センサ。
【請求項３】
前記第１光センサと前記第２光センサは、前記第１発光部と前記第２受光部との間、及び、前記第２発光部と前記第１受光部との間を、それぞれ離間させるように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の脈波センサ。
【請求項４】
前記演算回路は、前記第１受光信号と前記第２受光信号の差分信号を出力する差動アンプを含むことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項５】
前記演算回路は、前記差分信号に重畳した低周波成分をカットするハイパスフィルタを含むことを特徴とする請求項４に記載の脈波センサ。
【請求項６】
前記演算回路は、前記差分信号に重畳した高周波成分をカットするローパスフィルタを含むことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の脈波センサ。
【請求項７】
前記演算回路は、前記差分信号を増幅するアンプを含むことを特徴とする請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項８】
前記演算回路は、前記第２受光信号を増幅して前記差動アンプに出力する前段アンプを含むことを特徴とする請求項４〜請求項７のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項９】
前記第１光センサ及び前記第２光センサを被覆する遮光部材をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１０】
前記遮光部材は、指袋型筺体であることを特徴とする請求項９に記載の脈波センサ。
【請求項１１】
前記遮光部材は、指輪型筺体であることを特徴とする請求項９に記載の脈波センサ。
【請求項１２】
前記遮光部材は、腕輪型筺体であることを特徴とする請求項９に記載の脈波センサ。
【請求項１３】
前記遮光部材は、マスク型筺体であることを特徴とする請求項９に記載の脈波センサ。
【請求項１４】
前記脈波センサの各部に電力供給を行う電源部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１５】
前記電源部は、バッテリを含むことを特徴とする請求項１４に記載の脈波センサ。
【請求項１６】
前記電源部は、前記バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換する電圧変換回路を含むことを特徴とする請求項１５に記載の脈波センサ。
【請求項１７】
前記電源部は、前記バッテリの充電制御を行う充電回路を含むことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の脈波センサ。
脈波センサ。
【請求項１８】
前記脈波データを格納する記憶部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【請求項１９】
前記脈波センサの外部に前記脈波データを送信する通信部をさらに有することを特徴とする請求項１〜請求項１８のいずれか一項に記載の脈波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の脈波センサは、被験者の指先などに光を照射する発光部と、生体内を透過した光の強度を検出する受光部と、を用いて脈波の測定を行う構成とされていた。
【０００３】
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２１２０１６号公報
【特許文献２】国際公開第２００２／０６２２２２号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の脈波センサでは、被験者の動きや振動に起因するノイズ成分（以下では、モーションノイズと呼ぶ）の影響を受けて、脈波をうまく測定することができない、という課題があった。
【０００６】
本発明は、本願の発明者らによって見い出された上記の問題点に鑑み、モーションノイズの影響を低減して高精度に脈波の測定を行うことが可能な脈波センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る脈波センサは、第１発光強度の光を生体に出射する第１発光部と、前記第１発光部から出射された後に前記生体内を透過して戻ってくる光を受けて第１受光信号を生成する第１受光部と、を備えた第１光センサと；前記第１発光強度よりも弱い第２発光強度の光を前記生体に照射する第２発光部と、前記第２発光部から出射された後に前記生体内を透過して戻ってくる光を受けて第２受光信号を生成する第２受光部と、を備えた第２光センサと；前記第１受光信号から前記第２受光信号を差し引くことにより脈波データを取得する演算回路と；を有する構成（第１の構成）とされている。
【０００８】
なお、上記第１の構成から成る脈波センサにおいて、前記第１光センサと前記第２光センサは、互いに隣接して配置されている構成（第２の構成）にするとよい。
【０００９】
また、上記第２の構成から成る脈波センサにおいて、前記第１光センサと前記第２光センサは、前記第１発光部と前記第２受光部との間、及び、前記第２発光部と前記第１受光部との間をそれぞれ離間させるように配置されている構成（第３の構成）にするとよい。
【００１０】
また、上記第１〜第３いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記演算回路は、前記第１受光信号と前記第２受光信号の差分信号を出力する差動アンプを含む構成（第４の構成）にするとよい。
【００１１】
また、上記第４の構成から成る脈波センサにて、前記演算回路は、前記差分信号に重畳した低周波成分をカットするハイパスフィルタを含む構成（第５の構成）にするとよい。
【００１２】
また、上記第４または第５の構成から成る脈波センサにおいて、前記演算回路は、前記差分信号に重畳した高周波成分をカットするローパスフィルタを含む構成（第６の構成）にするとよい。
【００１３】
また、上記第４〜第６いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記演算回路は、前記差分信号を増幅するアンプを含む構成（第７の構成）にするとよい。
【００１４】
また、上記第４〜第７いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記演算回路は、前記第２受光信号を増幅して前記差動アンプに出力する前段アンプを含む構成（第８の構成）にするとよい。
【００１５】
また、上記第１〜第８いずれかの構成から成る脈波センサは、前記第１光センサ及び前記第２光センサを被覆する遮光部材をさらに有する構成（第９の構成）にするとよい。
【００１６】
また、上記第９の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光部材は、指袋型筺体である構成（第１０の構成）にするとよい。
【００１７】
また、上記第９の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光部材は、指輪型筺体である構成（第１１の構成）にするとよい。
【００１８】
また、上記第９の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光部材は、腕輪型筺体である構成（第１２の構成）にするとよい。
【００１９】
また、上記第９の構成から成る脈波センサにおいて、前記遮光部材は、マスク型筺体である構成（第１３の構成）にするとよい。
【００２０】
また、上記第１〜第１３いずれかの構成から成る脈波センサは、前記脈波センサの各部に電力供給を行う電源部をさらに有する構成（第１４の構成）にするとよい。
【００２１】
また、上記第１４の構成から成る脈波センサにおいて、前記電源部は、バッテリを含む構成（第１５の構成）にするとよい。
【００２２】
また、上記第１５の構成から成る脈波センサにおいて、前記電源部は、前記バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換する電圧変換回路を含む構成（第１６の構成）にするとよい。
【００２３】
また、上記第１５または第１６の構成から成る脈波センサにおいて、前記電源部は、前記バッテリの充電制御を行う充電回路を含む構成（第１７の構成）にするとよい。
【００２４】
また、上記第１〜第１７いずれかの構成から成る脈波センサは、前記脈波データを格納する記憶部をさらに有する構成（第１８の構成）にするとよい。
【００２５】
また、上記第１〜第１８いずれかの構成から成る脈波センサは、前記脈波センサの外部に前記脈波データを送信する通信部をさらに有する構成（第１９の構成）にするとよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る脈波センサであれば、モーションノイズの影響を低減して高精度に脈波の測定を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】脈波測定の原理を説明するための模式図
【図２】生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図
【図３】本発明に係る脈波センサの一構成例を模式的に示すブロック図
【図４】制御部３０（演算回路）の第１構成例を示すブロック図
【図５】発光強度と出力強度との関係を示す相関図
【図６】ノイズキャンセル演算処理の効果を示す波形図
【図７】制御部３０（演算回路）の第２構成例を示すブロック図
【図８】脈波センサ１の第１アプリケーション（指袋型）を示す模式図
【図９】脈波センサ１の第２アプリケーション（指輪型）を示す模式図
【図１０】脈波センサ１の第３アプリケーション（腕輪型）を示す模式図
【図１１】脈波センサ１の第４アプリケーション（アイマスク型）を示す模式図
【図１２】アイマスク内側における脈波センサ１の一載置例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜脈波測定の原理＞
図１は、脈波測定の原理を説明するための模式図であり、図２は、生体内における光の減衰量（吸光度）が時間的に変化する様子を示す波形図である。
【００２９】
容積脈波法による脈波測定では、例えば、図１に示すように、測定窓に押し当てられた生体の一部（図１では指先を例示したが、指の第３関節や手首であってもよいし、さらには、頭部（特に、額、眉間、鼻先、頬、眼下、こめかみ、耳たぶなどの顔面部分）であってもよい）に向けて発光部（ＬＥＤ［Light Emitting Diode］など）から光が照射され、体内を透過して体外に出てくる光の強度が受光部（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）で検出される。ここで、図２に示したように、生体組織や静脈血（脱酸素化ヘモグロビンＨｂ）による光の減衰量（吸光度）は一定であるが、動脈血（酸素化ヘモグロビンＨｂＯ２）による光の減衰量（吸光度）は拍動によって時間的に変動する。従って、可視領域から近赤外領域にある「生体の窓」（光が生体を透過しやすい波長領域）を利用して、末梢動脈の吸光度変化を測定することにより、容積脈波を測定することができる。
【００３０】
＜脈波から分かること＞
なお、心臓及び自立神経の支配を受けている脈波は、常に一定の挙動を示すものではなく、被験者の状態によって様々な変化（揺らぎ）を生じるものである。従って、脈波の変化（揺らぎ）を解析することにより、被験者の様々な身体情報を得ることができる。例えば、心拍数からは、被験者の運動能力や緊張度などを知ることができ、心拍変動からは、被験者の疲労度、快眠度、及び、ストレスの大きさなどを知ることができる。また、脈波を時間軸で２回微分することにより得られる加速度脈波からは、被験者の血管年齢や動脈硬化度などを知ることができる。
【００３１】
＜ブロック図＞
図３は、本発明に係る脈波センサの一構成例を模式的に示すブロック図である。本構成例の脈波センサ１は、第１光センサ１０と、第２光センサ２０と、制御部３０と、電源部４０と、記憶部５０と、通信部６０と、を有する。
【００３２】
第１光センサ１０は、主として脈波成分を検出するための光センサであって、第１発光部１１と、第１受光部１２と、測定窓１３とを備えている。第１発光部１１は、第１発光強度Ｐ１の光を生体２に出射する。第１発光部１１としては、可視光ＬＥＤや近赤外ＬＥＤなどを用いることができる。第１受光部１２は、第１発光部１１から出射された後に生体２内を透過して戻ってくる光を受けて第１受光信号Ｓ１を生成する。第１受光部１２としては、フォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いることができる。測定窓１３は、第１光センサ１０の発光／受光面上に設けられた透光部材（ガラス板やアクリル板など）である。第１光センサ１０は、測定窓１３を介して脈波の測定（生体２への光出射、及び、生体２から戻ってくる光の検出）を行う。なお、測定窓１３の厚さについては、第１光センサ１０の焦点深度を鑑みて適切に設計することが望ましい。
【００３３】
第２光センサ２０は、主としてモーションノイズ成分を検出するための光センサであって、第２発光部２１と、第２受光部２２と、測定窓２３とを備えている。第２発光部２１は、第１発光強度Ｐ１よりも弱い第２発光強度Ｐ２の光を生体２に出射する。第２発光部２１としては、第１発光部１１と同じく、可視光ＬＥＤや近赤外ＬＥＤなどを用いることができる。第２受光部２２は、第２発光部２１から出射された後に生体２内を透過して戻ってくる光を受けて第２受光信号Ｓ２を生成する。第２受光部２２としては、第１受光部１２と同じく、フォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いることができる。測定窓２３は、第２光センサ２０の発光／受光面上に設けられた透光部材（ガラス板やアクリル板など）である。第２光センサ２０は、測定窓２３を介して脈波の測定（生体２への光出射、及び、生体２から戻ってくる光の検出）を行う。なお、測定窓２３の厚さについては、第２光センサ２０の焦点深度を鑑みて適切に設計することが望ましい。
【００３４】
なお、第１光センサ１０及び第２光センサ２０は、いずれも、発光部と受光部が生体２を挟んで互いに反対側に設けられた構成（いわゆる透過型、図１の破線矢印を参照）ではなく、発光部と受光部が生体２に対していずれも同じ側に設けられた構成（いわゆる反射型、図１の実線矢印を参照）とされている。第１発光部１１から出射された光を第１受光部１２で確実に検出し、第２発光部２１から出射された光を第２受光部２２で確実に検出するためには、生体２内部での光散乱の影響を受けやすい透過型よりも、生体２内部での光散乱の影響を受けにくい反射型を採用することが望ましい。
【００３５】
また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、互いに隣接して配置されている。このような構成とすることにより、第１受光信号Ｓ１と第２受光信号Ｓ２をほぼ同じ位置で測定することができるので、後述する差分演算処理によるモーションノイズキャンセル処理の効果を高めることが可能となる。
【００３６】
また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、第１発光部１１と第２受光部２２との間、及び、第２発光部２１と第１受光部１２との間をそれぞれ離間させるように配置されている。このような構成とすることにより、第１発光部１１から出射された光を第１受光部１２で確実に検出し、第２発光部２１から出射された光を第２受光部２２で確実に検出することが可能となる。
【００３７】
制御部３０は、第１受光信号Ｓ１から第２受光信号Ｓ２を差し引くことにより脈波データＳ３を取得する差分演算回路を含む。このような差分演算の作用・効果については、後述する。また、制御部３０は、脈波センサ１全体の動作を統括制御するほか、脈波データＳ３に各種の信号処理を施すことにより、脈波に関する種々の情報（脈波の揺らぎ、心拍数、心拍変動、及び、加速度脈波など）を取得するＣＰＵ［Central Processing Unit］も含む。
【００３８】
電源部４０は、脈波センサ１の各部に電力供給を行う回路ブロックであり、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどのバッテリと、前記バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換する電圧変換回路と、前記バッテリの充電制御を行う充電回路と、を含んでいる。このように、バッテリ駆動方式の脈波センサ１であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことができる。なお、バッテリの充電方式としては、ＵＳＢ［Universal Serial Bus］ケーブルなどを用いる接触方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触方式であってもよい。
【００３９】
記憶部５０は、制御部３０で得られた脈波データＳ３（生データ、或いは、種々の処理が施された処理済みデータ）を揮発的ないしは不揮発的に格納する。なお、記憶部５０としては、揮発性のＲＡＭ［Random Access Memory］や不揮発性のフラッシュメモリなどを好適に用いることができる。このように、脈波データＳ３の格納手段を有する構成であれば、所定期間毎に記憶部５０の蓄積データを一括外部送信することができるので、通信部６０を間欠的に待機状態とすることが可能となり、延いては、脈波センサ１のバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。
【００４０】
通信部６０は、制御部３０で得られた脈波データＳ３（生データ、種々の処理が施された処理済みデータ、或いは、記憶部５０の格納データ）を外部のパーソナルコンピュータや携帯電話機に送信する。なお、通信部６０としては、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）モジュールＩＣなどの無線通信モジュールを好適に用いることができる。このような構成とすることにより、外部機器に脈波データＳ３を送信する際に有線での接続を必要としないので、例えば、被験者の行動を制約せずに脈波データＳ３のリアルタイム送信を行うことが可能となる。
【００４１】
＜差分演算回路＞
図４は、制御部３０（差分演算回路）の第１構成例を示すブロック図である。第１構成例の制御部３０（差分演算回路）は、差動アンプ３１と、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）３２と、中段アンプ３３と、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）３４と、後段アンプ３５と、を含んでいる。差動アンプ３１は、非反転入力端（＋）に入力される第１受光信号Ｓ１と、反転入力端（−）に入力される第２受光信号Ｓ２との差分信号を出力する。ハイパスフィルタ３２は、差動アンプ３１の出力信号に重畳した低周波成分（ＤＣ成分）をカットして出力する。中段アンプ３３は、ハイパスフィルタ３２の出力信号を増幅して出力する。ローパスフィルタ３４は、中段アンプ３３の出力信号に重畳した高周波成分（高調波ノイズ成分）をカットして出力する。後段アンプ３５は、ローパスフィルタ３４の出力信号を増幅して出力する。この後段アンプ３５の出力信号が脈波データＳ３となる。
【００４２】
図５は、発光強度と出力強度との関係を示す相関図である。図５で示したように、第１受光信号Ｓ１と第２受光信号Ｓ２には、それぞれ、脈波成分とモーションノイズ成分が含まれている。ここで、本願の発明者らは、鋭意研究の末、脈波成分とモーションノイズ成分との間には、発光強度変化に対する感受性の差異が存在するという新たな知見を得た。より具体的に述べると、脈波成分は発光強度変化に対する感受性が高く、発光強度を高めるほど受光信号に含まれる脈波成分も大きくなる（図５中のａ１とａ２を比較参照）。一方、モーションノイズ成分は発光強度変化に対する感受性が低く、発光強度を高めても受光信号に含まれるモーションノイズ成分はそれほど大きくならない（図５中のｂ１とｂ２を比較参照）。
【００４３】
従って、第１発光強度Ｐ１の第１光センサ１０で得られた第１受光信号Ｓ１から、より弱い第２発光強度Ｐ２の第２光センサ２０で得られた第２受光信号Ｓ２を差し引くことにより、各々に含まれる同相のモーションノイズ成分を相殺して、純粋な脈波成分のみを得ることが可能となる（図６を参照）。このように、本構成例の脈波センサ１であれば、被験者の動きや振動に依ることなく、高精度に脈波の測定を行うことができるので、日常生活の中で一日中脈波を計測することが可能となる。
【００４４】
図７は、制御部３０（差分演算回路）の第２構成例を示すブロック図である。第２構成例の制御部３０（差分演算回路）は、第１構成例の回路要素３１〜３５に加えて、前段アンプ３６を含んでいる。前段アンプ３６は、前記第２受光信号を増幅して差動アンプ３１に出力する。このような構成であれば、前段アンプ３６のゲインを適宜調整することにより、第１受光信号Ｓ１に含まれているモーションノイズ成分（図５のｂ１を参照）と、第２受光信号Ｓ２に含まれているモーションノイズ成分（図５のｂ２を参照）の大きさを合わせ込むことができるので、モーションノイズキャンセル処理の効果を最大限に発揮させることが可能となる。
【００４５】
＜各種アプリケーション＞
［指袋型］
図８は、脈波センサ１の第１アプリケーション（指袋型）を示す模式図である。第１アプリケーションにおいて、脈波センサ１は、指２の先端部で脈波を測定するための構造、より具体的には、指２の先端に装着されて脈波を測定するための指袋構造を有する。
【００４６】
なお、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、いずれも、指袋型の筐体３が指２の先端に装着されたときに指２の腹側（手の平側）となるように筐体３に収納されている。このように、肉厚でフィット感に優れた指２の腹側（手の平側）に第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置することにより、脈波の測定を安定して行うことができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、例えば、指２の延伸方向に並べて配置すればよい。ただし、第１光センサ１０と第２光センサ２０の配置位置は、上記に限定されるものではない。
【００４７】
また、指袋型の筐体３は、第１光センサ１０と第２光センサ２０を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００４８】
［指輪型］
図９は、脈波センサ１の第２アプリケーション（指輪型）を示す模式図である。第２アプリケーションにおいて、脈波センサ１は指２の第３関節で脈波を測定するための構造、より具体的には、指２の第３関節に装着されて脈波を測定するための指輪構造を有する。
【００４９】
なお、第１光センサ１０と第２光センサ２０はいずれも、指輪型の筐体３が指２の第３関節に装着されたときに指２の腹側（手の平側）となるように筐体３に収納されている。このように、肉厚でフィット感に優れた指２の腹側（手の平側）に第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置することにより、脈波の測定を安定して行うことができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は例えば、指２の延伸方向に並べて配置すればよい。ただし、第１光センサ１０と第２光センサ２０の配置位置は、上記に限定されるものではない。
【００５０】
また、指輪型の筐体３は、第１光センサ１０と第２光センサ２０を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００５１】
また、指輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者が意図的に脈波センサ１を指２から外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ１が指２から脱落してしまうおそれは殆どないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。
【００５２】
また、指輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者に対して脈波センサ１を装着していることをあまり意識させずに済むので、長期間（数日〜数ヶ月）に亘る継続的な脈波測定を行う場合であっても、被験者に過度のストレスを与えずに済む。
【００５３】
［腕輪型］
図１０は、脈波センサ１の第３アプリケーション（腕輪型）を示す模式図である。第３アプリケーションにおいて、脈波センサ１は手首２で脈波を測定するための構造、より具体的には、手首２に装着されて脈波を測定するための腕輪構造を有する。
【００５４】
なお、第１光センサ１０と第２光センサ２０はいずれも、腕輪型の筐体３が手首２に装着されたときに手首２の背側（手の甲側）中央部となるように筐体３に収納されている。このように、肉厚でフィット感に優れた手首２の背側（手の甲側）中央部に第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置することにより、脈波の測定を安定して行うことができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、例えば、腕の延伸方向に並べて配置すればよい。ただし、第１光センサ１０と第２光センサ２０の配置位置は、上記に限定されるものではなく、例えば、手首２の腹側（手の平側）両端部に第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置しても構わない。
【００５５】
また、腕輪型の筐体３は、第１光センサ１０と第２光センサ２０を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００５６】
また、腕輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者が意図的に脈波センサ１を手首２から外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ１が手首２から脱落してしまうおそれは殆どないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。
【００５７】
また、腕輪構造を有する脈波センサ１であれば、被験者に対して脈波センサ１を装着していることをあまり意識させずに済むので、長期間（数日〜数ヶ月）に亘る継続的な脈波測定を行う場合であっても、被験者に過度のストレスを与えずに済む。
【００５８】
［アイマスク型］
図１１は脈波センサ１の第４アプリケーション（アイマスク型）を示す模式図である。第４アプリケーションにおいて、脈波センサ１は頭部２で脈波を測定するための構造、より具体的には、頭部２に装着されて脈波を測定するためのアイマスク構造を有する。
【００５９】
なお、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、いずれも、アイマスク型の筐体３が頭部２に装着されたときに眉間の位置となるように筐体３に収納されている。このように、毛細血管が集中している眉間に第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置することにより、脈波の測定を安定して行うことができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、第１光センサ１０と第２光センサ２０は、例えば、頭部２の左右方向に並べて配置すればよい。ただし、第１光センサ１０と第２光センサ２０の配置位置は、上記に限定されるものではなく、例えば、額、鼻先、頬、眼下、こめかみ、耳たぶに第１光センサ１０と第２光センサ２０を配置しても構わない。
【００６０】
また、アイマスク型の筐体３は、第１光センサ１０と第２光センサ２０を被覆する遮光部材としても機能する。このような構成とすることにより、外光の影響を受けることなく脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００６１】
また、アイマスク構造を有する脈波センサ１であれば、アイマスク本来の機能を利用して被験者をリラックスさせることができるので、脈波測定中の被験者に過度のストレスを与えずに済む。このような特長から、アイマスク構造を有する脈波センサ１は、快眠センサ（脈波情報から被験者の睡眠状態に関する知見を得るセンサ）として好適に利用することが可能である。
【００６２】
図１２は、アイマスク内側における脈波センサ１の一載置例を示す模式図である。図１２に示したように、第１発光部１０と第２発光部２０は、いずれも、ＰＤＭＳ［polydimethylsiloxane］樹脂などのフィット素材Ｘで被覆されている。また、第１発光部１０及び第２発光部２０と筐体３との間には、合成スポンジなどのクッション素材Ｙが設けられている。このような構成とすることにより、脈波センサ１と生体（頭部）２との密着性を高めることができるので、脈波の測定を安定して行うことが可能となる。
【００６３】
＜出力波長についての考察＞
実験では、いわゆる反射型の脈波センサ１において、発光部の出力波長をλ１（赤外：９４０ｎｍ）、λ２（緑：６３０ｎｍ）、及び、λ３（青：４６８ｎｍ）とし、発光部の出力強度（駆動電流値）を１ｍＡ、５ｍＡ、１０ｍＡに変化させたときの挙動を各々調査した。その結果、およそ波長６００ｎｍ以下の可視光領域において、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ２の吸収係数が大きくなり、測定される脈波のピーク強度が大きくなるため、脈波の波形を比較的取得しやすいことが分かった。
【００６４】
なお、動脈血の酸素飽和度を検出するパルスオキシメータでは、酸素化ヘモグロビンＨｂＯ２の吸収係数（実線）と脱酸素化ヘモグロビンＨｂの吸収係数（破線）との差違が最大となる近赤外領域の波長（７００ｎｍ前後）が発光部の出力波長として広く一般的に用いられているが、脈波センサ（特に、いわゆる反射型の脈波センサ）としての利用を考えた場合には、上記の実験結果で示したように、波長６００ｎｍ以下の可視光領域を発光部の出力波長として用いることが望ましいと言える。
【００６５】
＜その他の変形例＞
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【００６６】
例えば、上記実施形態では、第１発光部１１と第２発光部２１の出力波長が同一であることを前提として説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、第１発光部１１と第２発光部２１を互いに異なる出力波長に設定した上で、各々の発光強度を適宜設定しても構わない。
【００６７】
また、上記実施形態では、主として脈波成分を検出するための第１光センサ１０と、主としてモーションノイズ成分を検出するための第２光センサ２０と、を一つずつ設けた構成を例示して説明を行ったが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、ｍ個（ただしｍ≧２）の第１光センサ１０と、ｎ個（ただしｎ≧２）の第２光センサ２０を設けても構わない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、脈波センサの利便性を高めるための技術として利用することが可能であり、ヘルスケアサポート機器、ゲーム機器、音楽機器、ペットコミュニケーションツール、車両の運転手の居眠り防止機器など、様々な分野への応用が可能であると考えられる。
【符号の説明】
【００６９】
１    脈波センサ
２    生体（指（指先、第３関節）、手首、頭部（眉間）など）
３    遮光部材（筺体）
１０    第１光センサ（脈波検出用）
１１    発光部（ＬＥＤ）
１２    受光部（ＰＤ）
１３    測定窓（透光部材）
２０    第２光センサ（モーションノイズ検出用）
２１    発光部（ＬＥＤ）
２２    受光部（ＰＤ）
２３    測定窓（透光部材）
３０    制御部（差分演算回路を含む）
３１    差動アンプ
３２    ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）
３３    中段アンプ
３４    ローパスフィルタ（ＬＰＦ）
３５    後段アンプ
３６    前段アンプ
４０    電源部
５０    記憶部
６０    通信部
Ｘ    フィット素材（ＰＤＭＳ樹脂など）
Ｙ    クッション素材（合成スポンジなど）
【図２】
2012143316.tif 000003
【図３】
2012143316.tif 000004
【図４】
2012143316.tif 000005
【図５】
2012143316.tif 000006
【図６】
2012143316.tif 000007
【図７】
2012143316.tif 000008
【図８】
2012143316.tif 000009
【図９】
2012143316.tif 000010
【図１０】
2012143316.tif 000011
【図１１】
2012143316.tif 000012
【図１２】
2012143316.tif 000013
【図１】
2012143316.tif 000014