(57)【要約】【課題】外部光の影響を低減できる生体情報検出装置を提供すること。【解決手段】生体情報検出装置１は、使用者の脈波を検出する脈波検出部５２と、外部光を受光して、受光された外部光の光量の時間変化を示す信号を外部光受光信号として出力する外部光検出部５３と、解析部（制御部９）と、を備え、脈波検出部５２は、使用者の検出部位に検出光を照射する照射部と、検出部位にて反射された検出光を受光して、受光された検出光の光量の時間変化を示す信号を脈波信号として出力する受光部と、を有し、解析部は、外部光受光信号を用いて外部光の影響が低減された脈波信号を解析して、使用者の脈波関連情報を取得する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用者の脈波を検出する脈波検出部と、
外部光を受光して、受光された前記外部光の光量の時間変化を示す信号を外部光受光信号として出力する外部光検出部と、
解析部と、を備え、
前記脈波検出部は、
前記使用者の検出部位に検出光を照射する照射部と、
前記検出部位にて反射された前記検出光を受光して、受光された前記検出光の光量の時間変化を示す信号を脈波信号として出力する受光部と、を有し、
前記解析部は、前記外部光受光信号を用いて前記外部光の影響が低減された前記脈波信号を解析して、前記使用者の脈波関連情報を取得することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報検出装置において、
外装を構成する筐体を備え、
前記照射部及び前記受光部は、前記筐体が前記使用者の装着部位に装着された際に、前記装着部位に対向する位置に配置され、
前記外部光検出部は、前記筐体が前記装着部位に装着された際に、前記装着部位に対向しない位置に配置されることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の生体情報検出装置において、
外装を構成する筐体を備え、
前記筐体は、前記外部光検出部に前記外部光を導く窓部を有することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記外部光検出部に対して前記外部光の入射側に配置されるフィルターを有し、
前記フィルターは、当該フィルターを透過した前記外部光が前記外部光検出部によって受光された際に、前記受光部が前記外部光の影響を受けた場合に出力する信号と略同じ波形の前記外部光受光信号を前記外部光検出部に出力させる特性を有することを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生体情報検出装置において、
前記外部光検出部及び前記脈波検出部から出力される信号に基づいて、前記外部光の影響を前記脈波信号から低減するための補正情報を生成する補正情報生成部を有し、
前記解析部は、前記補正情報に基づいて前記外部光の影響が低減された前記脈波信号を解析して、前記脈波関連情報を取得することを特徴とする生体情報検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、使用者の生体情報を検出する生体情報検出装置が知られている。このような生体情報検出装置として、使用者の脈拍数を測定する腕時計型脈拍計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
この特許文献１に記載の腕時計型脈拍計は、ケース体と、当該ケース体を使用者の手首に固定するバンド機構とを備え、当該ケース体には、発光部及び受光部を有する光電センサー部が設けられている。これらのうち、発光部は、人体に光を照射し、当該光は、皮膚境界面を経由して皮膚表層部に到達する。この光は、細動脈網内の脈動に起因するヘモグロビンの増減による吸収量の差から、当該光の一部が散乱され、更にその一部が反射光として受光部により検出される。
【０００３】
ここで、皮膚直下の細動脈網は、脈拍に従って容積が変動するため、体積当たりの血中ヘモグロビン濃度も、脈拍に従って変動する。そして、ヘモグロビンは、ある波長帯の光に強い吸収スペクトルを有する。このようなヘモグロビンに吸収され易い光を検出部位に照射すると、上記のように、照射光の一部はヘモグロビンによって吸収され、残りは血液中の様々な物質により散乱される。そして、当該残りの一部は、反射光として再び皮膚境界面にて検出される。この反射光は、ヘモグロビンが少ないときに多く検出され、ヘモグロビンが多いときに少なく検出される。すなわち、反射光は、血管の容積変動と逆の位相を有する強度変動として検出される。従って、反射光の強度変動を電気信号に変換することにより、脈拍に連動した脈波形（光電脈波）を検出できる。
このように検出された脈波形を示す電気信号を解析することにより、脈拍数を算出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２１２３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１に記載の腕時計型脈拍計のように、発光部から人体の検出部位に照射されて、当該検出部位にて反射された光を検出することによって、脈波形を得る脈拍計では、周囲の環境光（外部光）の影響により、検出される脈波形及び脈波信号が乱れる。具体的に、受光部は、検出された光の強度変化に応じた電気信号を出力する構成であるので、人体に照射されて検出部位近傍の皮膚を通過した外部光が、受光部によって検出されてしまう。そして、外部光の強度変化（輝度変化）が生じると、受光部による検出結果である脈波形に外部光の強度変化に応じたピークが現れ、当該ピークを脈拍のピークとして誤検出してしまう可能性がある。
【０００６】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、外部光の影響を低減できる生体情報検出装置を提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様に係る生体情報検出装置は、使用者の脈波を検出する脈波検出部と、外部光を受光して、受光された前記外部光の光量の時間変化を示す信号を外部光受光信号として出力する外部光検出部と、解析部と、を備え、前記脈波検出部は、前記使用者の検出部位に検出光を照射する照射部と、前記検出部位にて反射された前記検出光を受光して、受光された前記検出光の光量の時間変化を示す信号を脈波信号として出力する受光部と、を有し、前記解析部は、前記外部光受光信号を用いて前記外部光の影響が低減された前記脈波信号を解析して、前記使用者の脈波関連情報を取得することを特徴とする。
【０００８】
なお、脈波関連情報としては、脈拍数や脈波の波形等を例示できる。
上記一態様によれば、生体情報検出装置は、受光される外部光の光量の時間変化を示す外部光受光信号を出力する外部光検出部を有する。そして、解析部は、当該外部光受光信号を用いて外部光の影響が低減された脈波信号を取得し、当該脈波信号を解析して、使用者の脈波関連情報を取得する。これによれば、上記検出範囲を含む領域に外部光が入射され、使用者の皮膚を通過した外部光が、脈波検出部の受光部によって検出されてしまう場合でも、当該外部光の影響を低減できる。従って、正確な脈波関連情報を取得できる。
【０００９】
上記一態様では、外装を構成する筐体を備え、前記照射部及び前記受光部は、前記筐体が前記使用者の装着部位に装着された際に、前記装着部位に対向する位置に配置され、前記外部光検出部は、前記筐体が前記装着部位に装着された際に、前記装着部位に対向しない位置に配置されることが好ましい。
なお、装着部位としては、使用者の手首等を例示できる。また、装着部位は、上記検出部位を含む部位となる。
上記一態様によれば、脈波検出部を構成する照射部及び受光部は、筐体が使用者の装着部位に装着された際に当該装着部位に対向する位置に配置されていることにより、上記照射部から照射される光を上記装着部位に含まれる検出部位に入射させることができるとともに、上記受光部が、当該検出部位から入射される光を検出しやすくすることができる。
また、外部光検出部が、筐体が上記装着部位に装着された際に当該装着部位に対向しない位置に配置されていることにより、外部光を検出しやすくすることができる。
従って、各検出部によって、検出対象の光を確実に検出できる。
【００１０】
上記一態様では、外装を構成する筐体を備え、前記筐体は、前記外部光検出部に前記外部光を導く窓部を有することが好ましい。
上記一態様によれば、外部光検出部に入射される外部光は、窓部を介して当該外部光検出部に導かれる。これによれば、窓部によって外部光検出部に入射される外部光の光量を制限できる。従って、比較的強い外部光が生体情報検出装置に入射される場合でも、外部光検出部による検出限界を超えることを抑制できる。
また、外部光検出部全体が生体情報検出装置の外部に露出することがないので、生体情報検出装置の外観を良好に維持できる。
【００１１】
上記一態様では、前記外部光検出部に対して前記外部光の入射側に配置されるフィルターを有し、前記フィルターは、当該フィルターを透過した前記外部光が前記外部光検出部によって受光された際に、前記受光部が前記外部光の影響を受けた場合に出力する信号と略同じ波形の前記外部光受光信号を前記外部光検出部に出力させる特性を有することが好ましい。
ここで、脈波検出部の受光部が、外部光に起因する光を検出する場合、当該受光部は、使用者の皮膚を透過した外部光を検出することとなる。この場合、受光部は、当該外部光が皮膚を透過することによるノイズ成分も検出してしまう。
これに対し、上記一態様によれば、上記フィルターを介して外部光検出部に入射される外部光の光量の時間変化を示す外部光受光信号を、上記受光部から出力される脈波信号から減算することにより、外部光が皮膚を介して受光部に入射される際のノイズ成分を除去できる。従って、検出される脈波信号の信頼性を向上させることができ、より正確な脈波関連情報を取得できる。
【００１２】
上記一態様では、前記外部光検出部及び前記脈波検出部から出力される信号に基づいて、前記外部光の影響を前記脈波信号から低減するための補正情報を生成する補正情報生成部を有し、前記解析部は、前記補正情報に基づいて前記外部光の影響が低減された前記脈波信号を解析して、前記脈波関連情報を取得することが好ましい。
なお、上記補正情報としては、外部光を検出した外部光検出部から出力される信号を、当該外部光を受光した脈波検出部の受光部から出力される信号と同一の信号（略同一の信号を含む）とする補正値が設定された補正情報が挙げられる。
上記一態様によれば、例えば上記補正情報を用いることにより、外部光検出部によって検出された外部光に応じた補正値を、脈波信号から減算することにより、受光部から出力される脈波信号から外部光の影響を低減させることができる。従って、脈波信号の信頼性を向上させることができ、より正確な脈波関連情報を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体情報検出装置を示す正面図。
【図２】上記第１実施形態における生体情報検出装置を背面側から見た斜視図。
【図３】上記第１実施形態における装置本体の構成を示すブロック図。
【図４】上記第１実施形態における脈波センサーの構成を示す模式図。
【図５】上記第１実施形態における制御部の構成を示すブロック図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る生体情報検出装置での外部光の影響を示す図。
【図７】上記第２実施形態における生体情報検出装置が備える制御部の構成を示すブロック図。
【図８】上記第２実施形態におけるフィルターの一例を示す図。
【図９】上記第２実施形態における脈拍数算出処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図面に基づいて説明する。
［生体情報検出装置の全体構成］
図１は、本実施形態に係る生体情報検出装置１を示す正面図である。
本実施形態に係る生体情報検出装置１は、使用者の手首等の装着部位に装着されて使用され、当該使用者の生体情報及び体動情報を検出及び解析するウェアラブル機器である。
この生体情報検出装置（以下、検出装置と略す場合がある）１は、詳しくは後述するが、使用者の生体情報として脈拍数を算出する際に、脈波検出部により検出された脈波信号から外部光の影響を低減させし、当該外部光の影響が低減された信号に基づいて脈拍数を算出する。
このような検出装置１は、図１に示すように、後述する装置本体３（図３参照）を内部に収納する筐体２と、当該筐体２を上記装着部位に固定するバンドＢＮ１，ＢＮ２と、を有する。
【００１５】
これらのうち、バンドＢＮ１，ＢＮ２は、筐体２と一体的に設けられ、当該筐体２の長手方向における一端側及び他端側から互いに反対方向に延出している。これらバンドＢＮ１，ＢＮ２は、当該バンドＢＮ１の先端（筐体２との接続部位とは反対側の端部）に設けられた中留ＢＮ１１により固定される。このように、バンドＢＮ１，ＢＮ２が固定されることにより、筐体２が上記装着部位に装着され、後述する脈波センサー５２１が、血管中を流れる血流の状態から脈波を検出可能となる。
【００１６】
筐体２の正面部２Ａには、装置本体３を構成する報知部６の表示部６１が略中央に設けられている。
また、正面部２Ａにおける表示部６１からバンドＢＮ１側の位置には、外部光を検出する外部光検出部５３の光センサー５３１が、当該正面部２Ａに形成された略矩形の窓部２１を介して露出している。この光センサー５３１の光入射側の位置には、当該光センサー５３１を覆うフィルター２２が設けられている。そして、当該光センサー５３１には、フィルター２２を介して窓部２１内に入射され、当該窓部２１によって導かれた外部光が入射される。なお、光センサー５３１及びフィルター２２については、後に詳述する。
【００１７】
図２は、検出装置１を背面側から見た斜視図である。
筐体２の背面部２Ｂ、すなわち、上記装着部位に対向する背面部２Ｂには、図２に示すように、後述する脈波検出部５２を構成する脈波センサー５２１が配置されている。
筐体２の側面部２Ｃには、外部機器と接続可能な端子部２３が設けられている。
【００１８】
図３は、装置本体３の構成を示すブロック図である。
装置本体３は、上記のように筐体２内に収納される。この装置本体３は、図３に示すように、操作部４、計測部５、報知部６、通信部７、記憶部８及び制御部９を備え、これらがバスラインＢＬにより接続されている。
【００１９】
［操作部の構成］
操作部４は、上記筐体２に対して突没可能に設けられたボタン４１，４２を有し、これらボタン４１，４２に対する入力操作に応じた操作信号を制御部９に出力する。なお、操作部４は、ボタンを有する構成に限らず、後述する報知部６の表示部６１上に配置されるタッチパネルを有する構成や、使用者のタップ操作を検出する構成であってもよい。
【００２０】
［計測部の構成］
図４は、計測部５の構成を示すブロック図である。
計測部５は、それぞれ制御部９による制御の下で動作する体動検出部５１、脈波検出部５２及び外部光検出部５３を有する。
体動検出部５１は、使用者の体動を示す体動情報を検出し、当該体動情報を制御部９に出力する。本実施形態では、体動検出部５１は、使用者の体動に伴って変化する加速度を体動情報として検出し、当該加速度を示す体動信号（加速度信号）を出力する。このような体動信号から、歩行時及び走行時における使用者の歩調等を算出できる。なお、体動検出部５１は、加速度に加えて、使用者の体動に伴って変化する角速度を検出してもよい。
【００２１】
［脈波検出部の構成］
図４は、脈波センサー５２１の構成を示す模式図である。
脈波検出部５２は、使用者の生体情報を検出する生体情報検出部の一種であり、制御部９による制御の下、使用者の脈波を検出する。この脈波検出部５２は、上記脈波センサー５２１を有する。
この脈波センサー５２１は、図４に示すように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を有する照射部５２２と、フォトダイオード等の受光素子を有する受光部５２３，５２４と、これら照射部５２２及び受光部５２３，５２４が実装される基板５２５と、これらを覆うドーム状のカバー部材５２６と、を有する光電センサーである。
【００２２】
これらのうち、照射部５２２により上記装着部位に含まれる検出部位に向けて照射された検出光（例えば緑色光）は、上記のように、生体内の血管ＢＴ（又は血管ＢＴ内を流れるヘモグロビン）にて反射されて、受光部５２３，５２４により受光される。これら受光部５２３，５２４は、受光された検出光の光量（強度）の時間変化を示す信号を、後述する制御部９に出力する。
そして、制御部９が、受光部５２３，５２４から出力された信号が統合された脈波信号から、上記体動検出部５１によって検出された体動信号に基づく体動ノイズ成分、及び、外部光検出部５３によって検出された外部光受光信号に基づくノイズ成分が除去されて得られる拍動信号を解析することにより、脈拍数が計数される。
【００２３】
［外部光検出部の構成］
外部光検出部５３は、上記光センサー５３１を有し、当該光センサー５３１によって受光された外部光の光量の時間変化を示す外部光受光信号を、制御部９に出力する。
この光センサー５３１は、フォトダイオード等の受光素子とカラーフィルターとを有し、上記受光部５２３，５２４によって受光可能な波長範囲の光を検出する。例えば、照射部５２２が、緑色光を照射し、受光部５２３，５２４が、上記受光素子と緑色光を透過するカラーフィルターとを有する場合には、光センサー５３１は、当該カラーフィルターと同じ光透過特性のカラーフィルターを有し、当該カラーフィルターを介して入射される外部光の光量（強度）の時間変化を示す外部光受光信号を、制御部９に出力する。
【００２４】
なお、上記のように、光センサー５３１には、フィルター２２を介した外部光が入射される。このフィルター２２は、ヒトの皮膚（詳しくは検出部位の皮膚）の光透過特性と同様の光透過特性を有するフィルターである。詳述すると、フィルター２２は、当該フィルター２２を透過した外部光が外部光検出部５３の光センサー５３１によって受光された際に、上記受光部５２３，５２４のうち少なくともいずれかが使用者の皮膚を介した外部光の影響を受けた場合、すなわち、装着部位に入射されて当該装着部位の皮膚を介して入射された外部光を当該受光部が受光した場合に出力される信号と略同じ波形を有する外部光受光信号を外部光検出部５３に出力させる特性を有する。
【００２５】
このようなフィルター２２は、一般的なヒトの上記装着部位における皮膚の光透過特性を有するフィルターとしてもよいが、使用者の上記装着部位における皮膚の光透過特性を有するフィルターとしてもよい。この場合、当該使用者の皮膚のサンプルを用いて光透過特性を測定し、当該光透過特性に応じたフィルターを、フィルター２２として正面部２Ａに配置してもよい。
【００２６】
ここで、上記構成を有する脈波センサー５２１が採用される場合、受光部５２３，５２４は、受光光量の時間変化を示す脈波信号を出力することから、照射部５２２から出射された光だけでなく、外部光も検出してしまう。例えば、脈波検出中に、外部光が上記装着部位に入射され、当該外部光が皮膚を介して受光部５２３，５２４に入射されると、受光部５２３，５２４は、当該外部光も検出してしまう。この場合、受光部５２３，５２４から出力される脈波信号に含まれる脈拍のピークが外部光の強弱（光量の大小）を示すピークに埋もれてしまい、脈拍を特定できず、脈拍数を適切に算出できない場合がある。
このため、本実施形態に係る検出装置１では、上記外部光検出部５３を設け、当該外部光検出部５３から出力される外部光受光信号が脈波信号から減算されて得られる上記拍動信号を解析することにより、脈拍数を適切に算出可能としている。
【００２７】
［報知部の構成］
図３に戻り、報知部６は、制御部９による制御の下、各種情報を使用者に報知する。この報知部６は、表示部６１、音声出力部６２及び振動部６３を有する。
表示部６１は、液晶等の各種表示パネルを有し、制御部９から入力される情報を表示する。例えば、表示部６１は、上記計測部５によって検出されて解析された情報（歩調及び脈拍数等）を表示する。
音声出力部６２は、スピーカー等の音声出力手段を備えて構成され、制御部９から入力される音声信号に応じた音声を出力する。
振動部６３は、制御部９により動作が制御されるモーターを有し、当該モーターの駆動によって発生する振動により、例えば警告を使用者に報知する。
【００２８】
［通信部の構成］
通信部７は、外部機器と通信可能な通信モジュールを有する。この通信部７は、計測部５による検出及び計測結果を当該外部機器に定期的に送信する他、当該外部機器から受信される情報を、制御部９に出力する。なお、通信部７は、近距離無線通信方式等により外部機器と無線にて通信する無線通信モジュールと、上記端子部２３を介して外部機器と有線にて通信する有線通信モジュールと、を有する。しかしながら、これに限らず、いずれか一方のみを有する構成としてもよい。また、通信部７は、無線通信モジュールによって外部機器と通信する場合には、ネットワークを介して外部機器と通信してもよい。
【００２９】
［記憶部の構成］
記憶部８は、フラッシュメモリー等の記憶手段により構成されており、制御情報記憶部８１及び検出情報記憶部８２を有する。
制御情報記憶部８１は、検出装置１の動作に必要な各種プログラム及びデータ等の制御情報を記憶している。このようなプログラムとして、検出装置１を制御する制御プログラムや、脈拍数算出処理を実行させる脈拍数算出プログラムが記憶されている。
検出情報記憶部８２は、上記計測部５により検出された各種情報と、制御部９による当該情報の解析結果と、を記憶する。この検出情報記憶部８２は、これらの情報を順次記憶し、記憶容量が不足すると、最も先に記憶した情報を新たに取得した情報で上書きする構成とされている。
【００３０】
［制御部の構成］
図５は、制御部９の構成を示すブロック図である。
制御部９は、処理回路を有し、自律的に、或いは、上記操作部４から入力される操作信号に応じて、検出装置１の動作を制御する。
このような制御部９は、上記処理回路が制御情報記憶部８１に記憶されたプログラムを実行することで実現される機能部として、図５に示すように、計時部９１、報知制御部９２、通信制御部９３、検出制御部９４及び解析部９５を有する。
【００３１】
［計時部、報知制御部及び通信制御部の構成］
計時部９１は、現在日時を計時する。
報知制御部９２は、報知部６の動作を制御する。例えば、報知制御部９２は、検出装置１Ａの動作状態、及び、計測部５による検出結果等を示す表示や音声を含む提示情報を報知部６に報知させる。また、報知制御部９２は、必要に応じて振動部６３のモーターを駆動させ、当該モーターの駆動によって発生する振動により、所定の情報を報知させる。
通信制御部９３は、上記通信部７の動作を制御する。
【００３２】
［検出制御部の構成］
検出制御部９４は、上記計測部５の動作を制御する。例えば、検出制御部９４は、使用者の体動を体動検出部５１に検出させる他、使用者の脈波を脈波検出部５２に検出させる。更に、検出制御部９４は、上記フィルター２２を介して入射される外部光を外部光検出部５３に検出させる。そして、検出制御部９４は、体動を示す加速度信号、脈波を示す脈波信号、及び、外部光の光量（強度）の時間変化を示す外部光受光信号を、計時部９１によって計時されている現在日時とともに、上記検出情報記憶部８２に記憶させる。
【００３３】
［解析部の構成］
解析部９５は、上記計測部５から入力される各種情報を解析する。
具体的に、解析部９５は、上記体動信号に基づいて、使用者の歩調（ピッチ）を算出する。例えば、解析部９５は、当該体動信号に対してＦＦＴ（高速フーリエ変換：Fast Fourier Transform）等の周波数解析を行い、得られた解析結果（パワースペクトル）から体動の周波数を抽出し、当該体動の周波数に基づいて脈拍数を算出する。なお、解析部９５は、体動信号の波形に基づいて歩調を計数する等、他の方法によって歩調を算出してもよい。
【００３４】
また、解析部９５は、脈波検出部５２から入力される脈波信号、体動検出部５１から入力される体動信号、及び、外部光検出部５３から入力される外部光受光信号に基づいて、使用者の脈拍数を算出する。例えば、解析部９５は、上記受光部５２３，５２４のそれぞれから入力される信号を統合した脈波信号から、体動信号に基づく体動ノイズ成分を除去するとともに、上記外部光受光信号に基づく外部光ノイズ成分を除去して、拍動信号を得る。具体的に、解析部９５は、脈波信号から体動信号及び外部光受光信号を減算した信号である拍動信号を得る。
そして、解析部９５は、得られた拍動信号に対して上記周波数解析を行い、当該周波数解析の結果から脈拍の周波数を抽出する。この後、解析部９５は、抽出された脈拍の周波数に所定の係数（例えば６０）を乗算する等して、脈波関連情報としての脈拍数を算出する。なお、解析部９５は、拍動信号の波形に基づいて脈拍のタイミングを計数して脈拍数を算出する等、他の手法によって脈拍数を算出してもよい。
そして、解析部９５は、算出された歩調及び脈拍数を、計時部９１によって計時されている現在日時とともに、上記検出情報記憶部８２に記憶させる。
【００３５】
［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る検出装置１によれば、以下の効果がある。
解析部９５は、外部光検出部５３によって受光された外部光の光量の時間変化を示す外部光受光信号を用いて、外部光に起因するノイズ成分（外部光ノイズ成分）が除去された脈波信号である拍動信号を取得し、当該拍動信号に基づいて、使用者の脈拍数を算出する。これによれば、上記装着部位に外部光が入射されて使用者の皮膚を介して入射される外部光が検出光とともに受光部５２３，５２４によって検出されてしまう場合でも、当該外部光の影響を低減できる。従って、脈拍を適切に検出でき、正確な脈拍数を算出及び取得できる。また、拍動信号は、外部光に起因するノイズ成分だけでなく、体動信号に基づく体動ノイズ成分が、上記脈波信号から除去された信号であるので、脈拍をより適切に検出でき、正確な脈拍数を算出及び取得できる。
【００３６】
脈波検出部５２は、上記装着部位に対向する背面部２Ｂに配置されている。これによれば、上記照射部５２２から照射される検出光を検出部位に確実に照射できる。この他、受光部５２３，５２４が、当該検出部位から入射される検出光を検出しやすくすることができる。
また、外部光検出部５３が、装着部位に対向しない正面部２Ａに配置されていることにより、外部光を受光及び検出しやすくすることができる。
従って、各検出部５２，５３によって、検出対象の光を確実に検出できる。
【００３７】
外部光は、正面部２Ａに形成された窓部２１を介して外部光検出部５３に導かれる。これによれば、外部光検出部５３に入射される外部光の光量を制限できる。従って、比較的強い外部光が入射される場合でも、外部光検出部５３による検出限界を超えることを抑制できるので、当該外部光検出部５３によって外部光を適切に検出できる。
また、外部光検出部５３全体が検出装置１の外部に露出することがないので、検出装置１の外観を良好に維持できる。
【００３８】
受光部５２３，５２４が、外部光に起因する光を検出する場合、当該受光部５２３，５２４は、使用者の皮膚を透過した外部光を検出することとなる。この際、受光部５２３，５２４は、当該外部光が皮膚を透過することによるノイズ成分も検出してしまう。
これに対し、上記フィルター２２を介して入射される外部光を外部光検出部５３が検出し、当該外部光の光量に応じた外部光受光信号を脈波信号から減算することにより、外部光が使用者の皮膚を介して受光部５２３，５２４に入射される際のノイズ成分を除去できる。従って、外部光の影響がより低減された脈波信号である拍動信号を取得できるので、当該拍動信号の信頼性を向上させることができ、正確な脈拍数を算出及び取得できる。
【００３９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報検出装置は、上記生体情報検出装置１と同様の構成を有する。ここで、当該生体情報検出装置１では、ヒトの皮膚の光透過特性に応じたフィルター２２を用い、当該フィルター２２を透過して入射される外部光の光量（強度）の時間変化を検出して得られる外部光受光信号と上記体動信号とを脈波信号から減算して得られる拍動信号に基づいて脈拍数を算出した。これに対し、本実施形態に係る生体情報検出装置では、フィルター２２を用いずに、外部光の光量変化（強度変化）に応じた補正情報を用いて、脈波信号における外部光の影響を低減させる。この点で、本実施形態に係る生体情報検出装置と、上記生体情報検出装置１とは相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図６は、外部光の影響を示す図であり、外部光検出部５３によって検出される外部光の波形Ｗ１と、脈波検出部５２によって検出される外部光の波形Ｗ２とを示す図である。
ここで、外部光が当たらない影の状態から、当該外部光が装着部位近傍に照射された場合、外部光受光信号の振幅は、図６に実線の波形Ｗ１として示す振幅となる。一方、脈波検出部５２が外部光を受光した場合に出力する信号の振幅は、当該脈波検出部５２が皮膚を透過した外部光を検出することとなるため、点線の波形Ｗ２として示す振幅となり、外部光受光信号の振幅より小さくなる。このような振幅の差は、使用者毎に異なる他、装着部位によっても異なる。
また、脈波検出部５２から出力される脈波信号には、外部光ノイズ成分の他、脈波成分が含まれており、当該外部光ノイズ成分は、脈波成分を含む広い範囲の周波数帯に存在する。このため、バンドパスフィルター（ハイパスフィルター及びローパスフィルターを含む）では、外部光ノイズ成分のみを脈波信号から除去することは困難である。
このため、上記検出装置１では、皮膚の光透過特性と同様の光透過特性を有するフィルター２２を用いて外部光を検出し、当該外部光の検出結果に応じた外部光受光信号を脈波信号から減算することによって、脈波信号から外部光ノイズ成分を低減させた。
【００４１】
これに対し、本実施形態に係る生体情報検出装置では、外部光検出部５３及び脈波検出部５２による外部光の検出結果に基づく補正情報を生成する。この補正情報に基づいて、脈波検出部５２から出力される脈波信号が補正されることにより、当該脈波信号から外部光ノイズ成分を低減させている。
以下、本実施形態に係る生体情報検出装置の構成について説明する。
【００４２】
図７は、本実施形態に係る生体情報検出装置１Ａが有する制御部９Ａの構成を示すブロック図である。
生体情報検出装置１Ａは、フィルター２２を備えず、上記制御部９に代えて制御部９Ａを有する他は、上記検出装置１と同様の構成及び機能を有する。
この制御部９Ａは、図７に示すように、解析部９５に代えて解析部９５Ａを有し、更にモード切替部９６、変化取得部９７及び補正情報生成部９８を有する他は、上記制御部９と同様の構成及び機能を有する。
【００４３】
モード切替部９６は、検出装置１Ａの動作モードを切り替える入力操作に応じて操作部４から入力される操作信号に基づいて、当該動作モードを、脈拍数を計測する計測モードから、後述する補正情報を生成する設定モードに切り替える。また、モード切替部９６は、当該補正情報が生成されると、当該動作モードを計測モードに切り替える。
【００４４】
なお、モード切替部９６により、検出装置１Ａの動作モードが設定モードに切り替えられると、検出制御部９４は、脈波検出部５２の照射部５２２による光照射を停止させる。これにより、当該脈波検出部５２の受光部５２３，５２４は、外部光に由来する光のみを検出可能となる。
一方、モード切替部９６により、検出装置１Ａの動作モードが計測モードに切り替えられると、検出制御部９４は、照射部５２２による光照射を再開させる。これにより、受光部５２３，５２４は、照射部５２２による検出光に由来する光を検出可能となる。
【００４５】
変化取得部９７は、検出装置１Ａの動作モードが設定モードに切り替えられた際に機能し、外部光が変化する際に外部光検出部５３の光センサー５３１によって検出される受光光量の変化パターン、及び、脈波検出部５２の受光部５２３，５２４によって検出される受光光量の変化パターンを取得する。
具体的に、変化取得部９７は、外部光が明から暗に変化した際に外部光検出部５３の光センサー５３１によって検出された受光光量の変化パターン、及び、脈波検出部５２の受光部５２３，５２４によって検出されて統合された受光光量の変化パターンを取得する。
また、変化取得部９７は、外部光が暗から明に変化した際に外部光検出部５３の光センサー５３１によって検出された受光光量の変化パターン、及び、脈波検出部５２の受光部５２３，５２４によって検出されて統合された受光光量の変化パターンを取得する。
【００４６】
図８は、検出装置１Ａが装着された装着部位に入射される外部光の光量を変化させるフィルターＦＴの一例を示す図である。
上記外部光の入射光量の変化は、明から暗への変化、及び、暗から明への変化の少なくともいずれかが含まれていれば、人為的になされたものでもよい。例えば、検出装置１Ａを上記装着部位に装着した状態で、当該装着部位近傍に入射される外部光の入射光量を調整可能なフィルター、例えば図８に示すフィルターＦＴを用いることにより、上記外部光の入射光量を変化させることができる。
具体的に、このフィルターＦＴは、当該フィルターＦＴの一端側から他端側に向かうに従って光の透過率が増加する特性を有する。このようなフィルターＦＴを、装着部位に装着された検出装置１Ａにかざし、当該フィルターＦＴを一端側から他端側に向かう方向に沿って往復させることにより、検出装置１Ａを含む装着部位近傍に入射される外部光に暗から明への変化、及び、明から暗への変化を生じさせることができる。
この他、上記外部光の入射光量の変化は、検出装置１Ａを含む装着部位近傍に、照明装置（図示省略）による照明光を照射し、当該照明装置によって照明光の強度（輝度）を変化させることによって生じさせてもよい。
【００４７】
図７に戻り、補正情報生成部９８は、変化取得部９７によって取得された変化パターンに基づいて、補正情報を生成する。
具体的に、補正情報生成部９８は、外部光が明から暗に変化した際に外部光検出部５３の光センサー５３１によって検出された受光光量の変化パターンに基づく変化曲線と、脈波検出部５２の受光部５２３，５２４によって検出されて統合された受光光量の変化パターンに基づく変化曲線との差を計算する。そして、補正情報生成部９８は、外部光検出部５３による受光光量の変化曲線が、受光部５２３，５２４による受光光量の変化曲線と同一（略同一を含む）になるような補正情報を生成する。これにより、外部光が明から暗に変化した際に適用される補正情報が生成される。
同様に、補正情報生成部９８は、外部光が暗から明に変化した際に適用される補正情報を生成する。
そして、補正情報生成部９８は、生成した補正情報を、記憶部８（詳しくは制御情報記憶部８１）に記憶させる。
【００４８】
このような補正情報は、外部光検出部５３によって検出される受光光量と、受光部５２３，５２４による受光光量から減算される光量（補正値）とが関連付けられたテーブル形式の補正情報であってもよく、補正関数であってもよい。
このようにして、補正情報生成部９８によって補正情報が生成されると、上記モード切替部９６は、検出装置１Ａの動作モードを設定モードから計測モードに切り替える。
【００４９】
解析部９５Ａは、検出装置１Ａの動作モードが計測モードである場合に機能する。この解析部９５Ａは、上記解析部９５と同様に、使用者の歩調を算出する。
また、解析部９５Ａは、上記解析部９５とは異なる方法にて、脈拍数を算出する。具体的に、解析部９５Ａは、上記受光部５２３，５２４のそれぞれから入力される信号を統合した脈波信号から上記体動ノイズ成分を除去し、更に、上記補正情報に基づいて当該脈波信号を補正することにより、拍動信号を得る。詳述すると、解析部９５Ａは、外部光検出部５３によって検出された外部光の受光光量の変化（外部光受光信号により示される外部光の受光光量の変化）に応じた補正値を上記補正情報から取得し、脈波信号から、体動ノイズ成分を除去するとともに、当該補正値を減算して、拍動信号を得る。そして、解析部９５Ａは、当該拍動信号に対して上記周波数解析を行い、得られた解析結果から抽出される脈拍の周波数に基づいて、使用者の脈拍数を算出する。なお、上記と同様に、当該拍動信号の波形に基づいて脈拍数を算出する等、他の手法によって脈拍数を算出してもよい。
このように算出された歩調及び脈拍数は、上記と同様に、計時部９１によって計時されている現在日時とともに、上記検出情報記憶部８２に記憶される。この他、当該脈拍数は、必要に応じて、報知制御部９２による制御の下、表示部６１に表示される。
【００５０】
［脈拍数算出処理］
図９は、制御部９Ａによって実行される脈拍数算出処理を示すフローチャートである。
上記制御部９Ａは、使用者の装着部位に検出装置１Ａが装着され、上記脈波検出部５２によって脈波の検出が可能であれば、制御情報記憶部８１に記憶された脈拍数算出プログラムを読み出して、以下に示す脈拍数算出処理を実行する。
この脈拍数算出処理では、図９に示すように、まず、制御部９Ａにより、現在の検出装置１Ａの動作モードが設定モードであるか否かが判定される（ステップＳ１）。
この判定処理にて、当該動作モードは設定モードでない（計測モードである）と判定されると、制御部９Ａは、処理をステップＳ４に移行させる。
【００５１】
一方、上記判定処理にて、当該動作モードは設定モードであると判定されると、制御部９Ａは、変化取得部９７に、上記外部光の変化に応じて外部光検出部５３及び脈波検出部５２によって検出される受光光量の変化パターンを取得させる（ステップＳ２）。
この後、制御部９Ａは、補正情報生成部９８に、取得された各変化パターンに基づく上記補正情報を生成させる（ステップＳ３）。このステップＳ３の後、制御部９Ａは、モード切替部９６に、検出装置１Ａの動作モードを計測モードに切り替えさせ、処理をステップＳ４に移行させる。
【００５２】
ステップＳ４では、制御部９Ａが、解析部９５Ａに、脈波検出部５２から入力される脈波信号と、体動検出部５１から入力される体動信号と、外部光検出部５３から入力される外部光受光信号（外部光の受光光量の時間変化）に応じて上記補正情報から取得される補正値とに基づいて拍動信号を取得し、当該拍動信号に基づいて、使用者の脈拍数を算出させる（ステップＳ４）。
以上により、脈拍数算出処理が終了するが、このような脈拍数算出処理は、脈波信号の検出が可能である限り、繰り返し実行される。
【００５３】
［第２実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る検出装置１Ａによれば、上記検出装置１と同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
上記補正情報を用いることにより、外部光検出部５３によって検出された外部光の光量の変化に応じた補正値が取得され、当該補正値が脈波信号から減算されることにより、外部光の影響を低減させた脈波信号（拍動信号）を得ることができる。従って、より正確な脈波関連情報を取得できる。
また、補正情報に設定された補正値のうち、外部光検出部５３によって検出された外部光の光量の変化に応じた補正値を脈波信号から減算することによって、外部光に起因するノイズ成分を除去できる。従って、当該ノイズ成分の除去処理を、比較的簡易に実行できる。
【００５４】
［実施形態の変形］
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記各実施形態では、脈波検出部５２は、１つの照射部５２２及び２つの受光部５２３，５２４を有する脈波センサー５２１を備えるとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、照射部及び受光部の数は適宜変更可能であり、例えば、照射部は２つであってもよく、受光部は１つであってもよい。
【００５５】
上記各実施形態では、解析部９５，９５Ａは、脈波関連情報として脈拍数を算出及び取得した。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、解析部９５，９５Ａは、脈波関連情報として、脈拍の波形を取得してもよい。すなわち、脈波に関連する情報であれば、取得される脈波関連情報は、変更可能である。
【００５６】
上記各実施形態では、脈波検出部５２は、検出装置１，１Ａの筐体２において装着部位に対向する背面部２Ｂに配置され、外部光検出部５３は、装着部位とは反対側に位置し、当該装着部位とは対向しない正面部２Ａに配置された。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、外部光検出部５３は、正面部２Ａ及び背面部２Ｂを接続する側面部（例えば側面部２Ｃ）に配置されてもよい。また、脈波検出部５２も、生体に検出光を照射でき、かつ、生体にて反射された検出光を検出可能であれば、背面部２Ｂ以外の位置に配置されてもよい。
【００５７】
上記各実施形態では、外部光検出部５３は、窓部２１を介して正面部２Ａに露出するとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、外部光検出部５３は、当該外部光検出部５３の全体が正面部２Ａに露出するように設けられていてもよい。
【００５８】
上記第１実施形態では、外部光検出部５３の光センサー５３１を覆うフィルター２２は、当該フィルター２２を透過した外部光を受光された際に、受光部５２３，５２４が外部光のみを受光した場合に出力する信号と略同じ波形の外部光受光信号を外部光検出部５３が出力するように、当該外部光をフィルターする特性を有するとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、脈波信号から減算されることにより、当該脈波信号における外部光の影響を低減できる外部光受光信号を外部光検出部５３が出力可能であれば、当該特性以外の特性を有するフィルターを採用してもよい。また、フィルター２２は、光センサー５３１を覆うように正面部２Ａに設けられるとしたが、当該フィルター２２は、窓部２１に嵌め込まれていてもよい。更に、外部光受光信号は、脈波信号に加算される等、他の演算方法によって上記外部光の影響を低減する信号であってもよい。
【００５９】
上記第２実施形態では、外部光が明から暗に変化する場合と、暗から明に変化する場合とのそれぞれに応じて補正情報が生成された。しかしながら、本発明はこれに限らない。例えば、外部光が明から暗に変化する場合と、暗から明に変化する場合との一方の場合に応じて補正情報が生成されてもよい。また、検出される外部光の光量の時間変化に限らず、当該外部光の光量に応じて補正値が設定された補正情報としてもよい。
【００６０】
上記各実施形態では、検出装置１，１Ａは、使用者の体動を検出する体動検出部５１を有するとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、体動検出部５１は無くてもよい。
上記各実施形態では、検出装置１，１Ａは、使用者の手首に装着されるとした。しかしながら、本発明はこれに限らない。すなわち、装置本体３を収納する筐体２を装着可能であれば、生体情報検出装置の装着部位は、適宜変更可能である。
【００６１】
上記各実施形態では、外部光を受光する外部光検出部５３と、生体を介して入射される検出光を検出する受光部５２３，５２４とは、それぞれ別体として設ける構成であった。しかしながら、これに限らず、脈波検出部を構成する受光部が、外部光を検出する構成であってもよい。この場合、外部光を受光する際には、照射部５２２による検出光の照射を停止し、検出された外部光の光量に応じて補正情報を生成してもよい。更に、この場合には、脈波を検出する検出処理の合間に、外部光を検出する検出処理を実行し、検出された外部光の光量に応じて、検出された脈波信号を補正することによって、外部光に起因するノイズ成分を除去してもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ…生体情報検出装置、２…筐体、２１…窓部、２２…フィルター、５２…脈波検出部、５２２…照射部、５２３，５２４…受光部、５３…外部光検出部、９５，９５Ａ…解析部、９８…補正情報生成部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図８】
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