JP2019122447A

JP2019122447A - 脈波解析装置、光学装置および脈波解析方法

Info

Publication number: JP2019122447A
Application number: JP2018003160A
Authority: JP
Inventors: 大毅橋本; Daiki Hashimoto; 山田　耕平; Kohei Yamada; 耕平山田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2019-07-25

Abstract

【課題】高精度に脈波を解析する。【解決手段】ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子と、ピーク波長が、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である光を前記生体に照射する第２発光素子と、前記第１発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検出信号と、前記第２発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第２検出信号とを生成する受光部と、前記第１検出信号および前記第２検出信号から前記生体の脈波に関する脈指標を算出する算出部とを具備する脈波解析装置。【選択図】図２

Description

本発明は、生体の脈波を解析するための技術に関する。

生体の脈波に関する指標を算定する技術が従来から提案されている。例えば特許文献１
には、発光素子から出射して生体を通過した光の受光強度に応じた光電出力から、脈拍数
を特定する構成が開示されている。

特開２０１６−０００１４９号公報

従来技術では、脈拍数の算定に利用される光電出力に生体の体動に起因したノイズの成
分が含まれ、高精度に脈拍数を特定できないという問題がある。以上の事情を考慮して、
本発明の好適な態様は、高精度に脈波を解析することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る脈波解析装置は、ピーク波長
が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子と、ピーク波長
が、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ
以下である光を前記生体に照射する第２発光素子と、前記第１発光素子から出射して前記
生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検出信号と、前記第２発光素子から出射
して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第２検出信号とを生成する受光部と
、前記第１検出信号および前記第２検出信号から前記生体の脈波に関する脈指標を算出す
る算出部とを具備する。以上の態様によれば、ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以
下である光を生体に照射する第１発光素子から出射して生体の内部を通過した光の受光強
度に応じた第１検出信号と、ピーク波長が、第１発光素子が出射する光のピーク波長とは
異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である光を生体に照射する第２発光素子から出射
して生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第２検出信号とから生体の脈波に関する
脈指標が算出される。したがって、第１検出信号および第２検出信号からノイズの影響を
低減した信号を生成することが可能である。ひいては、ノイズの影響を低減した信号から
高精度に脈指標を算出することができる。具体的には、第１発光素子が出射する光のピー
ク波長と第２発光素子が出射する光のピーク波長とを以下のように設定すると、ノイズの
影響を有効に低減できる。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０
ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも３ｎ
ｍ以上短い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０
ｎｍ以上５２５ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも７ｎ
ｍ以上短い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０
ｎｍ以上５２３ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも１０
ｎｍ以上短い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０
ｎｍ以上５１７ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも２３
ｎｍ以上短い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５３０
ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、または、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、前記第１発光
素子が出射する光のピーク波長よりも５ｎｍ以上長い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５４０
ｎｍ以上５４５ｎｍ以下、または、５７０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、前記第１発光
素子が出射する光のピーク波長よりも１５ｎｍ以上長い。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５７５
ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である。

本発明の好適な態様において、前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５６２
ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である。

本発明の好適な態様において、前記生体の手首または指に装着される。以上の態様によ
れば、脈波解析装置を生体に装着しやすい。

本発明の好適な態様において、前記受光部は、前記第１検出信号を生成する第１受光素
子と、前記第２検出信号を生成する第２受光素子とを含む。以上の態様によれば、例えば
１個の受光素子で第１検出信号および第２検出信号を生成する構成と比較して、第１発光
素子と第２発光素子とを時分割で発光させる必要がない。

本発明の好適な態様に係る光学装置は、ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下で
ある光を生体に照射する第１発光素子と、ピーク波長が、前記第１発光素子が出射する光
のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である光を前記生体に照射する
第２発光素子と、前記第１発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度
に応じた第１検出信号と、前記第２発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の
受光強度に応じた第２検出信号とを生成する受光部とを具備する。以上の態様によれば、
ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子から
出射して生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検出信号と、ピーク波長が、第
１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である
光を生体に照射する第２発光素子から出射して生体の内部を通過した光の受光強度に応じ
た第２検出信号とが生成される。したがって、第１検出信号および第２検出信号からノイ
ズの影響を低減した信号を生成することが可能である。

本発明の好適な態様に係る脈波解析方法は、ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以
下である光を生体に照射する第１発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受
光強度に応じた第１検出信号と、ピーク波長が、前記第１発光素子が出射する光のピーク
波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である光を前記生体に照射する第２発光
素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第２検出信号とから前
記生体の脈波に関する脈指標を算出する。

本発明の第１実施形態に係る脈波解析装置の側面図である。脈波解析装置の機能に着目した構成図である。評価指標を示すグラフである。評価指標を示すグラフである。評価指標を示すグラフである。評価指標を示すグラフである。評価指標を示すグラフである。第２実施形態に係る脈波解析装置の使用例を示す模式図である。第２実施形態に係る脈波解析装置の他の使用例を示す模式図である。変形例における脈波解析装置の構成図である。変形例における脈波解析装置の構成図である。変形例における脈波解析装置の構成図である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る脈波解析装置１００の側面図である。第１実施形
態の脈波解析装置１００は、被験者の脈拍数（１分間における拍動の回数）を算定する生
体測定機器である。第１実施形態の脈波解析装置１００は、被験者の身体のうち特定の部
位（以下「測定部位」という）Ｈから脈拍数を測定する。以下の説明では、被験者の手首
または上腕を測定部位Ｈとして例示する。

脈波解析装置１００は、測定部位Ｈに装着される。第１実施形態の脈波解析装置１００
は、図１に例示される通り、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の携帯機器で
ある。脈波解析装置１００は、測定部位Ｈにベルト１４を巻回することで被験者の身体に
装着される。

図２は、脈波解析装置１００の機能に着目した構成図である。図２に例示される通り、
第１実施形態の脈波解析装置１００は、制御装置２０と記憶装置２２と表示装置２４と検
出装置３０とを具備する。制御装置２０および記憶装置２２は、筐体部１２の内部に設置
される。図１に例示される通り、表示装置２４（例えば液晶表示パネル）は、例えば筐体
部１２における測定部位Ｈとは反対側の表面に設置され、測定結果を含む各種の画像を制
御装置２０による制御のもとで表示する。

図２の検出装置３０は、測定部位Ｈの状態に応じた検出信号Ｓを生成する光学センサー
モジュールである。図２に例示される通り、第１実施形態の検出装置３０は、発光部３１
と受光部３２と駆動回路３３と出力回路３４とを具備する。発光部３１および受光部３２
は、例えば筐体部１２において測定部位Ｈに対向する位置（典型的には測定部位Ｈに接触
する表面）に設置される。なお、駆動回路３３および出力回路３４の一方または双方を検
出装置３０とは別体の外部回路として設置することも可能である。

発光部３１は、測定部位Ｈに光を照射する光源である。第１発光部３１は、第１発光素
子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とを含む。例えばインコヒーレントな光を出射するＬＥＤ（Ligh
t Emitting Diode）が第１発光素子Ｅ1および第２発光素子Ｅ2として好適に利用される。
第１発光素子Ｅ1の出射光のピーク波長λ1と、第２発光素子Ｅ2の出射光のピーク波長λ2
とは、異なる。ピーク波長λ1およびピーク波長λ2については、後述する。駆動回路３３
は、制御装置２０による制御のもとで発光部３１を発光させる。

発光部３１から測定部位Ｈに入射した光は、測定部位Ｈの内部を通過しながら拡散反射
を繰返したうえで筐体部１２側に出射する。具体的には、測定部位Ｈの内部に存在する動
脈（例えば、上腕動脈、橈骨動脈または尺骨動脈）等の血管と血管内の血液とを通過した
光が測定部位Ｈから筐体部１２側に出射する。

受光部３２は、測定部位Ｈから到来する光を受光する。第１実施形態の受光部３２は、
第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とを含む。第１受光素子Ｒ1は、第１発光素子Ｅ1から
出射して生体（測定部位Ｈ）の内部を通過した光の受光強度を表す第１検出信号を生成す
る。第２受光素子Ｒ2は、第２発光素子Ｅ2から出射して生体の内部を通過した光の受光強
度を表す第２検出信号を生成する。例えば受光強度に応じた電荷を発生するフォトダイオ
ード（ＰＤ：Photo Diode）が第１受光素子Ｒ1および第２受光素子Ｒ2として好適に利用
される。

測定部位Ｈの内部の血管は、拍動と同等の周期で反復的に拡張および収縮するから、測
定部位Ｈからの受光強度に応じて受光素子Ｒ（Ｒ1，Ｒ2）が生成する検出信号（第１検出
信号，第２検出信号）は、測定部位Ｈの血管の血流量の変動に対応した周期的な変動成分
を含む脈波信号である。すなわち、検出信号には、拍動を表す成分が含まれている。

第１実施形態の検出装置３０は、発光部３１と受光部３２とが測定部位Ｈに対して片側
に位置する反射型の光学センサーである。ただし、発光部３１と受光部３２とが測定部位
Ｈを挟んで反対側に位置する透過型の光学センサーを検出装置３０として利用してもよい
。検出装置３０は、発光部３１と受光部３２とを具備する光学装置として機能する。なお
、第１発光素子Ｅ1からの出射光と第２発光素子Ｅ2からの出射光とは、生体の内部におい
て同じ領域を通過することが望ましい。したがって、第１発光素子Ｅ1と第１受光素子Ｒ1
との距離と、第２発光素子Ｅ2と第２受光素子Ｒ2との距離とが等しくなるように各素子が
設置される。

出力回路３４は、受光部３２が生成したアナログの検出信号からデジタルの検出信号Ｓ
（Ｓ1，Ｓ2）を生成する。具体的には、第１受光素子Ｒ1が生成した第１検出信号からデ
ジタルの第１検出信号Ｓ1を生成し、第２受光素子Ｒ2が生成した第２検出信号からデジタ
ルの第２検出信号Ｓ2を生成する。具体的には、出力回路３４は、受光部３２が生成した
検出信号を増幅する増幅回路（図示略）と、増幅後の検出信号を所定のサンプリング周期
毎にアナログからデジタルに変換することで検出信号Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）を生成するＡ/Ｄ変
換器（図示略）とを具備する。出力回路３４が生成した検出信号Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）は、制御
装置２０に供給される。

図２の制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field-P
rogrammable Gate Array）等の演算処理装置であり、脈波解析装置１００の全体を制御す
る。第１実施形態の制御装置２０は、記憶装置２２に記憶されたプログラム（アプリケー
ションプログラム）を実行することで、脈拍数を算定するための算出部６２を実現する。
記憶装置２２は、例えば不揮発性の半導体メモリーで構成され、制御装置２０が実行する
プログラムと制御装置２０が使用する各種のデータとを記憶する。なお、制御装置２０の
機能を複数の集積回路に分散した構成、または、制御装置２０の一部または全部の機能を
専用の電子回路で実現した構成も採用され得る。また、図２では制御装置２０と記憶装置
２２とを別個の要素として図示したが、記憶装置２２を内包する制御装置２０を例えばＡ
ＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現することも可能であ
る。

第１実施形態の算出部６２は、抽出部６２１と指標算定部６２３とを具備する。抽出部
６２１は、第１検出信号Ｓ1および第２検出信号Ｓ2からノイズの影響を低減した抽出信号
Ｓ3を生成する。検出信号（Ｓ1，Ｓ2）には、拍動を表す成分（以下「拍動成分」という
）Ｍの他に、体動に起因したノイズを表す成分（以下「ノイズ成分」という）Ｎが含まれ
得る。第１検出信号Ｓ1は、以下の数式(1)で表現され、第２検出信号Ｓ2は、以下の数式(
2)で表現される。数式(1)の記号ａおよび記号ｂと、数式(2)の記号ｃおよび記号ｄとは、
係数を表す。

ここで、検出信号における拍動成分Ｍとノイズ成分Ｎとの割合（以下「Ｍ／Ｎ比」とい
う）は、当該検出信号の生成に利用される発光素子の出射光のピーク波長λに応じて相違
することが知られている。検出信号のＭ／Ｎ比が高いほど、ノイズの影響が小さく、Ｍ／
Ｎ比が低いほど、ノイズの影響が大きい。上述した通り、第１発光素子Ｅ1のピーク波長
λ1と第２発光素子Ｅ2のピーク波長λ2とは相違するから、第１検出信号Ｓ1と第２検出信
号Ｓ2とではＭ／Ｎ比が相違する（すなわちａ／ｂ≠ｃ／ｄ）。

抽出信号Ｓ3は、以下の数式(3)の演算により生成される。数式(3)の記号ｋは、補正係
数である。数式(1)の係数ａおよび係数ｂは、ピーク波長λ1に応じて設定され、数式(2)
の係数ｃおよび係数ｄは、ピーク波長λ2に応じて設定される。数式(3)から理解される通
り、第２検出信号Ｓ2に補正係数ｋを乗じて第１検出信号Ｓ1から減算することで抽出信号
Ｓ3が生成される。

補正係数ｋは、数式(3)の第２項(ｂ−ｋｄ)Ｎが消去（つまりノイズ成分Ｎが除去）さ
れるように設定される。すなわち、ｂ−ｋｄがゼロになるように補正係数ｋが設定される
（ｋ＝ｂ／ｄ）。なお、抽出部６２１による抽出信号Ｓ3の生成には、例えば国際公開第
１９９６／０１２４３５号に記載のアルゴリズムが利用される。以上の説明から理解され
る通り、数式(3)の演算により、ノイズ成分Ｎが除去された抽出信号Ｓ3が生成される。抽
出信号Ｓ3は、以下の数式(4)で表現される。数式(4)から理解される通り、抽出信号Ｓ3は
、拍動成分Ｍを表す信号である。

指標算定部６２３は、抽出部６２１が生成した抽出信号Ｓ3から脈拍数を算定する。具
体的には、指標算定部６２３は、抽出信号Ｓ3から周波数スペクトルを生成し、当該周波
数スペクトルから脈拍数を特定する。周波数スペクトルのうち強度が最大となるピークの
周波数が脈拍数として特定される。なお、周波数スペクトルの生成には、高速フーリエ変
換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）等の公知の周波数解析が任意に採用され得る。

ここで、本願の発明者による実験の結果、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比と、第２検出信
号Ｓ2のＭ／Ｎ比との相違が大きいほど、数式(3)においてノイズ成分Ｎを高精度に除去で
きるという知見が得られた。具体的には、第１検出信号Ｓ1および第２検出信号Ｓ2のＭ／
Ｎ比うち、一方より低いＭ／Ｎ比（以下「低Ｍ／Ｎ比」という）に対する他方のＭ／Ｎ比
（以下「高Ｍ／Ｎ比」という）の割合（（高Ｍ／Ｎ比）／（低Ｍ／Ｎ比））が１．１以上
であれば、ノイズ成分を高精度に除去できる。以下、（高Ｍ／Ｎ比）／（低Ｍ／Ｎ比）を
「評価指標Ｐ」と言う。評価指標Ｐは、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比と第２検出信号Ｓ2の
Ｍ／Ｎ比との相違の度合を表わす指標とも換言される。評価指標Ｐが大きいほどノイズ成
分Ｎを高精度に除去することが可能である。以上の知見を利用して、評価指標Ｐが１．１
以上になるように、第１発光素子Ｅ1のピーク波長λ1と第２発光素子Ｅ2のピーク波長λ2
とを設定する。

以下、本願の発明者による実験結果を説明する。図３から図７は、ピーク波長λ1を５
２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長に設定し、ピーク波長λ2を４９０ｎｍ以上５８０ｎ
ｍ以下の範囲内で変化させた場合における評価指標Ｐを示すグラフである。なお、発光部
から手首に光を照射した場合の実験結果である。

図３には、ピーク波長λ１を５２５ｎｍに設定した場合の評価指標Ｐが図示されている
。図３では、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比を低Ｍ／Ｎ比とし、第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比
を高Ｍ／Ｎ比として評価指標Ｐを算定した場合が例示されている。横軸を長波長側から短
波長側にかけて見ると、ピーク波長λ2が５２２ｎｍのときに評価指標Ｐが１．１を上回
り、ピーク波長λ2が５１８ｎｍのときに評価指標Ｐが１．２を上回り、ピーク波長λ2が
５１５ｎｍのときに評価指標Ｐが１．３を上回り、ピーク波長λ2が４９６ｎｍのときに
評価指標Ｐが１．５を上回る。

図４には、ピーク波長λ１を５４０ｎｍに設定した場合の評価指標Ｐが図示されている
。図４では、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比を低Ｍ／Ｎ比とし、第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比
を高Ｍ／Ｎ比として評価指標Ｐを算定した場合が例示されている。横軸を長波長側から短
波長側にかけて見ると、ピーク波長λ2が５３０ｎｍのときに評価指標Ｐが１．１を上回
り、ピーク波長λ2が５２５ｎｍのときに評価指標Ｐが１．２を上回り、ピーク波長λ2が
５２３ｎｍのときに評価指標Ｐが１．３を上回り、ピーク波長λ2が５１７ｎｍのときに
評価指標Ｐが１．５を上回る。

図３および図４の実験結果を踏まえて、ピーク波長λ2を以下の通りに設定する。評価
指標Ｐを１．１以上にする観点からは、４９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であり、かつ、ピ
ーク波長λ1よりも３ｎｍ以上短い波長にピーク波長λ2を設定する。好適には、評価指標
Ｐが１．２以上になるように、４９０ｎｍ以上５２５ｎｍ以下であり、ピーク波長λ1よ
りも７ｎｍ以上短い波長にピーク波長λ2を設定する。より好適には、評価指標Ｐが１．
３以上になるように、４９０ｎｍ以上５２３ｎｍ以下であり、ピーク波長λ1よりも１０
ｎｍ以上短い波長にピーク波長λ2を設定する。さらに好適には、評価指標Ｐが１．５以
上になるように、４９０ｎｍ以上５１７ｎｍ以下であり、ピーク波長λ1よりも２３ｎｍ
以上短い波長にピーク波長λ2を設定する。

図５には、ピーク波長λ１を５２５ｎｍに設定した場合の評価指標Ｐが図示されている
。図５では、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比を高Ｍ／Ｎ比とし、第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比
を低Ｍ／Ｎ比として評価指標Ｐを算定した場合が例示されている。ピーク波長λ2が５３
０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、または、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の場合に、評価指標
Ｐが１．１を上回る。ピーク波長λ2が５４０ｎｍ以上５４５ｎｍ以下、または、５７０
ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の場合に、評価指標Ｐが１．２を上回る。ピーク波長λ2が５７
５ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の場合に、評価指標Ｐが１．３を上回る。

図６には、ピーク波長λ１を５３５ｎｍに設定した場合の評価指標Ｐが図示されている
。図６では、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比を高Ｍ／Ｎ比とし、第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比
を低Ｍ／Ｎ比として評価指標Ｐを算定した場合が例示されている。ピーク波長λ2が５７
０ｎｍ以上の場合に、評価指標Ｐが１．１を上回る。図５および図６の実験結果を踏まえ
て、ピーク波長λ2を以下の通りに設定する。評価指標Ｐを１．１以上にする観点からは
、５３０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、または、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、ピー
ク波長λ1よりも５ｎｍ以上長い波長にピーク波長λ2を設定する。好適には、評価指標Ｐ
が１．２以上になるように、５４０ｎｍ以上５４５ｎｍ以下、または、５７０ｎｍ以上５
８０ｎｍ以下であり、ピーク波長λ1よりも１５ｎｍ以上長い波長にピーク波長λ2を設定
する。より好適には、評価指標Ｐが１．３以上になるように、５７５ｎｍ以上５８０ｎｍ
以下の波長にピーク波長λ2を設定する。

図７には、ピーク波長λ１を５６０ｎｍに設定した場合の評価指標Ｐが図示されている
。図７では、第１検出信号Ｓ1のＭ／Ｎ比を高Ｍ／Ｎ比とし、第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比
を低Ｍ／Ｎ比として評価指標Ｐを算定した場合が例示されている。ピーク波長λ2が５６
２ｎｍ以上の場合に、評価指標Ｐが１．１を上回り、ピーク波長λ2が５７０ｎｍ以上の
場合に、評価指標Ｐが１．２を上回り、ピーク波長λ2が５７５ｎｍ以上の場合に、評価
指標Ｐが１．３を上回る。図７の実験結果を踏まえて、評価指標Ｐを１．１以上にする観
点からは、５６２ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長にピーク波長λ2を設定する。好適には
、評価指標Ｐが１．２以上になるように、５７０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長にピーク
波長λ2を設定する。さらに好適には、評価指標Ｐが１．３以上になるように、５７５ｎ
ｍ以上５８０ｎｍ以下の波長にピーク波長λ2を設定する。

図３から図７について上述したピーク波長λ1およびピーク波長λ2の複数の例示から、
評価指標Ｐを１．１以上にする観点からは、５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の波長にピー
ク波長λ1が設定され、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下の波長にピーク波長λ2（≠λ1）
が設定される。

以上の説明から理解される通り、第１実施形態では、ピーク波長λ1が５２５ｎｍ以上
５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子Ｅ1を利用して生成された第１検
出信号Ｓ1と、ピーク波長λ2（≠λ1）が４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である光を生体
に照射する第２発光素子Ｅ2とからノイズの影響を低減した抽出信号Ｓ3を生成することが
できる。したがって、抽出信号Ｓ3を利用して高精度に脈拍数を算定することが可能であ
る。

＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各形態において作用または機
能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流
用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。

図８は、第２実施形態における脈波解析装置１００の使用例を示す模式図である。図８
に例示される通り、脈波解析装置１００は、相互に別体で構成された検出ユニット７１と
表示ユニット７２とを具備する。検出ユニット７１は、前述の各形態で例示した検出装置
３０を具備する。図９には、被験者の上腕に装着される形態の検出ユニット７１が例示さ
れている。図９に例示される通り、被験者の手首に装着される形態の検出ユニット７１も
好適である。

表示ユニット７２は、前述の各形態で例示した表示装置２４を具備する。例えば携帯電
話機またはスマートフォン等の情報端末が表示ユニット７２の好適例である。ただし、表
示ユニット７２の具体的な形態は任意である。例えば、被験者が携帯可能な腕時計型の情
報端末、または、脈波解析装置１００の専用の情報端末を表示ユニット７２として利用し
てもよい。

算出部６２は、例えば表示ユニット７２に搭載される。算出部６２は、例えば表示ユニ
ット７２に搭載される。検出ユニット７１の検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線ま
たは無線で表示ユニット７２に送信される。表示ユニット７２の算出部６２は、検出信号
Ｓから脈拍数を算定して表示装置２４に表示する。

なお、算出部６２を検出ユニット７１に搭載してもよい。算出部６２は、検出装置３０
が生成した検出信号Ｓから脈拍数を算定し、当該脈拍数を表示するためのデータを表示ユ
ニット７２に有線または無線で送信する。表示ユニット７２の表示装置２４は、検出ユニ
ット７１から受信したデータが示す脈拍数を表示する。

＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。
以下の例示から任意に選択された２以上の態様を適宜に併合することも可能である。

（１）前述の各形態では、算出部６２は脈拍数を算出したが、算出部６２が算出する指標
は脈拍数に限定されない。例えば脈周期（脈波の周期）や心拍変動（Heart Rate Variabi
lity）を算出してもよい。また、脈拍数の段階を複数の候補（例えば、異常／高目／通常
、など）から特定して被験者に報知することも可能である。以上の説明から理解される通
り、算出部６２が第１検出信号Ｓ1および第２検出信号Ｓ2から算出する指標は、生体の脈
波に関する指標（以下「脈指標」という）として包括的に表現される。算出部６２は、第
１検出信号Ｓ1および第２検出信号Ｓ2から脈指標を算出する要素として機能する。

（２）前述の各形態では、受光部３２が第１受光素子Ｒ1および第２受光素子Ｒ2を具備す
る構成を例示したが、受光部３２が１個の受光素子を具備する構成も採用される。例えば
、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とを時分割で発光させ、受光素子は第１検出信号Ｓ
1と第２検出信号Ｓ2とを交互に生成する。ただし、受光部３２が第１受光素子Ｒ1および
第２受光素子Ｒ2を具備する前述の各形態によれば、１個の受光素子で第１検出信号Ｓ1お
よび第２検出信号Ｓ2を生成する構成と比較して、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2と
を時分割で発光させる必要がない。

（３）前述の各形態では、測定部位Ｈとして手首または上腕を例示したが、測定部位Ｈは
以上の例示に限定されない。例えば測定部位Ｈとして指に脈波解析装置１００を装着して
もよい。なお、図３から図７には手首での実験結果を例示したが、測定部位Ｈが相違する
と、第１検出信号Ｓ1のＭ/Ｎ比と第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比との高低の関係が逆転する
場合がある。すなわち、第１検出信号Ｓ1のＭ/Ｎ比と第２検出信号Ｓ2のＭ／Ｎ比の高低
は測定部位Ｈに応じて変化する。

（４）前述の各形態では、単体の機器として構成された脈波解析装置１００を例示したが
、以下の例示の通り、脈波解析装置１００の複数の要素は相互に別体の装置として実現さ
れ得る。

前述の各形態では、検出装置３０を具備する脈波解析装置１００を例示したが、図１０
に例示される通り、検出装置３０を脈波解析装置１００とは別体とした構成も想定される
。検出装置３０は、例えば被験者の手首や上腕等の測定部位Ｈに装着される可搬型の光学
センサーモジュールである。脈波解析装置１００は、例えば携帯電話機またはスマートフ
ォン等の情報端末で実現される。腕時計型の情報端末で脈波解析装置１００を実現しても
よい。検出装置３０が生成した検出信号Ｓが有線または無線で脈波解析装置１００に送信
される。脈波解析装置１００の算出部６２は、検出信号Ｓから脈指標を算定して表示装置
２４に表示する。以上の説明から理解される通り、検出装置３０は脈波解析装置１００か
ら省略され得る。

前述の各形態では、表示装置２４を具備する脈波解析装置１００を例示したが、図１１
に例示される通り、表示装置２４を脈波解析装置１００とは別体とした構成も想定される
。脈波解析装置１００の算出部６２は、検出信号Ｓ（Ｓ1，Ｓ2）から脈指標を算定し、当
該脈指標を表示するためのデータを表示装置２４に送信する。表示装置２４は、専用の表
示機器であってもよいが、例えば、携帯電話機もしくはスマートフォン等の情報端末、ま
たは、被験者が携帯可能な腕時計型の情報端末に搭載されてもよい。脈波解析装置１００
の算出部６２が算定した脈指標は、有線または無線により表示装置２４に送信される。表
示装置２４は、脈波解析装置１００から受信した脈指標を表示する。以上の説明から理解
される通り、表示装置２４は脈波解析装置１００から省略され得る。

図１２に例示される通り、検出装置３０および表示装置２４を脈波解析装置１００（算
出部６２）とは別体とした構成も想定される。例えば、脈波解析装置１００（算出部６２
）が、携帯電話機やスマートフォン等の情報端末に搭載される。

（５）前述の各形態では、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の脈波解析装置
１００を例示したが、脈波解析装置１００の具体的な形態は任意である。例えば、被験者
の身体に貼付可能なパッチ型、被験者の耳部に装着可能な耳装着型、被験者の指先に装着
可能な指装着型（例えば着爪型）、または、被験者の頭部に装着可能な頭部装着型など、
任意の形態の脈波解析装置１００が採用され得る。

（６）前述の各形態では、被験者の脈指標を表示装置２４に表示したが、脈指標を被験者
に報知するための構成は以上の例示に限定されない。例えば、脈指標を音声で被験者に報
知することも可能である。被験者の耳部に装着可能な耳装着型の脈波解析装置１００にお
いては、脈指標を音声で報知する構成が特に好適である。また、脈指標を被験者に報知す
ることは必須ではない。例えば、脈波解析装置１００が算定した脈指標を通信網から他の
通信装置に送信してもよい。また、脈波解析装置１００の記憶装置２２や脈波解析装置１
００に着脱可能な可搬型の記録媒体に脈指標を格納してもよい。

（７）前述の各形態に係る脈波解析装置１００は、前述の例示の通り、制御装置２０とプ
ログラムとの協働により実現される。本発明の好適な態様に係るプログラムは、コンピュ
ーターが読取可能な記録媒体に格納された形態で提供されてコンピューターにインストー
ルされ得る。また、配信サーバーが具備する記録媒体に格納されたプログラムを、通信網
を介した配信の形態でコンピューターに提供することも可能である。記録媒体は、例えば
非一過性（non-transitory）の記録媒体であり、ＣＤ-ＲＯＭ等の光学式記録媒体（光デ
ィスク）が好例であるが、半導体記録媒体または磁気記録媒体等の公知の任意の形式の記
録媒体を包含し得る。なお、非一過性の記録媒体とは、一過性の伝搬信号（transitory,
propagating signal）を除く任意の記録媒体を含み、揮発性の記録媒体を除外するもので
はない。

１００…脈波解析装置、１２…筐体部、１４…ベルト、２０…制御装置、２２…記憶装置
、２４…表示装置、３０…検出装置、３１…発光部、３２…受光部、３３…駆動回路、３
４…出力回路、６２…算出部、６２１…抽出部、６２３…指標算定部、Ｒ1…第１受光素
子、Ｒ2…第２受光素子、Ｅ1…第１発光素子、Ｅ2…第２発光素子。

Claims

ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子と
、
ピーク波長が、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以
上５８０ｎｍ以下である光を前記生体に照射する第２発光素子と、
前記第１発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検
出信号と、前記第２発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じ
た第２検出信号とを生成する受光部と、
前記第１検出信号および前記第２検出信号から前記生体の脈波に関する脈指標を算出す
る算出部と
を具備する脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０ｎｍ以上５３０ｎｍ以下であり
、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも３ｎｍ以上短い
請求項１の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０ｎｍ以上５２５ｎｍ以下であり
、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも７ｎｍ以上短い
請求項２の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０ｎｍ以上５２３ｎｍ以下であり
、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも１０ｎｍ以上短い
請求項３の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、４９０ｎｍ以上５１７ｎｍ以下であり
、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長よりも２３ｎｍ以上短い
請求項４の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５３０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下、また
は、５６０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長
よりも５ｎｍ以上長い
請求項１の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５４０ｎｍ以上５４５ｎｍ以下、また
は、５７０ｎｍ以上５８０ｎｍ以下であり、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長
よりも１５ｎｍ以上長い
請求項１の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５７５ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である
請求項１の脈波解析装置。
前記第２発光素子が出射する光のピーク波長は、５６２ｎｍ以上５８０ｎｍ以下である
請求項１の脈波解析装置。
前記生体の手首または指に装着される
請求項１から請求項９の何れかの脈波解析装置。
前記受光部は、前記第１検出信号を生成する第１受光素子と、前記第２検出信号を生成
する第２受光素子とを含む
請求項１から請求項１０の何れかの脈波解析装置。
ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子と
、
ピーク波長が、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以
上５８０ｎｍ以下である光を前記生体に照射する第２発光素子と、
前記第１発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検
出信号と、前記第２発光素子から出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じ
た第２検出信号とを生成する受光部と
を含む光学装置。
ピーク波長が５２５ｎｍ以上５６０ｎｍ以下である光を生体に照射する第１発光素子か
ら出射して前記生体の内部を通過した光の受光強度に応じた第１検出信号と、ピーク波長
が、前記第１発光素子が出射する光のピーク波長とは異なり、４９０ｎｍ以上５８０ｎｍ
以下である光を前記生体に照射する第２発光素子から出射して前記生体の内部を通過した
光の受光強度に応じた第２検出信号とから前記生体の脈波に関する脈指標を算出する
脈波解析方法。