JP2022058818A - 生体信号を測定するための装置および方法 - Google Patents

生体信号を測定するための装置および方法 Download PDF

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Abstract

【課題】本開示は、運動状態における生体の心拍信号を測定することができるバイタルサイン測定装置および方法を提供する。【解決手段】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、を含む装置。【選択図】図１０

Description

［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２０１５１０６５１３３
４．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。
［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。
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。
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。
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。
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。
必須ではないが、第１の信号は、フォトプレチスモグラフ（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓ
ｍｏｇｒａｐｈ、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
生体信号検出システムの適用例を示す図である。 本開示の一実施の形態に係る測定装置の概略図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 光源の偏光特性を用いたセンサの概略図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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１
０１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、Ｉ
Ｄ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。
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。
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。
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２０
４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。
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。
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。
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。
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。
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２
０６は、主に測定装置１０１への電力供給を担ってもよい。
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、Ｌ
ｉｇｈｔｎｉｎｇなどの充電用インターフェースを含んでいてもよい。
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３
０１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３０
３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２０
１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。
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２
０１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４
０４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。
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４
０１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５
０４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１０
２、または外部データ源１０４に送信されてもよい。
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。
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６０
１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。
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
Figure 2022058818000002
 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。
Figure 2022058818000003
 式中、ｗはフィルタの係数を示し、出力信号
Figure 2022058818000004
 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。
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。
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。
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。
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。
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、Ｐ
ＰＧ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。
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Ｓ
１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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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Ｓ
１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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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°～１
２０°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、バイタルサイン情報の大部分と、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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。
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１２
０°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。
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Ｉ
２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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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⊥
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。
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
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。
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。
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。
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⊥
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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。
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。
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
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。
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⊥
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。
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。
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。
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

Claims (50)

  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、
    を含む装置。
  2. 前記第１の信号検出デバイスは光電センサを含む、請求項１に記載の装置。
  3. 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動作信号を
    含む、請求項１に記載の装置。
  4. 前記第２の信号は前記生体の動作信号を含む、請求項３に記載の装置。
  5. 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い、請求項４に記載の装置。
  6. 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４に記載の装置。
  7. 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。
  8. 前記第２の信号検出デバイスと前記生体との間に配置され、前記第２の信号の伝達方向
    を変えるように構成された構成部品を更に含む、請求項３に記載の装置。
  9. 前記構成部品はレンズまたは導光体を含む、請求項８に記載の装置。
  10. 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、請求項３に記載の装置。
  11. 前記第１の信号検出デバイスと前記生体との間に配置される第１の偏光デバイスを更に
    含む、請求項３に記載の装置。
  12. 前記第１の偏光デバイスは直線偏光子を含む、請求項１１に記載の装置。
  13. 前記生体によって反射された反射信号を２つの部分に分けるように構成された少なくと
    も１つのビームスプリッタを更に含む、請求項１１に記載の装置。
  14. 前記ビームスプリッタは偏光ビームスプリッタを含み、前記生体によって反射された前
    記反射信号を、２つの異なる偏光方向を有する２つの偏光に分割する、請求項１３に記載
    の装置。
  15. 前記第１の信号検出デバイスと前記生体との間に配置される第２の偏光デバイスを更に
    含む、請求項１１に記載の装置。
  16. 前記第１の信号検出デバイスと前記生体との間に配置される第３の偏光デバイスを更に
    含む、請求項１５に記載の装置。
  17. 前記第２の信号検出デバイスが前記第１の光線の法線の近傍に配置されている、請求項
    ３に記載の装置。
  18. 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
    ３に記載の装置。
  19. 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、
    を含む装置。
  20. 前記第１の信号検出デバイスは光電センサを含む、請求項１９に記載の装置。
  21. 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１９に記載の装
    置。
  22. 前記第２の信号は前記生体の動作信号を含む、請求項２１に記載の装置。
  23. 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い、請求項２２に記載の装置。
  24. 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２１に記載の装置。
  25. 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２１に記載の装置。
  26. 前記第２の信号源と前記生体との間に配置され、前記第２の光線の伝達方向を変えるよ
    うに構成された構成部品を更に含む、請求項２２に記載の装置。
  27. 前記構成部品はレンズまたは導光体を含む、請求項２６に記載の装置。
  28. 前記第１の光線および前記第２の光線のうち少なくとも１つは偏光である、請求項２２
    に記載の装置。
  29. 前記第１の信号検出デバイスと前記生体との間に配置される第１の偏光デバイスを更に
    含む、請求項２２に記載の装置。
  30. 前記第１の偏光デバイスは直線偏光子を含む、請求項２９に記載の装置。
  31. 前記第２の信号源と前記生体との間に配置される第２の偏光デバイスを更に含む、請求
    項２９に記載の装置。
  32. 前記第１の信号源と前記生体との間に配置される第３の偏光デバイスを更に含む、請求
    項３１に記載の装置。
  33. 前記第１の光線および前記第２の光線を前記生体の同じ領域に対して出射させるように
    構成されたビームスプリッタを更に含む、請求項２１に記載の装置。
  34. 前記ビームスプリッタは、前記第１の光線および前記第２の光線に異なる偏光特性をも
    たせるように構成された偏光ビームスプリッタを含む、請求項３３に記載の装置。
  35. 前記第２の偏光デバイスの偏光方向は、前記第１の偏光デバイスの偏光方向に対して垂
    直である、請求項２９に記載の装置。
  36. 前記第１の信号検出デバイスが前記第１の光線の法線の近傍に配置されている、請求項
    ２１に記載の装置。
  37. 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２１に記載の装置。
  38. 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
    、
    を含む方法。
  39. 前記第１の信号と前記第２の信号は２つの光電センサによってそれぞれ検出される、請
    求項３８に記載の方法。
  40. 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３８に記載の方
    法。
  41. 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４０に記載の方法。
  42. 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い、請求項４０に記載の方法。
  43. 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４０に記載の方法。
  44. 前記生体の外の前記第１の信号の伝達方向を変更するために用いられる構成部品を更に
    含む、請求項４０に記載の方法。
  45. 前記構成部品はレンズまたは導光体を含む、請求項４４に記載の方法。
  46. 前記第１の光線は偏光を含む、請求項４０に記載の方法。
  47. 前記第１の信号および／または前記第２の信号に偏光特性を持たせるための第１の偏光
    デバイスを用いることを更に含む、請求項４０に記載の方法。
  48. 前記第１の偏光デバイスは直線偏光子を含む、請求項４７に記載の方法。
  49. 前記第１の光線または前記第２の光線に偏光特性を持たせるための第２の偏光デバイス
    を用いることを更に含む、請求項４７に記載の方法。
  50. 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３８に記載の方法。
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