JP6103373B2 - 脈波計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、人体の脈波を計測する脈波計測装置に関する。

従来より、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利用して人体の脈波を計測する光学式の脈波センサが知られている（例えば特許文献１参照）。この脈波センサは、人体（ユーザの皮膚）に光を照射する発光素子と、その発光素子で照射された光の反射光を受信する受光素子とを備え、血液の脈動によって生じる血流量の変化、すなわち脈波を受光素子での受光量の変化として検出するものである。

脈波センサで計測された脈波は、例えば脈拍数の算出に用いられたり、血圧の算出に用いられたりする。脈拍数や血圧を正確に算出するためには、脈波を正確に解析できるようにその脈波を計測する必要があり、具体的には、計測された脈波の振幅を小さすぎでも大きすぎでもない適正範囲に入れる必要がある。一方で、光学式の脈波センサを利用した脈波計測では、環境（周囲の明るさの違いなど）や個人（皮膚の色の違いなど）によって、脈波センサで計測される脈波信号が変化する。そのため、脈波振幅が適正範囲に入るための脈波センサのゲイン、具体的には、脈波センサの発光素子の光量や、受光素子で受信された脈波信号を増幅するアンプの増幅度を、環境や個人に応じて最適に調整する必要がある。

そこで、従来では、脈波振幅を見ながら、その脈波振幅が適正範囲に入るまで、脈波センサのゲイン（光量やアンプの増幅度）を段階的に変化させる方法がとられていた。すなわち、従来の方法では、脈波センサのゲインの段階を複数設定する。そして、（１）脈波センサで計測された脈波から脈波振幅を計算し、（２）その脈波振幅が適正範囲に入っているか否かを判断し、（３）脈波振幅が適正範囲から外れている場合には脈波センサのゲインを現在のゲインから１段階だけ変え、（４）脈波信号が落ち着くのを待つ、という上記（１）〜（４）の処理を最適なゲインが得られるまで（脈波振幅が適正範囲に入るまで）繰り返している。なお、特許文献１には、計測された脈波の振幅が規格範囲（適正範囲）外の場合には、発光素子の光量や受光素子のゲインを調整することが記載されている。

特公平６−１８５５５号公報

しかしながら、従来のゲイン調整の方法では、脈波センサのゲインを１段階ずつ変化させて最適なゲインを得ていたので、その最適なゲインが得られるまでに時間がかかるという問題点があった。この点、特許文献１には、脈波振幅が規格範囲（適正範囲）から外れていた場合に脈波センサのゲインを調整するとしか記載されていないので、この問題点を解決するものとはなっていない。

脈波センサのゲインが、脈波振幅が適正範囲に入る最適ゲインに調整されるまでの時間を短縮できる脈波計測装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明の脈波計測装置は、ユーザの皮膚に光を照射する照射手段と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段とを備える脈波センサと、
前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段と、
前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段と、
前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段と、を備え、
前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有することを特徴とする。

本発明によれば、脈波振幅と現在のゲインとに基づいて最適ゲインを予測し、予測された最適ゲインまで一気に変化させるので、段階的にゲインを変化させたときに比べて、最適ゲインに調整されるまでの時間を短縮できる。

脈波計測装置の構成図である。 脈波計測装置の外観の第１例を示した図である。 脈波計測装置の外観の第２例を示した図である。 図３の脈波計測装置の使用状態の図である。 ユーザ登録情報のテーブルを例示した図である。 脈波信号３２と適正範囲６３等の各種範囲とを示した図である。 ゲイン調整処理のフローチャートである。 光量初期値を決定する処理のフローチャートである。 脈波振幅を算出する処理のフローチャートである。 振幅算出区間の設定方法を説明するための図であり、心電信号５０と脈波信号３２とを示した図である。 心電信号を利用しないで脈波振幅を算出する手法を説明する図である。 振幅過小範囲６４内の脈波信号３２１を示した図である。 ＡＤ範囲６０を超えた脈波信号３２２を示した図である。 ＤＣ成分が含まれた脈波信号の推移を示した図である。 第１モードで最適なゲイン値を算出する処理のフローチャートである。 光量に対して脈波振幅がどのように変化するかの関係８１を例示した図である。 今回の計測タイミングで求めた、光量と脈波振幅の関係８２を例示した図である。 脈波信号の形状を三角形で簡略化した図である。 光量に対して脈波振幅がどのように変化するかの関係８１を例示し、その関係８１を用いてＡＤ範囲の最大値、最小値まで脈波振幅を下げることができる光量Ｌの算出方法を説明する図である。

以下、本発明に係る脈波計測装置の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態の脈波計測装置１の構成図を示している。その脈波計測装置１は、例えばユーザの脈拍数や血圧を計測する装置として実現されている。脈波計測装置１は、例えば図２や図３に例示する外観を有している。すなわち、図２の脈波計測装置１は、箱状（角型）の筐体１４内に図１の各構成（脈波センサ２以外の構成）を収容する形で構成されている。また、図３の脈波計測装置１は、球形状の筐体１５に図１の各構成を収容する形で構成されている。

図１に示すように、脈波計測装置１は、ユーザの脈波信号を検知する脈波センサ２と、その脈波センサ２で計測された脈波信号に対して各種処理を行う処理回路３、４、６とを備える。脈波センサ２は、発光部２１（例えば発光ダイオード）及び受光部２２（例えばフォトダイオード）を含んで構成される周知の光学式反射型センサである。具体的には、発光部２１からユーザの皮膚に向けて光が照射されると、光の一部が人体の内部を通る小・細動脈（毛細動脈）を流れる血液中のヘモグロビンに吸収され、残りの光が小・細動脈で反射して散乱し、散乱した光の一部が受光部２２に入射する。血液の脈動により小・細動脈をながれるヘモグロビンの量は波動的に変化し、ヘモグロビンに吸収される光も波動的に変化する。したがって、小・細動脈で反射して受光部２２で検出される受光量が変化することになり、このときの受光量の変化を脈波信号（例えば電圧信号）として、脈波センサ２から出力される。

図２の例では、脈波センサ２は、筐体１４外に設けられ、各種信号を伝達するコード２４を介して筐体１４内の回路と接続されている。また、図３の例では、脈波センサ２は、筐体１５の表面に露出する形で設けられる。脈波を計測する際には、脈波センサ２はユーザの皮膚に接触するようにして用いられる。図３の脈波計測装置１の例では、図４に示すように、筐体１５がユーザの両手で把持されて、その際に片方の手の掌１５０が脈波センサ２に接触するようになっている。

図１に示すように、受光部２２はアンプ３に接続され、受光部２２で受信された脈波信号はアンプ３に入力される。アンプ３は、脈波センサ２（受光部２２）からの脈波信号を増幅する。アンプ３で増幅された脈波信号（アナログ信号）はＡ／Ｄ変換器４に入力され、そのＡ／Ｄ変換器４にてデジタル値に変換される。そのＡ／Ｄ変換器４は、所定の振幅範囲（以下、ＡＤ範囲という）内のアナログ信号に対しては正常にデジタル値に変換できる一方で、振幅レベルがＡＤ範囲を超えるアナログ信号に対してはその超えた部分に対してはデジタル値に変換できない。そのＡＤ範囲（電圧範囲）は例えば０Ｖ〜５Ｖの範囲とされる。Ａ／Ｄ変換器４でデジタル値に変換された脈波信号は後述するＣＰＵ５に入力される。

なお、脈波センサ２で検知される脈波信号にはＤＣ成分（直流成分）が含まれている。そのＤＣ成分は、皮膚の表面で反射した光や環境光に起因するものであり、血液の脈動とは無関係である。そのため、脈波計測装置１には脈波信号に含まれたＤＣ成分を除去するフィルタ（図示外）が設けられている。そのフィルタは、例えばＡ／Ｄ変換器４の前段（例えばアンプ３の前又はアンプ３の内部又はアンプ３とＡ／Ｄ変換器４の間）に設けられている。

また、脈波センサ２（受光部２２）は、交流信号に重畳したＤＣ成分を検出する直流成分検出回路６にも接続されている。脈波センサ２で検知された脈波信号はその直流成分検出回路６に入力され、直流成分検出回路６にて脈波信号に含まれるＤＣ成分が検出される。交流信号に重畳されたＤＣ成分を検出（抽出）する方法は周知であるので、直流成分検出回路６によるＤＣ成分の検出原理の説明は割愛する。直流成分検出回路６で検出されたＤＣ成分は後述するＣＰＵ５に入力される。

脈波計測装置１は、さらに、ＣＰＵ５とＲＯＭ７とＲＡＭ８と表示部９と操作部１０と温度センサ１１と光量制御部１２とゲイン制御部１３とを備える。光量制御部１２は発光部２１の光量を調整する回路である。ゲイン制御部１３はアンプ３の増幅度（ゲイン）を調整する回路である。

ＣＰＵ５は、Ａ／Ｄ変換器４から入力された脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲に入るように、脈波センサ２のゲイン、具体的には発光部２１の光量や受光部２２のゲイン（厳密にはアンプ３の増幅度）を調整するゲイン調整処理を実行する。なお、本実施形態では、ＣＰＵ５は、脈波センサ２のゲイン調整として、アンプ３の増幅度を固定とし、発光部２１の光量を調整している。ＣＰＵ５が実行するゲイン調整処理は本発明の特徴であるので後に詳細に説明する。

また、ＣＰＵ５は、振幅が適正範囲に入った脈波信号に基づいて例えば脈拍数／分や血圧などを算出する。脈波信号の周期（１拍分の時間）をＴとしたとき、脈拍数／分は６０÷Ｔにより求めることができる。血圧は例えば特開２００８−２７９１８５号公報に記載の方法により求めることができる。

ＲＯＭ７には、ＣＰＵ５が実行する処理のプログラムや、過去に脈波計測を行ったユーザの登録情報等が記憶されている。なお、ＲＯＭ７としては、情報の書き込みも可能な不揮発性メモリ（例えばＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ）が用いられる。ここで、図５は、ＲＯＭ７に記憶されたユーザ登録情報のテーブル７１を例示している。テーブル７１は、ユーザを特定する特定情報として各ユーザのユーザ番号が格納されるユーザ番号欄７１１と、過去に脈波計測を行った際にゲイン調整処理により得られた最適なゲイン値（発光部２１の最適光量）Ｇが格納されるゲイン値欄７１２とを少なくとも含む。その他、テーブル７１には、ユーザに関する情報（例えば計測された脈拍数、血圧等を格納する欄や、ユーザの年齢、身長、体重等を格納する欄）が設けられる。各ユーザ登録情報は、ユーザ番号欄７１１に格納されるユーザ番号に対応付けて格納されている。

さらに、ＲＯＭ７には、脈波に影響すると考えられるユーザの属性に応じた発光部２１の光量の初期値が記憶されている。具体的には例えば、ユーザの属性としてユーザの性別、人種、年齢に応じた光量初期値がＲＯＭ７に記憶されている。例えば、ユーザの性別を考えたとき、男性に比べて女性のほうが冷え性の人が多く、その冷え性の影響で女性のほうが男性よりも脈波が計測しにくい、つまり脈波振幅が小さくなる傾向がある。そこで、女性用の光量初期値、男性用の光量初期値を定め、例えば女性用の光量初期値を男性用の光量初期値よりも大きくする。なお、脈波計測装置１には、脈波計測を行う際の発光部２１の光量の調整モードとして、最適な光量になるまで発光部２１の光量を、予め定められた複数段階（具体的には例えば９段階）の範囲で１段階ずつ変化させるモード（第２モード）が設けられている。そして、光量初期値を上記複数段階（９段階）のうちの何段階目であるかで設定しても良い。具体的には、光量の段階数を９段階として、段階の数値が大きくなるほど光量が大きくなるとしたとき、例えば、男性用の光量初期値は５段階目の光量とし、女性用の光量初期値は７段階目の光量とする。

また、例えば、ユーザの人種を考えたとき、皮膚の色が濃い（黒い）人種ほど、発光部２１から照射された光が皮膚を透過しにくくなるので、脈波振幅が小さくなる傾向がある。そこで、人種（黒人、黄色人（アジア人）、白人）に応じた光量初期値を定め、例えば白人、黄色人（アジア人）、黒人の順に光量初期値を大きくする。光量初期値を複数段階（９段階）のうちの何段階目であるかで設定する場合には、例えば、白人の光量初期値を１段階目に、黄色人の光量初期値を５段階目に、黒人の光量初期値を９段階目に設定する。

また、例えば、ユーザの年齢を考えたとき、本発明者は、高齢の人の脈波は計測しにくいという知見をもっている。そこで、例えば、若齢のユーザ用（例えば４０歳未満のユーザ用）の光量初期値と、高齢のユーザ用（例えば４０歳以上のユーザ用）の光量初期値とを定め、高齢のユーザ用の光量初期値を、若齢のユーザ用の光量初期値よりも大きくする。光量初期値を複数段階（９段階）のうちの何段階目であるかで設定する場合には、例えば高齢のユーザ用の光量初期値を７段階目に、若齢のユーザ用の光量初期値を３段階目に設定する。

なお、性別、人種、年齢の全てを考慮した光量初期値を設定しても良く、例えば、男性、黒人、高齢のユーザ用の光量初期値や、女性、黄色人、若齢のユーザ用の光量初期値などを設定しても良い。

ＲＡＭ８には、ＣＰＵ５がゲイン調整処理等の処理を進めるうえで必要な各種情報（例えば脈波信号の振幅の値など）が一時的に記憶される。

表示部９は、計測された脈波信号やＣＰＵ５が算出した脈拍数や血圧などの各種情報を表示する。その表示部９は、図２、図３に示すように、例えば筐体１４、１５の前面に設けられた液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等である。

操作部１０は、図２、図３に示すように例えば筐体１４、１５の前面に設けられ、脈波計測が行われるユーザにより操作される部分である。操作部１０は例えば押下操作が行われるプッシュボタンである。その操作部１０は、図２に示すように、例えば、脈波計測装置１に対して脈波計測の開始を指示する計測開始ボタン１０１や脈波計測の終了を指示する計測終了ボタン１０２を含む。さらに、操作部１０は、表示部９に表示された脈波信号３２（図２参照）の振幅レベルが小さすぎる又は大きすぎると判断したユーザにより操作されることを想定した、脈波計測装置１に対してゲイン（発光部２１の光量）の調整を指示するゲイン調整ボタン１０３（図２、図３参照）を含む。その他、操作部１０は、脈波計測装置１に対してユーザの登録を指示する登録ボタンや、ユーザに関する情報（例えば、ユーザを特定する情報（図５のユーザ番号）、ユーザの年齢、性別、人種等）を入力する入力ボタン等を含む。操作部１０はＣＰＵ５に接続されており、操作部１０が操作されたことを示す信号はＣＰＵ５に入力される。

温度センサ１１は、脈波センサ２により脈波計測を行う際にその脈波センサ２が接触するユーザの皮膚部分の温度を検知するセンサである。その温度センサ１１は、図２の例では、脈波センサ２の皮膚接触面２３に設けられ、図３の例では、脈波センサ２の近く、すなわち、ユーザの手が筐体１５を把持した状態で手の掌１５０（図４参照）が当たる部分に温度センサ１１が設けられている。温度センサ１１はＣＰＵ５に接続されており、温度センサ１１で検知された温度はＣＰＵ５に入力される。

脈波計測装置１（ＣＰＵ５）は、ユーザの心電信号（心電図）を計測する心電計測装置１００（図１参照）が計測した心電信号を取得できるように構成されている。その心電計測装置１００は、ユーザの皮膚に接触して心電信号を検知する電極や、その電極にて検知される心電信号に対して各種処理（ノイズ除去、増幅、ＡＤ変換など）を行う処理回路等から構成されている。心電計測装置１００は、脈波計測装置１と別体で構成しても良いし、脈波計測装置１に組み込む形で構成しても良い。図３の例では、心電計測装置１００としての心電センサ１１１、１１２が筐体１５の裏面に設けられた例を示している。一方の心電センサ１１１は、ユーザが筐体１５を把持した状態で右指が接触する筐体部分（筐体１５の裏面の右端）に設けられ、他方の心電センサ１１２は、左指が接触する筐体部分（筐体１５の裏面の左端）に設けられる。

次に、ＣＰＵ５が実行するゲイン調整処理の詳細を説明する。上述したように、ゲイン調整処理においては、計測された脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲に入るように発光部２１の光量の調整を行う。ここで、図６は、適正範囲等を説明する図であり、脈波信号３２と、適正範囲６３を含む各種範囲とを示している。図６には、Ａ／Ｄ変換器４のＡＤ範囲６０（ＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ（例えば５Ｖ）と最小値Ｖｍｉｎ（例えば０Ｖ）の間の範囲）を図示している。また、図６には、脈波信号の振幅が小さすぎる範囲を示した規格値Ｖ１以下の範囲６４（以下、振幅過小範囲という）を図示している。

適正範囲６３は、振幅過小範囲６４の限界値Ｖ１（規格値Ｖ１、本発明の第４の規格値に相当）より大きい規格値Ｖ３（本発明の第２の規格値に相当）と、その規格値Ｖ３よりも大きく、かつＡＤ範囲６０の限界値Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎ（本発明の第３の規格値に相当）よりも小さい規格値Ｖ２（本発明の第１の規格値に相当）の間の範囲に設定されている。適正範囲６３は例えばＡＤ範囲６０の８０％〜５０％の範囲に設定、すなわち規格値Ｖ２がＡＤ範囲６０（最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎ）の８０％に設定され、規格値Ｖ３がＡＤ範囲６０の５０％に設定されている。このように、適正範囲６３の上限（規格値Ｖ２）をＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎに対して余裕を持った値に設定することで、発光部２１の光量を最適な値に調整した後において、時々刻々振幅が変動する脈波信号がＡＤ範囲６０を超えてしまうのを抑制できる。なお、図６では、脈波信号３２の振幅（脈波信号の最大値と最小値）が適正範囲６３に入っている例を示している。

図７にゲイン調整処理のフローチャートを示している。この図７の処理は例えば計測開始ボタン１０１（図２参照）が操作された時に開始し、脈拍数や血圧を計測できた時又は計測終了ボタン１０２（図２参照）が操作された時に終了する。

図７の処理を開始すると、先ず、発光部２１の光量の初期値を決定する（Ｓ１１）。図８は、Ｓ１１の処理の詳細のフローチャートを示している。図８の処理に移行すると、先ず、図５のテーブル７１に登録されているユーザ（ユーザ番号が付与されたユーザ）の脈波計測を行う場合には、そのユーザによるユーザ選択操作が行われる（Ｓ３１）。すなわち、ユーザは、操作部１０のうちの所定ボタンを操作することで、自身のユーザ番号の入力を行う（Ｓ３１）。ＣＰＵ５は、Ｓ３１では、ユーザ選択操作により入力されたユーザ番号を受け付ける。なお、未登録のユーザ（ユーザ番号が付与さされていないユーザ）の脈波計測を行う場合には、このＳ３１では何も行われない。

次に、今回のユーザが、図５のテーブル７１に登録されたユーザか否かを判断する（Ｓ３２）。具体的には、Ｓ３１でユーザ番号が入力された場合には、そのユーザ番号がテーブル７１に登録されている場合に登録済みのユーザであると判断する一方で、入力されたユーザ番号がテーブル７１に登録されていない場合、又はＳ３１でユーザ番号の入力が無かった場合には未登録のユーザであると判断する（Ｓ３２）。

登録済みのユーザの場合には（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、Ｓ３３に進んで、入力されたユーザ番号に対応付けて図５のテーブル７１に格納されたゲイン値を光量の初期値として読み出す（Ｓ３３）。例えば、ユーザ番号「２」が入力された場合には、図５のゲイン値Ｇ２が読み出されることになる。その後、図８のフローチャートの処理を終了する。

未登録のユーザの場合には（Ｓ３２：Ｎｏ）、Ｓ３４に進んで、ユーザによるユーザ登録操作、具体的には、ユーザに関する情報（ユーザ番号、性別、年齢、人種等）を登録するためのユーザの操作が行われる（Ｓ３４）。ＣＰＵ５は、Ｓ３４では、ユーザ登録操作による入力されたユーザに関する情報を受け付ける。具体的には、Ｓ３４では、例えば、ユーザは操作部１０のうちの登録ボタン（図示外）を操作することでユーザ登録を行うことができる。ＣＰＵ５は、登録ボタンが操作された場合には、テーブル７１に登録されていないユーザ番号を今回のユーザのユーザ番号として設定する。そして、登録ボタンの操作に続けて入力された情報（性別、年齢、人種等）を、設定したユーザ番号に対応付けてテーブル７１に格納し、又はＲＡＭ８（図１参照）に記憶する。

次に、Ｓ３４で登録された（テーブル７１に格納された、又はＲＡＭ８に記憶された）情報のうちの性別が男性か女性かを判断する（Ｓ３５）。男性の場合には、Ｓ３６に進んで、ＲＯＭ７から男性用の光量初期値を読み出し（Ｓ３６）、女性の場合には、Ｓ３７に進んで、ＲＯＭ７から女性用の光量初期値を読み出す（Ｓ３７）。その後、図８のフローチャートの処理を終了する。

なお、Ｓ３４において、性別に代えて、又は性別に加えて、ユーザの人種や年齢が入力された場合には、Ｓ３５〜Ｓ３７では、ユーザの人種に応じた光量初期値や年齢に応じた光量初期値をＲＯＭ７から読み出しても良い。または、性別、人種、年齢の全てを考慮した光量初期値がＲＯＭ７に記憶されている場合には、その光量初期値を読み出しても良い。または、性別に応じた光量初期値と、人種に応じた光量初期値と、年齢に応じた光量初期値とが個別にＲＯＭ７に記憶されている場合には、Ｓ３５〜Ｓ３７では、今回のユーザの性別に応じた光量初期値と、人種に応じた光量初期値と、年齢に応じた光量初期値とを全て読み出し、読み出した複数の光量初期値の平均値を最終的な光量初期値としても良い。

図７の処理に戻り、次に、光量制御部１２（図１参照）に指示して、Ｓ１１で決定した光量初期値で発光部２１から光を照射するように脈波センサ２の光量を調整して、脈波信号の計測（脈波サンプリング）を開始する（Ｓ１２）。このとき、ＣＰＵ５は、ゲイン制御部１３（図１参照）に指示して、アンプ３の増幅度を予め定めた固定値に設定して、脈波サンプリングを行う。これにより、ユーザの属性にかかわらず一律の光量初期値から脈波計測を開始する場合に比べて、以降の処理で最適光量が得られるまでの時間を短縮できる。なお、ＣＰＵ５は、Ｓ１２で得られた脈波信号を表示部９に表示するようにしても良い。

次に、Ｓ１２で得られた脈波信号の振幅Ｈａを算出する（Ｓ１３）。図９は、Ｓ１３の詳細なフローチャートを示しており、Ｓ１３ではそのフローチャートの処理により脈波振幅Ｈａを算出する。脈波振幅を正確に算出するためには、脈波の始点（最下点）と終点（最上点）とを正確に検出する必要があるが、脈波信号に重畳したノイズや脈波信号の揺らぎなどの影響により、それら始点、終点の検出が困難となる場合がある。一方で、脈拍は心拍により起こる動脈中の圧力の変動であるので、脈波信号は心電信号と相関があり、具体的には脈波信号は心電信号に対して遅れて伝搬する。また、心拍信号は脈波信号に比べて波形がはっきりとしている。そこで、図９の処理では、ユーザの心拍信号に基づいて脈波振幅を算出している。

具体的には、図９の処理に移行すると、先ず、心電計測装置１００（図１参照）から、ユーザの心電信号を取得する（Ｓ４１）。次に、Ｓ４１で取得した心電信号に基づいて、脈波信号の中から振幅を算出するための時間区間（振幅算出区間）を設定する（Ｓ４２）。図１０は振幅算出区間の設定方法を説明するための図であり、詳細には、Ｓ４１で取得した心電信号５０と、図７のＳ１２で得られた脈波信号３２とを示している。それら心電信号５０と脈波信号３２の時間軸は同じである。上述したように、脈波信号３２は心電信号５０（心電信号５０のＲ波５１）に対して遅れて伝搬する。つまり、図１０の脈波信号３２のうちの破線部分３２ａの波は、１つ前のＲ波５１ａにより生じた波である。そこで、Ｓ４２では、心電信号５０のＲ波５１の時間ｔ１を基点とした時間ｔ２までの区間を振幅算出区間として設定する。具体的には、振幅算出区間が、Ｒ波５１ａに対応する脈波３２ａを含み、心電信号５０の周期ｔ３よりも短い区間となるように、時間ｔ２を設定する。より具体的には、時間ｔ１を基点とし、心電信号５０の周期ｔ３の所定割合（例えば７０％）となる区間を振幅算出区間として設定する。

次に、Ｓ４２で設定した振幅算出区間の中で脈波信号３２の最小値Ｐ１と最大値Ｐ２とを検出し、それら最小値Ｐ１、最大値Ｐ２の差Ｈａを脈波振幅として算出する（Ｓ４３）。その後、図９のフローチャートの処理を終了する。

なお、Ｓ４２では振幅算出区間を複数設定し、Ｓ４３では、振幅算出区間ごとに脈波振幅を算出し、得られた複数の脈波振幅に基づいて最終的な脈波振幅を算出するようにしてもよい。具体的には例えば複数の脈波振幅の平均値や中央値を最終的な脈波振幅とする。これにより、ノイズや脈波信号の揺らぎ等の影響を低減した高精度の脈波振幅を得ることができる。

なお、心電信号を利用しないでも脈波振幅を算出することはできる。この場合には例えば図１１に示すように、予め設定した一定の時間区間（振幅算出区間）ごとに脈波信号を区切って、各振幅算出区間ごとに脈波振幅Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３、Ｈ４・・・を算出し、得られた複数の脈波振幅の平均値や中央値を最終的な脈波振幅とする。しかし、心電信号を利用しない手法では、振幅算出区間が図９の手法に比べて不正確である、つまり、１拍分の脈波に満たない振幅算出区間を設定してしまったり、２拍分以上の脈波を含む振幅算出区間を設定してしまったりすることがあるので、脈波振幅の算出精度を確保するためには、多数の振幅算出区間を設定する必要がある。その結果、最終的な脈波振幅が得られるまでに時間がかかってしまう。これに対し、心電信号を利用した手法では、正確な振幅算出区間を設定できるので、振幅算出区間の設定数を抑えることができ、ひいては脈波振幅の算出時間を短縮できる。

図７の処理の説明に戻る。本実施形態では、上記第２モードの他に、脈波センサ２のゲイン（発光部２１の光量）を最適な値にまで一気に（段階的な光量調整を経ないで）変化させる第１モードが設けられている。そこで、Ｓ１３の次に、その第１モードでゲイン調整を行うか否かを判断する（Ｓ１４）。具体的には、本実実施形態では、Ｓ１４の判断をする手法として４つの判断手法があり、第１の判断手法として、Ｓ１３で得られた脈波振幅に基づいて第１モードを行うか否かを判断する。より具体的には、Ｓ１３で得られた脈波振幅Ｈａが、図６の振幅過小範囲６４内の場合（規格値Ｖ１以下の場合）又はＡＤ範囲６０（最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎ）を超えた場合に、第１モードでゲイン調整を行うと判断する。

図１２は、脈波信号３２１の振幅Ｈａが振幅過小範囲６４内の場合を示している。この場合には、脈波信号３２１の振幅Ｈａが小さすぎであり、その脈波信号３２１から脈拍数や血圧などを求めるのは困難なので、第１モードでゲイン調整を行って発光部２１の光量を大きくする必要がある。

図１３は、脈波信号３２２（Ａ／Ｄ変換器４でＡＤ変換された後の脈波信号）の振幅がＡＤ範囲６０（図１３では、最大値Ｖｍａｘ）を超えた場合を示している。この場合には、脈波信号３２２のＡＤ範囲６０を超えた部分３２２ａは最大値Ｖｍａｘで飽和してしまい、実際の脈波信号（ＡＤ変換する前の脈波信号）の形状とは異なる形状の脈波信号３２２が得られてしまう。この脈波信号３２２に基づいて脈拍数や血圧などを求めるとそれらの精度が低下してしまうので、第１モードでゲイン調整を行って発光部２１の光量を小さくする必要がある。

次に、第２の判断手法を説明すると、直流成分検出回路６（図１参照）で検出されたＤＣ成分に基づいて第１モードを行うか否かを判断する。ここで、図１４は、ＤＣ成分が含まれた脈波信号（フィルタでＤＣ成分を除去する前の脈波信号）の推移を示している。図１４には、現在の脈波信号を符号「３１２」で、直前の脈波信号、言い換えると１回前のＳ１２の脈波サンプリングで得られた脈波信号又は所定時間前に得られた脈波信号を符号「３１１」で図示している。

脈波信号のＤＣ成分が大きく変化したということは、例えば携帯型の脈波計測装置１で脈波計測を行っているユーザが暗い場所から明るい場所に移動した場合など周囲の環境（明るさ）が変わった場合や、脈波センサ２と皮膚との接触状態が変わった場合や、ユーザが変わった場合など、脈波計測の条件が変わったと考えることができる。この場合には、現在の計測条件に応じた光量に調整し直す必要がある。そこで、Ｓ１４では、直流成分検出回路６で検出されたＤＣ成分が所定の閾値以上変化した場合に、第１モードを行うと判断する。すなわち、図１４の例では、現在の脈波信号３１２のＤＣ成分３１２ａと、直前の脈波信号３１１のＤＣ成分３１１ａとの差分ΔＤＣが所定の閾値以上の場合に第１モードを行うと判断する。

次に、第３の判断手法を説明すると、表示部９に表示された脈波信号を見て脈波センサ２のゲイン不足又はゲイン過剰と判断したユーザによりゲイン調整ボタン１０３（図２、図３参照）が操作された場合に、第１モードを行うと判断する。

次に、第４の判断手法を説明する。脈波計測が行われる皮膚部分の温度が低下している場合には、血流が低下するなどにより脈波信号の振幅が小さくなる傾向がある。そこで、Ｓ１４では、温度センサ１１（図１参照）で検知された温度が所定温度（例えば２０℃）以下の場合に、第１モードを行うと判断する。

このように、Ｓ１４では、上記第１〜第４の判断手法のそれぞれの第１モード実行条件を１つでも満たした場合に第１モードでゲイン調整を行うと判断し、１つも満たさない場合には第１モードではゲイン調整を行わないと判断する。

Ｓ１４において、第１モードでゲイン調整を行うと判断した場合には（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、Ｓ１５に進んで、第１モードを実行、具体的には脈波信号の振幅が適正範囲６３（図６参照）に入る脈波センサ２のゲイン値Ｇ（発光部２１の光量）を決定する（Ｓ１５）。図１５は、Ｓ１５の詳細なフローチャートを示しており、Ｓ１５ではそのフローチャートの処理により最適なゲイン値Ｇを決定する。

図１５の処理に移行すると、先ず、脈波信号の振幅がＡＤ範囲６０（図６参照）を超えたか否かを判断する（Ｓ５１）。具体的には、Ｓ１２で得られた脈波信号の最大値又は最小値が、ＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎに達している場合には脈波信号の振幅がＡＤ範囲６０を超えたと判断し、最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎに達していない場合には、脈波信号の振幅はＡＤ範囲６０内であると判断する。

脈波信号の振幅がＡＤ範囲６０内の場合には（Ｓ５１：Ｎｏ）、Ｓ５２に進む。この場合には、図１２に示すように、脈波信号３２１の振幅Ｈａが規格値Ｖ１以下の場合（図７のＳ１４で上記第１の判断手法により第１モードを行うと判断した場合）を想定している。

Ｓ５２では、適正範囲６３（図６参照）に入る脈波振幅として予めＲＯＭ７等に記憶された最適振幅Ｈｂと、図７のＳ１３で算出した脈波振幅Ｈａとの振幅比を算出する（Ｓ５２）。本実施形態では、その振幅比として、脈波振幅Ｈａに対する最適振幅Ｈｂの比（＝Ｈｂ／Ｈａ）を算出する。

次に、Ｓ５２で算出した振幅比Ｈｂ／Ｈａと、現在の発光部２１の光量Ｌａとに基づいて、最適振幅Ｈｂが得られる発光部２１の光量である最適光量Ｌｂを最適なゲイン値Ｇとして算出する（Ｓ５３）。具体的には例えば、光量と脈波振幅は比例すると仮定して、最適光量Ｌｂは、現在の光量Ｌａを振幅比Ｈｂ／Ｈａ倍にした光量、つまり、Ｌｂ＝Ｌａ×（Ｈｂ／Ｈａ）となる。

なお、光量と脈波振幅は厳密には比例しないので、Ｓ５３では例えば、図１６に示すように、光量に対して脈波振幅がどのように変化するかの関係８１を予め調べておき、その関係８１をＲＯＭ７（図１参照）に記憶しておく。そして、Ｓ５３では、ＲＯＭ７に記憶した関係８１を用いて、最適光量Ｌｂを算出しても良い。このとき、同じ光量であっても個人や環境などの計測条件が変わると脈波振幅は変わってくるので、関係８１において最適振幅Ｈｂに対応する光量Ｌ２をそのまま用いることができない。そこで、Ｓ１３で算出した脈波振幅Ｈａに対応する光量Ｌ１と、最適振幅Ｈｂに対応する光量Ｌ２とを関係８１から求める。そして、現在の光量Ｌａを、光量Ｌ２と光量Ｌ１との比（＝Ｌ２／Ｌ１）倍にした光量を、最適光量Ｌｂとする。つまり、Ｌｂ＝Ｌａ×（Ｌ２／Ｌ１）とする。これによって、光量と脈波振幅とが比例関係にない場合であっても高精度の最適光量Ｌｂを得ることができる。

なお、より高精度の最適光量Ｌｂを得るために、脈波を計測するタイミングで、光量と脈波振幅の関係を求めるようにしても良い。具体的には、図１７に示すように、光量をいくつか変化（少なくとも３点以上変化）させて、各光量Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３・・・での脈波振幅Ｈ３１、Ｈ３２、Ｈ３３・・・を求める。そして、脈波振幅と光量で定まる座標系において、点（Ｈ３１、Ｌ３１）、点（Ｈ３２、Ｌ３２）、点（Ｈ３３、Ｌ３３）・・・に対する近似線８２を、今回の計測条件における光量と脈波振幅の関係として求める。なお、その関係８２を求めるタイミングは、今回の計測時であればいつでも良く、例えばＳ３４の処理時に関係８２を求めるようにしても良いし、Ｓ３４以前のタイミングで関係８２を求めるようにしても良い。そして、Ｓ５３では、求めた関係８２を用いて、図１６で説明したのと同様な方法で、最適光量Ｌｂを算出する。これにより、今回の計測条件を反映した高精度の最適光量Ｌｂを得ることができる。Ｓ５３の後、図１５のフローチャートの処理を終了する。

一方、Ｓ５１において、図１３に示すように、脈波信号３２２の振幅がＡＤ範囲６０を超えている場合には（Ｓ５１：Ｙｅｓ）、Ｓ５４に進む。この場合には、先のＳ１３において正確な脈波振幅を得ることができないので、Ｓ５４以降では脈波振幅を用いないで最適光量を求めている。

図１３を参照してＳ５４以降の処理を説明すると、Ｓ５４では、脈波信号３２２のＡＤ範囲６０を超えた部分３２２ａにおける時間幅である飽和区間長Ｔａを算出する。具体的には、脈波信号３２２のうち、ＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎと同じ値となっている部分の長さ（図１３の例では最大値Ｖｍａｘに達している部分の長さ）を飽和区間長Ｔａとして算出する。

次に、脈波信号３２２の１拍分の時間幅（脈波の周期）である脈波長Ｔｂを算出する（Ｓ５５）。具体的には、前回までのＳ１２において精度の高い脈波信号、すなわち脈拍数などを算出可能な脈波信号が得られている場合には、Ｓ５５では、例えばその脈波信号から脈拍数などを算出する過程で得られた脈波長Ｔｂを取得する。または、今回の脈波信号３２２（図１３参照）から脈波長Ｔｂを求めても良い。具体的には、飽和区間の左端３２２ｂから時間に逆行する方向に進んで最初の変曲点３２２ｃ（図１３の場合は最下点）を検出する。また、飽和区間の右端３２２ｄから時間に順行する方向に進んで最初の変曲点３２２ｅ（図１３の場合は最下点）を検出する。そして、検出した変曲点３２２ｃ、３２２ｅ間の長さＴｂを脈波長として算出する。

ここで、図１８は、図１３の脈波信号３２２及びＡＤ範囲６０を超えた部分３２２ａを模式的に示した図であり、詳細には脈波信号３２２及び部分３２２ａの形状を三角形で簡略化した図である。図１８の実線部分３２３が図１３の脈波信号３２２に対応しており、破線部分３２３ａが図１３の破線部分３２２ａに対応している。ここで、光量を調整することで、実線部分３２３及び破線部分３２３ａで定まる三角形（高さ＝Ｈ１１＋Ｈ１２）を、ＡＤ範囲の高さＨ１２（実線部分３２３の高さ）の三角形３２４（１点鎖線部分）にすることを考える。このとき、発光部２１の光量と脈波振幅との関係が比例関係であると仮定すると、図１８の脈波長Ｔｂ、飽和区間長Ｔａ、高さＨ１１、Ｈ１２の関係から、現在の光量Ｌａを（１−Ｔａ／Ｔｂ）倍することで三角形３２４の高さＨ１２まで脈波振幅を減少できることがわかる。

そこで、次のＳ５６では、脈波長Ｔｂに対する飽和区間長Ｔａの比Ｔａ／Ｔｂを算出する。次に、その比Ｔａ／Ｔｂと現在の光量Ｌａとに基づいて、脈波振幅が適正範囲６３（図６参照）に入る脈波信号が得られる発光部２１の光量（最適光量Ｌｂ）を最適なゲイン値Ｇとして算出する（Ｓ５７）。具体的には、上述したように、現在の光量Ｌａを（１−Ｔａ／Ｔｂ）倍にすることで理論上はＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎまで脈波振幅を下げることができる。そして、さらに、適正範囲６３内にまで脈波振幅を下げる場合には、適正範囲６３の上限値Ｖ２（図６参照）と、ＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎとの差に応じた分だけ光量を下げればよい。すなわち、Ｓ５７では、Ｌｂ＝Ｌａ×（１−Ｔａ／Ｔｂ）×ｋを計算すればよい。なお、ｋは、上限値Ｖ２と最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎとの差に応じた１以下の係数である。

なお、Ｓ５３のときと同様に、光量と脈波振幅とは厳密には比例しないので、Ｓ５７では例えば、図１９に示すように、光量に対して脈波振幅がどのように変化するかの関係８１を予め調べておき、その関係８１をＲＯＭ７（図１参照）に記憶しておく。そして、Ｓ５７では、ＲＯＭ７に記憶した関係８１を用いて、最適光量Ｌｂを算出しても良い。具体的には、現在の光量Ｌａに対応する脈波振幅Ｈｃを関係８１から求める。そして、その脈波振幅Ｈｃを、（１−Ｔａ／Ｔｂ）倍した脈波振幅（＝Ｈｃ×（１−Ｔａ／Ｔｂ））に対応する光量Ｌを関係８１から求める。これによって、光量と脈波振幅とが比例関係にない場合であっても、ＡＤ範囲６０の最大値Ｖｍａｘ、最小値Ｖｍｉｎまで脈波振幅を下げることができる光量Ｌが得られる。さらに、その光量Ｌに上記係数ｋを乗算することで、脈波振幅が適正範囲６３に入る最適光量Ｌｂを得ることができる。

なお、Ｓ５３と同様に、脈波を計測するタイミングで光量と脈波振幅の関係８２（図１７参照）を求め、Ｓ５７では、その関係８２を用いて最適光量Ｌｂを算出しても良い。これにより、より高精度の最適光量Ｌｂを得ることができる。Ｓ５７の後、図１５のフローチャートの処理を終了する。

図７の処理に戻り、Ｓ１５で最適なゲイン値Ｇ（最適光量Ｌｂ）を算出した後、Ｓ２０に進み、そのゲイン値Ｇとなるように光量制御部１２に発光部２１の光量調整を行わせる。つまり、現在の光量ＬａからＳ１５で得られた最適光量Ｌｂまで、発光部２１の光量を一気に変化させる（Ｓ２０）。これによって、図１２の例では、実線の脈波信号３２１から破線の脈波信号３３に一気に変化させることができ、図１３の例では、実線の脈波信号３２２から破線の脈波信号３３に一気に変化させることができる。つまり、脈波振幅を適正範囲６３内にまで一気に変化させることができる。よって、光量調整の時間を短縮できる。Ｓ２０の後、Ｓ１２に戻って、次の時点の脈波信号を計測する（Ｓ１２）。

一方、Ｓ１４において、第１モードでゲイン調整を行わないと判断した場合には（Ｓ１４：Ｎｏ）、Ｓ１６に進んで、光量を１段階ずつ変化させる第２モードでゲイン調整を行うか否かを判断する（Ｓ１６）。具体的には、Ｓ１３で算出した脈波振幅Ｈａ（厳密には脈波振幅Ｈａの最上点及び最下点）が、図６に示す規格値Ｖ２と最大値Ｖｍａｘ又は最小値Ｖｍｉｎの間の範囲６６、又は規格値Ｖ１と規格値Ｖ３の間の範囲６５に入っているか否かに基づいて、第２モードでゲイン調整を行うか否かを判断する。

脈波振幅Ｈａが図６の範囲６５、６６に入っている場合には（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、第２モードを実行するとして、Ｓ１７に進む。Ｓ１７では、脈波振幅Ｈａが図６の範囲６５、６６のどちらに入っているかに基づいて、脈波振幅Ｈａが小さすぎるのか大きすぎるのかを判断する（Ｓ１７）。脈波振幅Ｈａが範囲６５に入っている場合には、その振幅Ｈａは小さすぎるとして、Ｓ１８に進んで、ゲイン値Ｇ（発光部２１の光量）を現在のゲイン値（光量）から１段階増加させる（Ｓ１８）。その後、Ｓ２０に進んで、Ｓ１８で決定したゲイン値Ｇとなるように光量制御部１２に発光部２１の光量調整を行わせる。これによって、光量が１段階増加した分だけ脈波振幅を大きくすることができる。

その後、Ｓ１２に戻って次の時点の脈波サンプリングを行い、その脈波サンプリングで得られた脈波信号の振幅Ｈａが依然として小さすぎる場合には（Ｓ１７：振幅小）、ゲイン値Ｇをさらに１段階増加させる（Ｓ１８、Ｓ２０）。その後、Ｓ１６において、脈波振幅Ｈａが図６の範囲６５、６６のどちらにも入らなくなった場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、つまり脈波振幅Ｈａが適正範囲６３に入っている場合には、Ｓ２１に進んで、現在のゲイン値Ｇを今回のユーザ番号に対応付けてテーブル７１（図５参照）に記録する（Ｓ２１）。このＳ２１で記録されたゲイン値Ｇは、次回以降の脈波計測において、Ｓ１１で決定する光量初期値として用いられる。なお、第１モードで決定したゲイン値（最適光量Ｌｂ）は、脈波振幅Ｈａが適正範囲６３内に入っていることを確認できたときに、つまりＳ１５→Ｓ２０により第１モードでゲイン調整を行った後、Ｓ１２に戻って、Ｓ１４：Ｎｏ→Ｓ１６：Ｎｏと判断したときに、テーブル７１に記録される（Ｓ２１）。

一方、Ｓ１７において、脈波振幅Ｈａが範囲６６（図６参照）に入っている場合には、その振幅Ｈａは大きすぎるとして、Ｓ１９に進んで、ゲイン値Ｇ（発光部２１の光量）を現在のゲイン値（光量）から１段階減少させる（Ｓ１９）。その後、Ｓ２０に進んで、Ｓ１９で決定したゲイン値となるように光量制御部１２に発光部２１の光量調整を行わせる。これによって、光量が１段階減少した分だけ脈波振幅を小さくすることができる。

その後、Ｓ１２に戻って次の時点の脈波サンプリングを行い、その脈波サンプリングで得られた脈波信号の脈波振幅Ｈａが依然として大きすぎる場合には（Ｓ１７：振幅大）、ゲイン値Ｇをさらに１段階減少させる（Ｓ１９、Ｓ２０）。その後、Ｓ１６において、脈波振幅Ｈａが図６の範囲６５、６６のどちらにも入らなくなった場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、つまり脈波振幅Ｈａが適正範囲６３に入っている場合には、Ｓ２１に進んで、現在のゲイン値Ｇを今回のユーザ番号に対応付けてテーブル７１（図５参照）に記録する（Ｓ２１）。その後、ＣＰＵ５は、適正範囲に入った脈波信号に基づいて脈拍数や血圧などを算出し、算出した脈拍数や血圧などを表示部９に表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、脈波振幅が適正範囲から大きく外れている場合や、計測条件が変化した場合（ＤＣ成分が大きく変化した場合、ゲイン調整ボタンが操作された場合、皮膚温度が低下した場合）には、第１モードを実行して光量を一気に変化させるので、光量の調整時間を短縮できる。また、脈波振幅が適正範囲から少し外れている場合には、第２モードを実行して脈波振幅が適正範囲に入るまで光量を１段階ずつ変化させるので、確実に脈波振幅を適正範囲内に入れることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく特許請求の範囲の記載を逸脱しない限度で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、脈波センサのゲイン調整として、発光部の光量調整を行う例を説明したが、光量に代えて、又は光量に加えてアンプ３（図１参照）の増幅度を調整しても良い。また、上記実施形態では、脈波振幅がＡＤ範囲を超えている場合、又は振幅過小範囲内の場合に第１モードを実行していたが、脈波振幅がＡＤ範囲内、振幅過小範囲外であっても、適正範囲から外れた場合には第２モードに代えて第１モードを実行しても良い。

１ 脈波計測装置
２ 脈波センサ
２１ 発光部
２２ 受光部
５ ＣＰＵ
１２ 光量制御部
１３ ゲイン制御部

Claims (20)

1. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、を備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードと、前記振幅算出手段が算出する振幅が前記適正範囲内に入るまで、予め定められた変化幅で前記ゲインを段階的に変化させる第２モードとを有することを特徴とする脈波計測装置（１）。
2. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、を備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードと、段階的に変化させる第２モードとを有することを特徴とする脈波計測装置（１）。
3. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、
   前記受光手段が受信した脈波信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（４）と、
   前記脈波信号の１拍分の時間幅である脈波長を算出する脈波長算出手段（Ｓ５５）と、
   前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換前の前記脈波信号の振幅が、前記Ａ／Ｄ変換器がデジタル値に変換可能なアナログ信号の振幅範囲（６０）を超えた場合に、前記脈波信号の前記振幅範囲を超えた部分における時間幅である飽和区間長を算出する飽和区間算出手段（Ｓ５４）とを備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有し、
   前記ゲイン予測手段（Ｓ５２、Ｓ５３）は、前記振幅算出手段により得られた前記脈波信号の現在の振幅と前記適正範囲内に入る前記振幅として予め定められた最適振幅との振幅比と、現在の前記ゲインとに基づいて前記最適ゲインを予測し、
   前記振幅算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換後の脈波信号に基づきその脈波信号の振幅を算出し、
   前記ゲイン予測手段（Ｓ５６、Ｓ５７）は、前記脈波信号の振幅が前記振幅範囲を超えた場合には、前記振幅比に代えて前記飽和区間長と前記脈波長との比を用い、その比と現在の前記ゲインとに基づいて前記最適ゲインを予測することを特徴とする脈波計測装置（１）。
4. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、を備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有し、
   前記適正範囲は、第１の規格値（Ｖ２）以下で、かつ、その第１の規格値よりも小さい第２の規格値（Ｖ３）以上の範囲に設定され、
   前記ゲイン調整手段（Ｓ１４）は、前記脈波信号の振幅が、前記第１の規格値よりも前記振幅が大きい方向に設定された第３の規格値（Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎ）を超えた場合に、又は前記第２の規格値よりも前記振幅が小さい方向に設定された第４の規格値（Ｖ１）を下回った場合に前記第１モードを実行することを特徴とする脈波計測装置（１）。
5. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、
   ユーザの心電信号を取得する心電信号取得手段（Ｓ４１）とを備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有し、
   前記振幅算出手段（Ｓ４２、Ｓ４３）は、前記心電信号取得手段が取得した心電信号に基づいて前記脈波信号の中から振幅を算出するための時間区間を設定し、その時間区間における脈波信号の最小値と最大値の差をその脈波信号の振幅として算出することを特徴とする脈波計測装置（１）。
6. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、
   ユーザの属性として性別を取得する属性取得手段（Ｓ３４、１０）と、
   前記属性取得手段が取得した性別に応じた前記ゲインの初期値を設定し、男性用の前記初期値より女性用の前記初期値を大きい値に設定する初期値設定手段（Ｓ３５〜Ｓ３７）とを備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有することを特徴とする脈波計測装置（１）。
7. ユーザの皮膚に光を照射する照射手段（２１）と、その照射手段が照射した光の反射光を前記ユーザの脈波信号として受信する受光手段（２２）とを備える脈波センサ（２）と、
   前記脈波センサのゲインを調整するゲイン調整手段（１２、１３、５、Ｓ２０）と、
   前記脈波センサが検知した脈波信号の振幅を算出する振幅算出手段（Ｓ１３）と、
   前記振幅算出手段により得られた振幅と現在の前記ゲインとに基づいて、前記脈波信号の振幅が予め定められた適正範囲（６３）内に入る前記ゲインである最適ゲインを予測するゲイン予測手段（Ｓ１５）と、
   ユーザの属性として年齢を取得する属性取得手段（Ｓ３４、１０）と、
   前記属性取得手段が取得した年齢に応じた前記ゲインの初期値を設定し、所定年齢未満の若齢のユーザ用の前記初期値より、所定年齢以上の高齢のユーザ用の前記初期値を大きい値に設定する初期値設定手段（Ｓ３５〜Ｓ３７）とを備え、
   前記ゲイン調整手段は、前記ゲインの調整モードとして、前記ゲイン予測手段が予測した最適ゲインまで前記脈波センサのゲインを一気に変化させる第１モードを有することを特徴とする脈波計測装置（１）。
8. 前記ゲイン調整手段（Ｓ１８、Ｓ１９）は、前記ゲインの調整モードとして、前記振幅算出手段が算出する振幅が前記適正範囲内に入るまで、予め定められた変化幅で前記ゲインを段階的に変化させる第２モードを有することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
9. 前記ゲイン予測手段（Ｓ５２、Ｓ５３）は、前記振幅算出手段により得られた前記脈波信号の現在の振幅と前記適正範囲内に入る前記振幅として予め定められた最適振幅との振幅比と、現在の前記ゲインとに基づいて前記最適ゲインを予測することを特徴とする請求項１、２、４〜７のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
10. 前記受光手段が受信した脈波信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器（４）と、
    前記脈波信号の１拍分の時間幅である脈波長を算出する脈波長算出手段（Ｓ５５）と、
    前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換前の前記脈波信号の振幅が、前記Ａ／Ｄ変換器がデジタル値に変換可能なアナログ信号の振幅範囲（６０）を超えた場合に、前記脈波信号の前記振幅範囲を超えた部分における時間幅である飽和区間長を算出する飽和区間算出手段（Ｓ５４）とを備え、
    前記振幅算出手段は、前記Ａ／Ｄ変換器によりデジタル値に変換後の脈波信号に基づきその脈波信号の振幅を算出し、
    前記ゲイン予測手段（Ｓ５６、Ｓ５７）は、前記脈波信号の振幅が前記振幅範囲を超えた場合には、前記振幅比に代えて前記飽和区間長と前記脈波長との比を用い、その比と現在の前記ゲインとに基づいて前記最適ゲインを予測することを特徴とする請求項９に記載の脈波計測装置。
11. 前記適正範囲は、第１の規格値（Ｖ２）以下で、かつ、その第１の規格値よりも小さい第２の規格値（Ｖ３）以上の範囲に設定され、
    前記ゲイン調整手段（Ｓ１４）は、前記脈波信号の振幅が、前記第１の規格値よりも前記振幅が大きい方向に設定された第３の規格値（Ｖｍａｘ、Ｖｍｉｎ）を超えた場合に、又は前記第２の規格値よりも前記振幅が小さい方向に設定された第４の規格値（Ｖ１）を下回った場合に前記第１モードを実行することを特徴とする請求項１〜３、５〜７のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
12. 前記ゲイン調整手段（Ｓ１４）は、前記脈波信号の直流成分が所定の閾値以上変化した場合に前記第１モードを実行し、前記脈波信号の直流成分が前記閾値未満変化した場合に前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
13. 前記脈波信号を表示する表示手段（９）と、
    前記ゲインの調整が必要と判断したユーザにより操作が行われる操作部（１０３）とを備え、
    前記ゲイン調整手段（Ｓ１４）は、前記操作部が操作された場合に前記第１モードを実行し、前記操作部が操作されなかった場合に前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１、２、８、１２のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
14. 前記脈波センサにより脈波信号の検知が行われるユーザの皮膚部分の温度を検知する温度センサ（１１）を備え、
    前記ゲイン調整手段（Ｓ１４）は、前記温度センサが検知した温度が所定温度以下の場合に前記第１モードを実行し、前記温度センサが検知した温度が前記所定温度を超えた場合に前記第２モードを実行することを特徴とする請求項１、２、８、１２、１３のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
15. 前記ゲイン調整手段（Ｓ１６）は、前記脈波信号の振幅が、前記第１の規格値以上で、かつ前記第３の規格値以下の場合、又は、前記第２の規格値以下で、かつ前記第４の規格値以上の場合に前記ゲインを段階的に変化させる第２モードを実行することを特徴とする請求項４又は１１に記載の脈波計測装置。
16. ユーザの心電信号を取得する心電信号取得手段（Ｓ４１）を備え、
    前記振幅算出手段（Ｓ４２、Ｓ４３）は、前記心電信号取得手段が取得した心電信号に基づいて前記脈波信号の中から振幅を算出するための時間区間を設定し、その時間区間における脈波信号の最小値と最大値の差をその脈波信号の振幅として算出することを特徴とする請求項１〜４、６、７のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
17. 前記ゲイン調整手段が調整した前記最適ゲインを、ユーザを特定する特定情報に対応付けて記憶するゲイン記憶手段（７、７１）と、
    今回のユーザの前記特定情報を取得するユーザ情報取得手段（Ｓ３１、１０）と、
    前記ユーザ情報取得手段が取得した前記特定情報に対応付けて前記ゲイン記憶手段に記憶された前記最適ゲインを、今回の脈波計測における前記ゲインの初期値として設定する初期値設定手段（Ｓ３３）とを備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
18. ユーザの属性を取得する属性取得手段（Ｓ３４、１０）と、
    前記属性取得手段が取得した属性に応じた前記ゲインの初期値を設定する初期値設定手段（Ｓ３５〜Ｓ３７）とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の脈波計測装置。
19. 前記属性取得手段は、前記属性としてユーザの性別、人種又は年齢を取得することを特徴とする請求項１８に記載の脈波計測装置。
20. 前記ゲインは前記照射手段の光量であることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載の脈波計測装置。

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