JP6537854B2 - 検体情報検出装置、検体情報処理装置、情報処理装置、及びインターフェース装置 - Google Patents

検体情報検出装置、検体情報処理装置、情報処理装置、及びインターフェース装置 Download PDF

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本発明は、検体情報を検出する検体情報検出装置、この検体情報について処理を行う情報処理装置、及びこれらに介装されるインターフェース装置に関する。
比較的太い血管が中に通っている腕や、毛細血管が網のように張り巡らされた指先などに対して、それらが持つ脈動性の信号を検出するセンサが知られている。
特許文献１（特開２０１０−１１５４３１）では、空洞を有する筐体が装着部材により皮膚表面に装着され、装着面の一部にある開口部が皮膚により密閉されて、体内音による皮膚表面の振動が直接空洞内の空気に伝わり、これをマイクロホンにより取得できる体内音取得装置について開示されている。
また、検体の耳内にセンサを配置して、耳の中から検体情報を検出する試みがなされている。
特許文献２（特開２０１０−２２５７２）では、外耳道挿入部が外耳道に挿入された際に外耳道を閉じて鼓膜との間に閉空間を形成し、その閉空間を介して生体振動である音を検出する生体情報検出装置が開示されている。またローパスフィルタにより生体情報を多く含んでいる低周波数帯域の信号成分だけを抽出することが開示されている。
特開２０１０−１１５４３１ 特開２０１０−２２５７２
上記特許文献１、２のように、検体の表面とセンサとが閉ざされた空間となるような状態において、検体の血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体における脈動性信号を検出し、この検出された検体情報の信号処理を行う試みがなされている。
従来の検体情報の検出では、検出に用いられるセンサの特性については触れていない。また、外耳道を物理的に閉鎖しようとしても、外耳道に存在する体毛等の存在により外耳道を完全に閉鎖することは困難であり、外耳道の閉鎖による検出感度の向上には制限があった。特許文献２では、検出された検体情報の信号処理について、特定の周波数領域を抽出する試みがなされているが、従来の処理方法では、外耳道が完全に閉鎖されていないことに着眼した信号処理は行われていなかった。
また、検体の脈動性信号の検出を日常的に行って健康状態をモニタリングするためには、測定を手軽にできる仕組みが求められている。
本願発明は、このような課題に鑑みて創案されたものであり、測定に用いるためのユニットによらずに、観察に好適な脈動性信号を得ることができる装置を提供することを目的とする。
（１）上記目的を達成するために、本発明の要旨は、検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた検体情報検出ユニットと、該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備える、検体情報検出装置に存する。
このとき、該検体情報検出ユニットが、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプいずれかのヘッドホンであってもよい。
さらに、上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備えてもよい。
また、上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備えてもよい。
本発明の別の要旨は、上記の検体情報検出装置と、情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、該検体情報検出装置が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す入力処理部を備え、該情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる処理を施す出力処理部を備え、該出力処理部により処理された信号が、該センサに入力され、該センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能する、検体情報処理装置に存する。
このとき、上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えてもよい。
（２）本発明の別の要旨は、検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた検体情報検出ユニットを備える検体情報検出装置から、該センサにより検出された信号が入力される情報処理装置であって、該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備える、情報処理装置に存する。
このとき、該検体情報検出ユニットが、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプいずれかのヘッドホンであってもよい。
さらに、上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備えてもよい。
また、上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備えてもよい。
また、該情報処理装置が、該検体情報検出装置から入力された信号に対して、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す入力処理部と、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる処理を施す出力処理部と備え、該出力処理部により処理された信号が、該センサに入力され、該センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能してもよい。
また、上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す周波数補正処理部を備えてもよい。
（３）本発明の別の要旨は、検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた該検体情報検出ユニットと、該センサにより検出された信号の処理を行う情報処理装置との間に介装されるインターフェース装置であって、該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備える、インターフェース装置に存する。
このとき、上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備えてもよい。
さらに、上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備えてもよい。
本発明によれば、血管の脈動性信号を検出して、信号レベルが調整された適切な信号を情報処理装置に入力することができる。
第一実施形態に係る検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第一実施形態に係る検体情報検出ユニットがカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである場合の外耳との関係の一例を模式的に表す図である。 第一実施形態に係る検体情報検出ユニットがオンイヤータイプのヘッドホンである場合の外耳との関係の一例を模式的に表す図である。 第一実施形態に係る検体情報検出ユニットがアラウンドイヤータイプのヘッドホンである場合の外耳との関係の一例を模式的に表す図である。 耳介の構造とオンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンの装着位置との関係の例を模式的に表す図である。 オンイヤータイプのヘッドホンの一例を示す外観図である。 アラウンドイヤータイプのヘッドホンの一例を示す外観図である。 第一実施形態に係るジャックの構造を模式的に示す図であり、（ａ）はジャックの横方向から見た図、（ｂ）は別の方向から見た図、（ｃ）はさらに別の方向から見た図である。 第一実施形態に係るジャック及びプラグの構造を模式的に示す図であり，（ａ）はジャックの横方向から見た図、（ｂ）は別の方向から見た図、（ｃ）はさらに別の方向から見た図である ゲイン切り替え部及び周波数特性補償部の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。 第一実施形態に係る周波数特性の補償パターンの一例を表す図である。 第一実施形態に係る周波数特性の補償を行う電気回路の一例を示す図である。 第一実施形態に係る周波数特性の補償を行う電気回路のボード線図の一例を表す図である 周波数特性の補償の処理におけるクロックとサンプリング点を説明するための模式的な図である。 周波数補正処理部の機能構成の一例を説明するためのブロック図である。 （ａ）はドライバユニットの周波数特性を表す図、（ｂ）は補償回路の周波数応答の一例を表す図である。 （ａ）は外耳道を完全に閉鎖できない場合の脈動性信号の周波数特性を表す図、（ｂ）は脈波検出帯域の低周波数領域を上昇させるような位相補償の周波数特性を表す図である。 指先または腕においてクローズドキャビティを形成した状態で血管の脈動性信号を検出した際に得られる脈波の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号を積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の波形を表す図、（ｃ）は検出された信号を微分して得られる波形を表す図である。 カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホン検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号を積分して得られる波形を表す図、（ｂ）は検出された信号の波形を表す図、（ｃ）は検出された信号を微分して得られる波形を表す図である。 （ａ）はオーバーヘッドタイプのヘッドホンを使用した際に外耳を含む部位を完全に閉鎖できない場合の脈動性信号の周波数特性を表す図であり、（ｂ）はオーバーヘッドタイプのヘッドホンを使用した際に脈波検出帯域の低周波数領域を上昇させるような位相補償の周波数特性を表す図である。 オンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の波形を表す図、（ｂ）は検出された信号をさらに積分して得られる波形を表す図である。 アラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の波形を表す図、（ｂ）は検出された信号をさらに積分して得られる波形を表す図である。 イヤーパッドが合成皮革製のオンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の波形を表す図、（ｂ）は検出された信号をさらに積分して得られる波形を表す図である。 ＤＳＰを備えたアラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の波形を表す図、（ｂ）は検出された信号をさらに積分して得られる波形を表す図である。 イヤーパッドが布製のアラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いて検出される信号の波形の一例を表す図であり、（ａ）は検出された信号の波形を表す図、（ｂ）は検出された信号をさらに積分して得られる波形を表す図である。 オンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いた際に、外耳道を開放した場合に検出される波形の一例を表す図である。 オンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いた際に、外耳道を閉鎖した場合に検出される波形の一例を表す図である。 アラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いた際に、外耳道を開放した場合に検出される波形の一例を表す図である。 アラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを用いた際に、外耳道を閉鎖した場合に検出される波形の一例を表す図である。 カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを耳珠に押し付けた際に検出される波形の一例を表す図である。 カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニットを耳垂に押し付けた際に検出される波形の一例を表す図である。 脈動性信号出力の周波数補正処理の一例を説明するための図である。 第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第一実施形態の変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第一実施形態の変形例に係るジャックの構造を模式的に示す図であり、（ａ）はジャックの横方向から見た図、（ｂ）は別の方向から見た図、（ｃ）はさらに別の方向から見た図である。 第一実施形態の変形例に係るジャック及びプラグの構造を模式的に示す図であり，（ａ）はジャックの横方向から見た図、（ｂ）は別の方向から見た図、（ｃ）はさらに別の方向から見た図である 第二実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第二実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第二実施形態の変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第三実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第三実施形態に係る信号のＬＰＦを行う回路構成の一例を示す図である。 第三実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第四実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第四実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の処理の一例を説明するためのフローチャートである。 第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 接続部の回路構成の例を示すものであり、（ａ）はＦＥＴを備える場合の図、（ｂ）はコンデンサを備える場合の図、（ｃ）は直接接続する場合の図である。 Ｒヘッドホンユニットで得られた信号の波形とＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形とを重ね合わせて表示した波形の一例を表す図である。 Ｒヘッドホンユニットで得られた信号の波形とＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形とを重ね合わせた波形の一例を拡大したものを表す図である。 Ｒヘッドホンユニットで得られた信号の波形とＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形との信号処理の一例を表す図であり、（ａ）はＲヘッドホンユニットで得られた信号の波形を表す図、（ｂ）はＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形を表す図、（ｃ）はＲヘッドホンユニットで得られた信号とＬヘッドホンユニットで得られた信号とを加算した波形を表す図である。 Ｒヘッドホンユニットで得られた信号の波形とＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形との信号処理の一例を表す図であり、（ａ）はＲヘッドホンユニットで得られた信号の波形を表す図、（ｂ）はＬヘッドホンユニットで得られた信号の波形を表す図、（ｃ）はＲヘッドホンユニットで得られた信号とＬヘッドホンユニットで得られた信号とを積算した波形を表す図である。 第一実施形態の変形例に係るＲヘッドホンユニットで得られた信号とＬヘッドホンユニットで得られた信号とを加算する検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 第一実施形態の変形例に係るＲヘッドホンユニットで得られた信号とＬヘッドホンユニットで得られた信号とを加算及び除算する検体情報処理装置の構成を模式的に表わした図である。 波形乱れ検出の一例について説明するための図であり、（ａ）は脈波波形にパルス状の乱れが加わった時の波形を表す図、（ｂ）は波形乱れ検出に伴う検出出力を表す図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下に示す実施形態はあくまでも例示に過ぎず、以下の実施形態で明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本実施形態の各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができるとともに、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることが可能である。
［１．第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る検体情報処理装置３は、図１に示すように、検体情報検出装置１３と、情報処理装置２３とを備えて構成されている。以降、第一実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
［１−１．検体情報処理装置の構成］
本実施形態に係る検体情報処理装置３、検体情報検出装置１３、及び情報処理装置２３の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図１は、本実施形態に係る検体情報処理装置３の構成を模式的に表わしたものである。
［１−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１３は、図１に示すように、検体情報検出ユニット３２と、接続部５３とを備えて構成されている。
＜検体情報検出ユニット＞
検体情報検出ユニット３２は、右耳用のヘッドホンユニット３５（Ｒヘッドホンユニット）と、左耳用のヘッドホンユニット３７（Ｌヘッドホンユニット）とを備えている、ヘッドホンである。Ｒヘッドホンユニット３５とＬヘッドホンユニット３７とは、左右の耳の構造にあわせて対称の形状に作られているが、その構成及び機能としては同等である。このため、本実施形態では主にＲヘッドホンユニット３５を例に挙げて説明する。
図１に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５３のスイッチ回路６８と接続される。Ｌヘッドホンユニット３７の信号線３８が、接続部５３の第一プラグ６２に設けられたＬヘッドホン端子６６と接続される。また、Ｒヘッドホンユニット３５のグランド線４１ａ、及びＬヘッドホンユニット３７のグランド線４１ｂが合流したグランド線４１が、接続部５３の第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続される。
検体情報検出ユニット３２には、ヘッドホンのドライバユニットであって血管の脈動性信号を検出するセンサと、内部にセンサを備える筐体部とが設けられている。検体情報検出ユニット３２は、検体の外耳を構成する部位に向けて装着される。筐体部が検体に対向して、あるいは検体を含んで装着された際には、筐体部と検体とによって囲まれてセンサに連通する内部の空間と、内部の空間の外側にあって筐体部によって遮られる外部の空間とが形成される。このとき、筐体部は、検体に装着された状態で、外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する。
筐体部が外耳を構成する部位を外部の空間から隔離する場合に、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞が形成される態様は、検体情報検出ユニット３２の検体への装着の仕方、筐体部の形状、及び筐体部と外耳を構成する部位との関係で変化する。一つの態様としては、筐体部は、外耳を構成する部位とともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する。別の態様としては、筐体部は、外耳を構成する部位を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する。また、筐体部は、外耳を構成する部位の一部分とともに、外耳を構成する部位の他の部分を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成してもよい。
このような空洞を形成する検体情報検出ユニット３２としては、例えば、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホン、オンイヤータイプのヘッドホン、またはアラウンドイヤータイプのヘッドホンのいずれかを用いることができる。
検体情報検出ユニット３２の例として、図２に示すように、外耳道１０４の外部開口部１０５に筐体部２１１を挿入した状態で使用する、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである、検体情報検出ユニット３２ａを用いることができる。カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンは、カナル型のインナーイヤーイヤホンとも呼ばれることがある。
検体情報検出ユニット３２ａは、図２に示すように、外耳１０７を構成する部位である外耳道１０４とともに、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ａを形成する筐体部２１１を備える。すなわち、検体情報検出ユニット３２ａは、検体１０１に装着した際に形成される空洞１０９ａが、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造を形成し、空洞１０９ａ内の容積が一定に保たれるような構成を備える。
または、図３、図５に示すように、外耳１０７を構成する部位である耳介１０８の上の位置６０１に筐体部６１２を装着した状態で使用する、オンイヤータイプのヘッドホンである、検体情報検出ユニット３２ｂを用いることができる（図６参照）。
検体情報検出ユニット３２ｂは、図３に示すように、外耳道１０４及び耳介１０８とともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｂを形成する筐体部６１２を備える。すなわち、検体情報検出ユニット３２ｂは、検体１０１に装着した際に形成される空洞１０９ｂが、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造を形成し、空洞１０９ｂ内の容積が一定に保たれるような構成を備える。また、このとき、筐体部６１２は、外耳１０７の一部を覆うことで、耳介１０８の一部を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｂを形成している。
または、図４、図５に示すように、耳介１０８の周囲を覆う、頭部１１０の上の位置６０２に筐体部６２２を装着した状態で使用する、アラウンドイヤータイプのヘッドホンである、検体情報検出ユニット３２ｃを用いることができる（図７参照）。アラウンドイヤータイプのヘッドホンは、オーバーイヤータイプのヘッドホンとも呼ばれることがある。
検体情報検出ユニット３２ｃは、図４に示すように、耳介１０８を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｃを形成する筐体部６２２を備える。また、このとき、筐体部６２２は、外耳道１０４及び耳介１０８とともに、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｃを形成している。すなわち、検体情報検出ユニット３２ｃは、検体１０１に装着した際に形成される空洞１０９ｃが、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造を形成し、空洞１０９ｃ内の容積が一定に保たれるような構成を備える。
以上のオンイヤータイプのヘッドホンとアラウンドイヤータイプのヘッドホンは、あわせてオーバーヘッドタイプのヘッドホンとも呼ばれることがある。
以下に、各ヘッドホンの構造と、それぞれのヘッドホンに対応する検体情報検出ユニット３２の構成について詳細に説明する。検体情報検出ユニット３２ａ，３２ｂ，３２ｃを特に区別しない場合には、「検体情報検出ユニット３２」として同じ符号を付して説明し、各検体情報検出ユニットに共通する部分についても同じ符号を付して説明する場合がある。また、空洞１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃについても特に区別しない場合には、「空洞１０９」として同じ符号を付して説明する。
なお、図２、図３、図４は、第一実施形態に係る検体情報検出装置１３の検体情報検出ユニット３２と外耳１０７との関係の一例を模式的に表す図である。図２、図３、図４では検体１０１として人の頭部１１０における耳の構造を模式的に示しており、蝸牛と三半規管とを有し前庭神経及び蝸牛神経に接続する内耳、耳小骨と耳菅とを有し鼓膜１０６から奥の部分である中耳、外耳道１０４と耳介１０８を有する外耳１０７が図示されている。
また、図５は、外耳１０７の一部である耳介１０８の構造を模式的に示すものである。耳介１０８の各部位はそれぞれ、図５に示すように、外耳道１０４を覆う位置にある耳珠１１１、珠間切痕１１２、耳垂１１３、対珠１１４、対輪１１５、耳輪１１６、舟状窩１１７、上対輪脚１１８、三角窩１１９、下対輪脚１２０、耳甲介１２１と呼ばれる。
＜カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの構造＞
カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ａは、図２に示すように、センサ２１２を内蔵する筐体部２１１を有しており、これを左右一対備えている。これらがＲヘッドホンユニット３５とＬヘッドホンユニット３７にそれぞれ対応する。
Ｒヘッドホンユニット３５は、筐体部２１１をそなえ、筐体部２１１は、内部にセンサ２１２が設けられている。センサ２１２は、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能するとともに、空気振動の圧力情報を検出して信号を入力するマイクロホンとしても機能する。以下、検体情報検出ユニット３２ａの構成について、Ｒヘッドホンユニット３５を例に挙げて、図２を参照して説明する。
（筐体部）
筐体部２１１は、図２に示すように、検体１０１の外耳道１０４における外部開口部１０５を塞いで、外耳道１０４を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ａとして形成可能に検体１０１の外耳１０７に装着することのできるものである。筐体部２１１は内部にセンサ２１２を備え、センサ２１２を収納するハウジング２１８と、ハウジング２１８に取り付けられるイヤーピース２１３を備えている。ハウジング２１８は合成樹脂、金属、又は木材等の硬質の素材よりなり、内部に空間を有している。このハウジング２１８の内部には、図２に示すように、センサ２１２が設けられている。
イヤーピース２１３は、外部開口部１０５を塞いで外耳道１０４を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ａとして形成可能に装着するために、図２に示すように、円筒状、ドーム形状、砲弾形状又は釣鐘形状の外形を有することが好ましい。イヤーピース２１３はこの外形を有することにより、円筒状、ドーム形状、砲弾形状、又は釣鐘形状の筐体部２１１の頂部２１６側を外耳道１０４の奥方向に向けて挿入することができる。これにより、イヤーピース２１３の頂部２１６から端部２１７への外径の広がりに合わせて外部開口部１０５を好適に塞ぐことができる。
また、イヤーピース２１３は、頂部２１６側を外耳道１０４に挿入した際に外部開口部１０５を防ぐ大きさを有することが好ましく、イヤーピース２１３の周方向の直径が、外耳道１０４の外部開口部１０５の内径と略同一か大きいサイズであることが好ましい。この構成により、筐体部２１１は外部開口部１０５を好適に塞ぐことができる。
また、イヤーピース２１３は、弾性素材で構成されていることが好ましく、例えばゴムやシリコンゴムが用いられる。イヤーピース２１３が外耳道１０４の外部開口部１０５の内部形状に合わせて弾性変形するとともに、外部開口部１０５を塞ぐように構成されていることが好ましい。この材質により、イヤーピース２１３は外耳道１０４の形状に合わせて外部開口部１０５を塞ぐことができる。
このような構成を有するイヤーピース２１３として、図２に示すように、例えばカナル型インナーイヤホンに用いられるイヤーピース（イヤーチップ、イヤーバッドとも呼ばれることがある。）を用いることができる。
イヤーピース２１３は、図２に示すように、頂部２１６の中心からイヤーピース２１３の内部に向けて凹状に円筒形状の空間を有する凹状部２１４が形成されている。凹状部２１４にはイヤーピース２１３の頂部２１６側と端部２１７側とを連通する開口部２１５が設けられている。さらに、イヤーピース２１３の開口部２１５に向けてセンサ２１２が設けられることで、センサ２１２が開口部２１５の端部２１７側を塞ぐ。これにより、筐体部２１１が外部開口部１０５を塞いだ際に、センサ２１２が開口部２１５を通じて血管の脈動性信号を検出するように構成されている。
（センサ）
ハウジング２１８の内部の空間にはドライバユニットが収納されている。検体情報検出ユニット３２ａをヘッドホンとして利用して音楽等を聴く場合には、ドライバユニットはヘッドホンのスピーカーユニットとして機能する。検体情報検出ユニット３２ａは、このドライバユニットを、センサ２１２として利用している。ドライバユニットとして、ダイナミック型、バランスドアーマチュア型、またはコンデンサ型のドライバユニットを用いることができる。
センサ２１２としては、血管の脈動性信号を検出するものであれば、上述のドライバユニットに限定されない。外耳１０７を構成する部位における血管の脈動に起因する、外耳１０７を構成する部位における皮膚または鼓膜１０６部分の振動によって生じる空気の振動（音圧情報）を電気的に検出するマイクロホン、又は圧電素子のような感圧素子を好適に用いることができる。マイクロホンの中でも、指向性、Ｓ／Ｎ比、感度の点からコンデンサマイクロホン（コンデンサマイク）が好ましく、ＥＣＭ（electret condenser microphone；エレクトレットコンデンサーマイクロホン、以下、単に「ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。また、ＭＥＭＳ（microelectromechanical system）技術を用いて作製したＥＣＭである、ＭＥＭＳ型ＥＣＭ（以下、「ＭＥＭＳ−ＥＣＭ」ともいう）を好適に用いることができる。圧電素子としては、高い圧電性を示すセラミックスとして、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴともいう）を使用したＰＺＴ圧電素子を好適に用いることができる。
なお、外耳１０７を構成する部位における血管という場合、外耳道１０４、鼓膜１０６、または耳介１０８に存在する血管をいう。
センサ２１２は、信号線３６及びグランド線４１ａと接続されている。信号線３６は、接続部５３のスイッチ回路６８を介してゲイン切り替え部９５に接続されている（図１）。
（空洞）
検体１０１は、外部開口部１０５にイヤーピース２１３を挿入するようにして検体情報検出ユニット３２ａを外耳１０７に装着する。図２に示すように、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ａを装着した際に、筐体部２１１のイヤーピース２１３と外部開口部１０５とが気密をとるようにして接触することで、検体１０１の外耳道１０４における外部開口部１０５が塞がれる。これにより、外耳道１０４と、鼓膜１０６と、筐体部２１１とによって、外耳道１０４が閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞１０９ａが形成される。このように空洞１０９ａが形成する閉鎖された空間構造を、「Closed Cavity；クローズドキャビティ」ともいう。なお、イヤーピース２１３の開口部２１５にセンサ２１２が設けられた場合、外部開口部１０５が筐体部２１１及びセンサ２１２によって塞がれることで、外耳道１０４と、鼓膜１０６と、筐体部２１１と、センサ２１２とによって空洞１０９ａが形成されるようになっている。
筐体部２１１により外部開口部１０５を塞ぐことで外耳道１０４が閉鎖された空間構造となるようにすることができるが、実際には、例えば外耳道１０４内に存在する体毛により筐体部２１１と外耳道１０４との間に空隙が生じて完全には閉鎖できない場合がある。このため、筐体部２１１により外部開口部１０５を塞ぐことで、外耳道１０４が完全に閉じられた空間構造となる空洞として形成されている場合を、外耳道１０４が閉鎖された空間構造をとるという。一方、筐体部２１１により外部開口部１０５を塞いだ際に、例えば上述したような体毛等の影響により、外部開口部１０５が塞がれているものの外耳道１０４が完全に閉じられた空間構造とはならない空洞として形成されている場合を、ほぼ閉鎖された空間構造という。
上述のような外耳道１０４を完全には閉鎖できない要素が存在するために、筐体部２１１により外耳道１０４を塞いだ際には、外耳道１０４を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ａとして形成することになる。
このとき、外耳道１０４における血管の脈動に伴う外耳道１０４の皮膚または鼓膜１０６部分の振動によって生じる空気の振動が、空洞１０９ａ内を伝播して、開口部２１５を通じてセンサ２１２に伝わる。センサ２１２は、この空気の振動を検出する。すなわち、センサ２１２は、外耳道１０４における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し空洞１０９ａ内を伝播する圧力情報として検出する。これにより、外耳道１０４の内部または鼓膜１０６に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、センサ２１２が検体１０１における血管の脈動性信号を検出することができる。言い換えれば、検体情報検出ユニット３２ａは、検体１０１の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞１０９ａ内を伝播する圧力情報として検出することができる。センサ２１２は検出された信号を、脈動性信号として信号線３６に出力する。この信号は、検体情報検出ユニット３２に接続される接続部５３のゲイン切り替え部９５に入力される。
＜オンイヤータイプのヘッドホンの構造＞
オンイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ｂは、図６に示すように、センサ２１２を内蔵する左右一対の筐体部６１２を備えており、これらがＲヘッドホンユニット３５とＬヘッドホンユニット３７にそれぞれ対応する。さらに、検体情報検出ユニット３２ｂは、筐体部６１２に接続されて検体１０１へ筐体部６１２を装着するための装着部材６１５を備えている。以下、検体情報検出ユニット３２ｂの構成について、Ｒヘッドホンユニット３５を例に挙げて、図３、図６を参照して説明する。検体情報検出ユニット３２ｂは、一部の構成が上述の検体情報検出ユニット３２ａと同様に構成されており、上述の検体情報検出ユニット３２ａと同様のものについては説明を省略する。
筐体部６１２は内部にセンサ２１２を備え、センサ２１２を収納するハウジング６１３と、ハウジング６１３に取り付けられるイヤーパッド６１４を備えている。
ハウジング６１３は、合成樹脂、金属、又は木材等の硬質の素材よりなり、内部に空間を有する背の低い円筒状またはドーム状に形成されている。ハウジング６１３は、イヤーパッド６１４の形状及び大きさにあわせて、耳介１０８の上の位置６０１と同程度の大きさの長円状または楕円状に形成されている。
ハウジング６１３の内部の空間にはドライバユニットが収納されている。検体情報検出ユニット３２ｂをヘッドホンとして利用して音楽等を聴く場合には、ドライバユニットはヘッドホンのスピーカーユニットとして機能する。検体情報検出ユニット３２ｂは、このドライバユニットを、センサ２１２として利用している。ドライバユニットとして、ダイナミック型、バランスドアーマチュア型、コンデンサ型のドライバユニットを用いることができるのは、上述のカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの場合と同様である。
ハウジング６１３には、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｂを装着した際に検体１０１と向き合う側の面に開口部６１６を有しており、この開口部６１６をイヤーパッド６１４が塞ぐようにして設けられている。ハウジング６１３の内部のドライバユニットには、この開口部６１６とイヤーパッド６１４を通じて外部の空気の振動が伝わるようになっている。
ハウジング６１３には、上述した開口部６１６以外の部分が密閉されている密閉型（クローズドタイプ）と、開口部６１６以外の部分が開放されている開放型（オープンエアタイプ）と、密閉型と開放型との中間的に閉じられた半開放型（セミオープンタイプ）のものが存在する。密閉型の場合には、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｂを装着した際に、クローズドキャビティの閉鎖レベルを高めることができるため、脈動性信号の検出には好ましい。半開放型の場合であっても、密閉型の場合よりもクローズドキャビティの閉鎖レベルは低下するものの、脈動性信号の検出は可能である。本実施形態では、ハウジング６１３が密閉型の場合について説明する。
イヤーパッド６１４は、略円盤状に形成されたクッション性のある内部材６１７と、内部材６１７を覆い検体１０１と接触する外部材６１８からなる。内部材６１７は合成樹脂またはゴムを原料とし、弾力変形する多孔質の素材であり、中央部がやや窪んだ略円盤状に形成されている。内部材６１７の素材は主にウレタンが用いられる。外部材６１８は、合成皮革、人工皮革、布、または合成樹脂からなる、柔軟性を有する薄いシート状の部材である。イヤーパッド６１４はハウジング６１３の上述した開口部６１６を覆うことで、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｂを装着した際に、検体１０１と接触する部分に取り付けられている。
装着部材６１５は左右一対の筐体部６１２の間を連結している。装着部材６１５は略Ｃ字状に形成され、その両端部分に筐体部６１２がイヤーパッド６１４部分を内側に向け合うように取り付けられている。装着部材６１５は略Ｃ字状の両端部分を内側部分に向けて張力を付勢するよう形成されている。装着部材６１５は伸縮可能または折りたたみ可能に作られている。これにより、筐体部６１２の間の長さを、所定の長さとなるようにして位置決めすることができる。このため、検体１０１の頭部１１０の大きさまたは耳介１０８の位置に併せて装着部材６１５の長さを伸長または短縮させることで、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｂを装着する際に、筐体部６１２がそれぞれ右耳と左耳の位置に来るようにして装着することができる。また、装着部材６１５が折りたたみ可能な場合には、折りたたみ部分を使用時には延ばし、収納時または運搬時には折りたたむことで、省スペースな保存と容易な運搬が可能となる。
検体１０１は、耳介１０８の上の位置６０１にイヤーパッド６１４をあてて、装着部材６１５を頭の上に掛けるようにして検体情報検出ユニット３２ｂを頭に装着する。イヤーパッド６１４は装着部材６１５の張力によって頭部１１０に押し付けられるようにして圧迫を受け、頭部１１０及び耳介１０８の形状にあわせて変形する。これにより、検体１０１は、イヤーパッド６１４と、頭部１１０及び耳介１０８との間に隙間が生じるのを防ぐようにして、検体情報検出ユニット３２ｂを装着することができる。このとき、イヤーパッド６１４は、鼓膜１０６とセンサ２１２の間に介在し、空気の振動を透過することができる。
上述のようにして、筐体部６１２により外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離することで、空洞１０９ｂが閉鎖された空間構造となるようにすることができる。しかしながら、実際には、イヤーパッド６１４の内部材６１７の多孔質部分、または外部材６１８の素材自体が有する空隙、またはハウジング６１３が密閉型で無い場合にはハウジング６１３に隙間が存在する場合がある。または、イヤーパッド６１４と検体１０１の頭部１１０または耳介１０８との間は、頭部１１０または耳介１０８の形状にあわせたイヤーパッド６１４の変形が不十分であったり、もしくは毛髪や体毛が挟まったりするなどして、空隙が生じる場合がある。このような要素が存在するために、空洞１０９ｂを完全には閉鎖できない場合がある。よって、筐体部６１２により外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離した際には、外耳１０７を構成する部位とともに、耳介１０８の一部を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｂを形成することになる。
検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｂを装着した際に、筐体部６１２のイヤーパッド６１４と耳介１０８とが気密をとるようにして接触することで、外耳１０７を構成する部位が外部の空間から塞がれる。これにより、外耳道１０４と、鼓膜１０６と、耳介１０８と、筐体部６１２とによって、外耳１０７を構成する部位とともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｂが形成される。すなわち、外耳道１０４の内部の空間と、外耳道１０４及び耳介１０８とイヤーパッド６１４との間の空間と、筐体部６１２の内部の空間とからなり、耳介１０８の一部を含む空洞１０９ｂが形成される。これにより、外耳道１０４の内部、鼓膜１０６、または耳介１０８に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、センサ２１２が検体１０１における血管の脈動性信号を検出することができる。
＜アラウンドイヤータイプのヘッドホンの構造＞
アラウンドイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ｃは、図７に示すように、センサ２１２を内蔵する左右一対の筐体部６２２を備えており、これらがＲヘッドホンユニット３５とＬヘッドホンユニット３７にそれぞれ対応する。さらに、検体情報検出ユニット３２ｂは、筐体部６２２に接続されて検体１０１へ筐体部６２２を装着するための装着部材６２５を備えている。以下、検体情報検出ユニット３２ｃの構成について、Ｒヘッドホンユニット３５を例に挙げて、図４、図７を参照して説明する。検体情報検出ユニット３２ｃは、一部の構成が上述の検体情報検出ユニット３２ｂと同様に構成されており、上述の検体情報検出ユニット３２ｂと同様のものについては説明を省略する。
筐体部６２２は内部にセンサ２１２を備え、センサ２１２を収納するハウジング６２３と、ハウジング６２３に取り付けられるイヤーパッド６２４を備えている。なお、図７では、一方のイヤーパッド６２４が図示手前側を向き、他方のイヤーパッド６２４が図示奥側を向けるようにして示しているが、使用時には一対の筐体部６２２がイヤーパッド６２４部分を内側に向けあうようにして装着する。
ハウジング６２３は、ハウジング６１３と同様に構成されているが、イヤーパッド６２４の形状及び大きさにあわせて、耳介１０８の上の位置６０１よりも一回り大きく、耳介１０８を覆う位置６０２と同程度の大きさの長円状または楕円状に形成されている。
イヤーパッド６２４は、イヤーパッド６１４と同様に構成されているが、内部材６２７が耳介１０８を覆う位置６０２と同程度の大きさとなる略円環状に形成された円環部６２９を有し、これを外部材６２８が覆っている。また、この円環部６２９は、検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｃを装着した際に、円環部６２９の内側部分６３０が耳介１０８を圧迫しない程度の厚みをもって形成されている。さらに、イヤーパッド６２４は、円環部６２９の内側部分６３０において、ハウジング６２３の開口部６２６を覆うように取り付けられている。
装着部材６２５は、装着部材６１５と同様に構成されている。
検体１０１は、耳介１０８を覆う、頭部１１０の上の位置６０２にイヤーパッド６２４をあてて、装着部材６２５を頭の上に掛けるようにして検体情報検出ユニット３２ｃを頭に装着する。このとき、イヤーパッド６２４の円環部６２９の内側部分６３０に耳介１０８が収まるようにして装着する。イヤーパッド６２４は装着部材６２５の張力によって頭部１１０に押し付けられるようにして圧迫を受け、頭部１１０の形状にあわせて変形する。これにより、検体１０１は、イヤーパッド６２４と、頭部１１０との間に隙間が生じるのを防ぐようにして、検体情報検出ユニット３２ｃを装着することができる。このとき、イヤーパッド６２４は、円環部６２９の内側部分６３０が鼓膜１０６とセンサ２１２の間に介在し、空気の振動を透過することができる。
上述のようにして、筐体部６２２により外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離することで、空洞１０９ｃが閉鎖された空間構造となるようにすることができる。しかしながら、筐体部６１２と同様に、実際には、空隙が生じて空洞１０９ｃを完全には閉鎖できない場合がある。よって、筐体部６２２により外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離した際には、外耳１０７を構成する部位とともに、耳介１０８を含み閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｃを形成することになる。
検体１０１が検体情報検出ユニット３２ｃを装着した際に、筐体部６２２のイヤーパッド６２４と頭部１１０とが気密をとるようにして接触することで、外耳１０７を構成する部位が外部の空間から塞がれる。これにより、外耳道１０４と、鼓膜１０６と、筐体部６２２と、頭部１１０とによって、外耳１０７を構成する部位とともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となるよう空洞１０９ｃが形成される。すなわち、外耳道１０４の内部の空間と、外耳道１０４及び頭部１１０とイヤーパッド６２４に囲まれた部分の空間と、筐体部６２２の内部の空間とからなり、耳介１０８を含む空洞１０９ｃが形成される。これにより、外耳道１０４の内部、鼓膜１０６、または耳介１０８に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、センサ２１２が検体１０１における血管の脈動性信号を検出することができる。
＜接続部＞
本実施形態に係る接続部５３は、図１に示すように、スイッチ回路６８、スイッチ６９、ゲイン切り替え部９５、波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６、電源７１、ＦＥＴ７２、並びに第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５３の構成について、図１を参照して説明する。
接続部５３は、第一プラグ６２を情報処理装置２３の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１３と、情報処理装置２３とを接続している。接続部５３は、スマートフォン２３のジャック（第一ジャック８１）に挿入される、ヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３２のプラグ部分を構成する。
（スイッチ回路及びスイッチ）
スイッチ回路６８は、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、ゲイン切り替え部９５と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路６８は、センサ２１２からゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を経由しての第一プラグ６２のマイク端子６３への接続と、センサ２１２からＲヘッドホン端子６５への接続とを切り替えるものである。
スイッチ６９は、接続部５３の外部からスイッチ回路６８を操作可能に設けられたスイッチであり、例えば、プッシュスイッチ、スライドスイッチ、又はトグルスイッチ等が用いられる。スイッチ６９の操作により、スイッチ回路６８の接続を切り替えられるように構成されている。
（ゲイン切り替え部）
ゲイン切り替え部９５は、入力された信号のゲインを調節して増幅または減衰を行い、信号のレベルを調整する、レベル調整処理を施すものである。中でも、ゲイン切り替え部９５は、センサ２１２により検出された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号のレベルを減少させる処理を施す。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
（周波数特性補償部）
周波数特性補償部９６は、波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有し、入力された信号の周波数特性を補正するものである。具体的には、波形等化処理部２７１が、検体情報検出ユニット３２から出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行うことで、この低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理を施す。また、波形判定部２７２は、波形等化処理部２７１により位相補償をされた信号の脈波について、この脈波が示す信号のパターンと、速度脈波または加速度脈波が示す信号のパターンとを比較する波形比較処理を施す。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子に入力される。
（第一プラグ）
第一プラグ６２は、図１に示すように、プラグの根元から先端へ、マイク端子６３、グランド端子６４、右耳用のヘッドホン端子６５（Ｒヘッドホン端子）、及び左耳用のヘッドホン端子６６（Ｌヘッドホン端子）を順に有する。マイク端子６３、グランド端子６４、Ｒヘッドホン端子６５、及びＬヘッドホン端子６６は、導電性の金属板が略円筒状に加工されて形成されている。
マイク端子６３とグランド端子６４との間、グランド端子６４とＲヘッドホン端子６５との間、Ｒヘッドホン端子６５とＬヘッドホン端子６６との間には、絶縁部材６７ａ、６７ｂ、６７ｃがそれぞれ設けられている。絶縁部材６７ａ、６７ｂ、６７ｃは、絶縁性の樹脂又はゴム製の素材からなり、導電性の各端子の間に介設されることで、各端子が互いに絶縁されている。
［１−１−２．情報処理装置の構成］
情報処理装置２３の構成について、図１を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置２３は、検出された信号を処理するためのモバイル端末機としての携帯情報端末（スマートフォン）である。
情報処理装置２３としてのスマートフォンは、図示しない入出力装置、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等のメモリ）、中央処理装置（ＣＰＵ）、タイマカウンタ、及び無線送信部等を含んで構成される。
情報処理装置２３は、図１に示すように、第一ジャック８１、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤＡ変換部９１、及び音源９２を備えて構成されている。
（第一ジャック）
第一ジャック８１は、第一プラグ６２が挿入される挿入孔８２を備える。図１に示すように、第一ジャック８１の挿入孔８２の内部には、挿入孔８２の手前から奥へ、マイク端子８３、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６を順に有する。マイク端子８３、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６は、導電性の金属板が板状に加工されて、第一ジャック８１の挿入孔８２の壁面に設けられることで形成されている。板状の端子が挿入孔８２の中心方向に向けて屈曲して、曲げ弾性を有する凸部を形成しており、この端子の凸部が挿入孔８２の中心方向に張り出すようにして設けられている。
第一ジャック８１の構造を図８（ａ）〜図８（ｃ）を参照して説明する。図８（ａ）〜図８（ｃ）では、第一ジャック８１の輪郭形状を二点鎖線で示している。図８（ａ）は、第一ジャック８１を横方向から見た図であり、マイク端子８３の配置を示している。図８（ｂ）は、第一ジャック８１のＡ−Ａ’矢視端面を示す図であり、マイク端子８３、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６の配置を示している。図８（ｃ）は、第一ジャック８１のＢ−Ｂ’矢視端面を示す図であり、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６の配置を示している。
第一プラグ６２が第一ジャック８１の挿入孔８２に挿入された場合に、図１に示すように、第一プラグ６２のマイク端子６３と第一ジャック８１のマイク端子８３とが接触し、第一プラグ６２のグランド端子６４と第一ジャック８１のグランド端子８４とが接触し、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と第一ジャック８１のＲヘッドホン端子８５とが接触し、第一プラグ６２のＬヘッドホン端子６６と第一ジャック８１のＬヘッドホン端子８６とが接触するように、第一プラグ６２及び第一ジャック８１は形成されている。
第一プラグ６２が第一ジャック８１に挿入された場合の構造を図９（ａ）〜図９（ｃ）を参照して説明する。図９（ａ）〜図９（ｃ）では、第一ジャック８１の輪郭形状を二点鎖線で示している。図９（ａ）は、第一ジャック８１を横方向から見た図であり、第一プラグ６２及びマイク端子８３の配置を示している。図９（ｂ）は、第一ジャック８１のＣ−Ｃ’矢視端面を示す図であり、第一プラグ６２、マイク端子８３、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６の配置を示している。図９（ｃ）は、第一ジャック８１のＤ−Ｄ’矢視端面を示す図であり、第一プラグ６２、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６の配置を示している。
第一プラグ６２が第一ジャック８１の挿入孔８２に挿入された場合には、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、マイク端子８３、グランド端子８４、Ｒヘッドホン端子８５、及びＬヘッドホン端子８６は、対向する第一プラグ６２の各々の端子と接触するとともに各々の端子の形状にあわせて弾性変形する。このとき、各々の端子の凸部における曲げ弾性により接触状態が維持される。これにより、マイク端子６３とマイク端子８３とが接続され、グランド端子６４とグランド端子８４とが接続され、Ｒヘッドホン端子６５とＲヘッドホン端子８５とが接続され、Ｌヘッドホン端子６６とＬヘッドホン端子８６とが接続される。
図１に示すように、第一ジャック８１のマイク端子８３は、ＡＤ変換部８９に接続されており、第一プラグ６２のマイク端子６３に入力された信号が、第一ジャック８１を介してＡＤ変換部８９に入力される。第一ジャック８１のグランド端子８４は接地されており、第一プラグ６２のグランド端子８４に接続されたグランド線４１が、第一ジャック８１を介して接地される。第一ジャック８１のＲヘッドホン端子８５は、右耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１に接続されており、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５、及びＲヘッドホン端子６５に接続される信号線３６に、右耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１からの信号が入力される。第一ジャック８１のＬヘッドホン端子８６は、左耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１に接続されており、第一プラグ６２のＬヘッドホン端子６６、及びＬヘッドホン端子６６に接続される信号線３８に、左耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１からの信号が入力される。
（周波数補正処理部）
周波数補正処理部９０は、入力された信号に対して、脈動性信号の有する周波数で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なうことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す周波数補正処理を施すものである。周波数補正処理部９０により脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す処理を、補正処理ともいう。
［１−１−３．検体情報処理装置の構成］
＜検体情報処理装置の構成＞
本実施形態に係る検体情報処理装置３は、図１に示すように、検体情報検出装置１３と、情報処理装置２３とを備えて構成されている。
＜検体＞
検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３を適用する検体１０１としては、筐体部２１１，６１２，６２２により、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成するために、外耳１０７を構成する部位に対向するように、または外耳１０７を構成する部位を覆うように装着することが好ましい。
外耳１０７を構成する部位とは、外耳道１０４、図５に示す耳介１０８のいずれかの部位、及び図５に示した耳介１０８の裏側の部位のうち、少なくとも一以上の部位をいう。検体１０１には、検体情報検出ユニット３２が少なくとも外耳１０７を構成する部位の一部を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成するように装着すればよい。外耳１０７を構成する部位の一部を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成可能であれば、筐体部２１１，６１２，６２２が外耳１０７を構成する部位とは別の周辺部位も含めて空洞１０９を形成するようにして検体情報検出ユニット３２を装着してもよい。例えば、頭部１１０の耳介１０８の周囲の部分とともに空洞１０９を形成して、耳介１０８を外部の空間から隔離してもよい。
外耳１０７を構成する部位の中でも、検出される脈動性信号の強度が大きく、また鋭いピークが得られる点から、外耳道１０４、耳珠１１１、または耳垂１１３を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成するよう検体１０１に装着することが好ましい。検出される信号量の大きさから、外耳１０７を構成する部位の中でも、外耳道１０４、または耳珠１１１がより好ましく、耳珠１１１が特に好ましい。
また、外耳１０７を構成する複数の部位が外部の空間から隔離された場合、空洞１０９内の複数の振動源に由来する信号が合わさることで、強度が大きい信号が得られる。このため、複数の振動源を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成してもよく、外耳１０７または耳介１０８について、全体を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成してもよい。中でも、外耳道１０４、及び耳珠１１１を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成してもよい。また、外耳道１０４、耳珠１１１、及び耳垂１１３を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成してもよい。
＜検体情報検出装置及び検体情報処理装置について＞
本実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３は、上述のように構成されており、検体情報検出ユニット３２の筐体部２１１，６１２，６２２により、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成する。この状態で、検体１０１における外耳道１０４の内部、鼓膜１０６、または耳介１０８に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体１０１における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を検出するものである。なお、上述した「血管の脈波情報」とは、血管を伝わる脈波情報のことであって、検体１０１の心臓の拍動に伴って生じる血管内を伝わってくる振動を示す情報（信号）である。以降、これを単に「血管の脈波情報」とも称する。
［１−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置３を機能的に表すとき、検体情報処理装置３は、図１に示すように、検体情報検出装置１３及び情報処理装置２３を備えている。検体情報検出装置１３は、検体情報検出ユニット３２と、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を有する接続部５３とを備えている。情報処理装置２３は、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、及び音源９２を備えている。
本実施形態に係る情報処理装置２３としてのスマートフォン２３には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン２３によって信号処理を行うことができる。
本実施形態に係る情報処理装置２３では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６は、接続部５３に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
＜ゲイン切り替え部＞
ゲイン切り替え部９５を機能的に表すとき、ゲイン切り替え部９５は、図１０に示すように、ＡＧＣ（automatic gain control；自動利得制御）２６１、飽和検出部２６２、ＰＬＬ（Phase-locked loop；位相同期回路）２６３、ロック検出部２６４を備えている。
センサ２１２で検出された脈動性信号出力がゲイン切り替え部９５に入力されると、この信号は、まずＡＧＣ２６１に入力される。ＡＧＣ２６１は、入力された信号に対して自動的に信号の増幅率（利得）を調節する自動利得制御を行い、入力された信号の増幅または減衰を行う。ＡＧＣ２６１は、処理した脈動性信号を飽和検出部２６２に出力する
飽和検出部２６２は、入力された脈動性信号が飽和しているかどうかを判定することで、信号の飽和の検出を行う。特には、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域（脈波検出帯域ともいう。）となる、０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域における飽和の検出を行う。飽和しているかどうかの判定は、入力された信号のレベルの絶対値を所定の閾値と比較して、入力された信号のレベルの絶対値が所定の閾値以上となる状態が一定時間以上続くときに、信号が飽和していると判定することにより行う。また、入力された信号のレベルの絶対値が所定の閾値より低いときに、信号が飽和していないと判定する。所定の閾値とは、入力された脈動性信号の脈波波形において、その波形、中でもピーク位置のレベルが大きくなった場合に、あるレベル以上のピークトップ部分の信号のカットが生じるときのレベルの値をいう。飽和検出部２６２で飽和が検出された場合には、飽和検出部２６２はＡＧＣ２６１へ飽和検出信号を出力する。ＡＧＣ２６１は飽和検出信号が送られたときに、再度、信号の自動利得制御を行う。一方、飽和検出部２６２で飽和が検出されなかった場合には、飽和検出部２６２は脈動性信号をＰＬＬ２６３に出力する。なお、この動作は、いつも行うものではなく、一種の校正作業である。
ＰＬＬ２６３は、例えば、入力された脈動性信号の波形の立ち上がりを検出し、さらに脈動性信号の立ち上がりから次の脈動性信号の立ち上がりまでを１周期として検出して、信号にロックかける。このとき、ＰＬＬ２６３は、この１周期を例えば１２８のクロックにより分割して、０から１２７までの計１２８のロック位相（タイミングまたはクロックともいう。）を、周波数特性補償部９６の波形判定部２７２に出力する。また、ＰＬＬ２６３は、入力信号と出力信号との位相差信号をロック検出部２６４に出力する。
ロック検出部２６４は、入力された位相差信号の大きさを所定の設定値と比較して、ＰＬＬ２６３が脈動性信号をロックしたかどうかを検出する。入力された位相差信号の大きさと所定の設定値とを比較して、入力された位相差信号の大きさが所定の設定値よりも小さいときに、ロックしていると判定する。また、入力された位相差信号の大きさが所定の設定値以上のときに、ロックしていないと判定する。ロック検出部２６４でロックが検出された場合には、ＡＧＣ２６１にロック検出信号を出力する。ロック検出部２６４でロックが検出されない場合には、ＡＧＣ２６１にアンロック検出信号を出力する。
ＡＧＣ２６１はロック検出信号が入力された場合には、自動利得制御による増幅率の調節を停止して、ゲインを動かさないようにした状態で増幅または減衰を行った脈動性信号を、周波数特性保証部９６の波形等化処理部２７１に出力する。一方、ＡＧＣ２６１はアンロック検出信号が入力された場合には、自動利得制御による増幅率を高めることでゲインを増加させて、ロック状態となるよう制御を行う。
ゲイン切り替え部９５によれば、上述した構成により、ＡＧＣ２６１が入力された脈動性信号の増幅又は減衰を行い、一定の増幅率または減衰率によって信号のレベルが調整された脈動性信号を出力する。これにより、ＰＬＬ２６３でロックできる程度のピーク、ゲインを有する脈動性信号が出力される。またこのとき、ゲイン切り替え部９５は、センサ２１２により検出された信号が飽和している場合には信号のレベルを減少させて、飽和が解消された信号を出力する。
＜周波数特性補償部＞
周波数特性補償部９６を機能的に表すとき、周波数特性補償部９６は、図１０に示すように、波形等化処理部２７１と、波形判定部２７２と、ＡＧＣ２７３とを備えている。ゲイン切り替え部９５のＡＧＣ２６１で処理された脈動性信号は、波形等化処理部２７１に入力される。
（波形等化処理部）
波形等化処理部２７１は、検体情報検出ユニット３２から出力された信号に対して、低周波数領域の位相補償を行うことで、この低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理を施す。波形等化処理部２７１による波形等化処理とは、積分型または微分型の位相補償により、センサ２１２の電磁変換系、空洞１０９の空気漏れ、もしくは検体情報検出ユニット３２が備えるＤＳＰに起因する、微分応答または積分応答のいずれか、またはこれらがあわさった周波数応答を補償する処理である。本実施形態では、波形等化処理部２７１が、積分型の位相補償を行い、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に加わった微分応答の補償を行って、速度脈波として出力する場合について説明する。
波形等化処理部２７１による積分型の位相補償は、入力された脈動性信号を、図１１に示すように脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させるような周波数特性を持つ電気回路に入れることにより行う処理である。ここでいう低周波数領域とは、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む周波領域をいう。波形等化処理部２７１は、脈動性信号をこのような電気回路に１段入れて処理してもよく、２段入れて処理してもよい。本実施形態では、１段入れて処理を行うことで、およそ１回の積分を行う。
なお、図１１では、一例として、０．１Ｈｚから０．６８Ｈｚまで、０．１Ｈｚから７Ｈｚまで、０．１Ｈｚから１０．６Ｈｚまで、−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させる、３通りの周波数特性の補償パターンを示している。これらは、それぞれ０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を上昇させる、積分型の位相補償のブースト量が異なる位相補償パターンを示すものである。すなわち、図１１は、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させて、脈波情報検出帯域の周波数成分のゲインを周波数の減少とともに漸増させて、脈波情報検出帯域より低い周波数成分のゲインを増幅させる、積分型の位相補償の例を示すものである。
このような周波数特性の補償を実現できる電気回路として、例えば図１２のような回路が挙げられる。図１２の電気回路は、演算増幅器（以下、オペアンプという）２２１、容量Ｃ1のコンデンサ２２２、抵抗値Ｒ1の抵抗２２３、抵抗値Ｒ2の抵抗２２４、抵抗値Ｒ3の抵抗２２５からなる。
図１２の電気回路の伝達関数は下記式（１）のように表すことができる。
Figure 0006537854
図１２の回路構成に示されるように、波形等化処理部２７１は、有限直流ゲインの不完全積分回路であり、入力された信号を、低周波数領域の減衰を増幅された信号として出力するものである。
また、図１２の電気回路をボード線図で表すと、図１３のように表すことができる。
図１２、図１３のＲ1〜Ｒ3及び／またはＣ1の値を変化させることで、図１３に示す位相補償の周波数特性の横軸（周波数）の「１／（Ｒ2＋Ｒ3）Ｃ1」または「１／Ｒ3Ｃ1」、縦軸（ゲイン）の「−（Ｒ2／Ｒ1）・Ｒ3／（Ｒ2＋Ｒ3）」または「Ｒ2／Ｒ1」の値が変化する。これにより、図１３に示す位相補償の周波数特性において、ゲインの漸増の程度（傾き）、ゲインの増幅の大きさ、ゲインを漸増させる周波数帯域（コーナー周波数、立ち上がり周波数）、ゲインを増幅させる周波数帯域、信号を通過させる周波数帯域等を所定の値に設定することで、位相補償の周波数特性を調節することができる。これにより、図１１に示されるような３種類の周波数特性の補償パターンを実現することが出来る。中でも、Ｒ3を変化させることで、図１１に示す３パターンのように位相補償パターンの周波数特性を変化させることができる。アナログ回路ではこのＲ3を連続的に変化させることが困難である場合があるため、何個かのＲ3の値を準備してそれらを切り替えて最適なものを選ぶことで、Ｒ3の値を変化させることができる。
波形等化処理においては、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が示す周波数応答を補償するために、適正な周波数特性の位相補償を行うことが好ましい。波形等化処理部２７１は、位相補償した信号を波形判定部２７２へ出力する。波形判定部２７２は、入力された信号につき、波形等化処理における位相補償（波形等化処理の条件）が適切かどうかを判定する。
（波形判定部）
波形判定部２７２は、波形等化処理部２７１により位相補償をされた信号の脈波について、脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する脈波比較処理を行う。
波形判定部２７２は、まず、ＰＬＬ２６３から入力されたクロックにより、波形等化処理部２７１から入力された脈動性信号を、１周期のクロックで等分割して、特定のタイミングのクロックにおいて複数のサンプリング点をとる。このときのクロック数は、ＰＬＬ２６３のクロック数により決まる。ここでは、例として、５つのサンプリング点ａ〜ｅをとる場合について説明する。
速度脈波または加速度脈波は、その波形が特徴的な形状（ピーク）を示すことが知られている。また、波形等化処理部２７１により位相補償を行った際に、処理後の波形が速度脈波として得られる場合には、当然にその波形も、速度脈波に特徴的な形状を示すことになる。そこで、脈波が速度脈波または加速度脈波を示す場合に、この脈波をＰＬＬ２６３から入力されるクロックで等分割して、波形が特徴的な形状を示す特定のタイミングのクロックにサンプリング点を配置して、そのクロックにおける信号の強度（サンプル値）を得る。このように、信号の強度を波形が特徴的な形状を示す複数のポイントで得る、サンプリング動作を行うことにより、１周期の間に速度脈波または加速度脈波の信号の強度が示す特有のパターンを得ることができる。
サンプリングについて、図１４を参照して説明する。図１４に示す波形は速度脈波を示すものである。ＰＬＬ２６３により得られた０〜１２７までの計１２８のクロックにより、脈波の１周期を等分割する。そして、脈波波形がピークをとるＰｅａｋ値をＰＬＬの同期位相０として、このタイミングにサンプリング点ｂを配置する。このサンプリング点ｂの時間軸の前後のタイミングの特定のクロックにサンプリング点ａとサンプリング点ｃを配置する。そして脈波の極性でマイナスに触れる点、すなわち容積脈波の偏曲点となる特定のタイミングのクロックにサンプリング点ｅを配置する。そしてサンプリング点ｃとサンプリング点ｅとの間の特定のタイミングのクロックにサンプリング点ｄを配置する。このようにして、速度脈波または加速度脈波の波形の特徴的なポイントとなる、特定のタイミングのクロックにサンプリング点を配置する。さらに、各サンプリング点ａ〜ｅにおける信号の強度をサンプル値として得て、速度脈波または加速度脈波の信号の強度が示す特有のパターンを取得しておく。
波形判定部２７２は、波形等化処理部２７１により位相補償をされた信号の脈波について、上述した速度脈波または加速度脈波についてサンプリングを行った場合と同数の計１２８のクロックとなるよう設定されたＰＬＬ２６３により得られたクロックにより、脈波の１周期を等分割する。そして、波形判定部２７２は、上述した速度脈波または加速度脈波の場合の各サンプリング点ａ〜ｅに対応する特定のタイミングのクロックにおける信号の強度を、それぞれサンプル値Ａ〜Ｅとして得る。これによって、波形判定部２７２は、入力された信号について、速度脈波または加速度脈波が特徴的な形状を示す特定のタイミングのクロックに対応した信号強度のサンプル値Ａ〜Ｅと、これらの信号の強度のサンプル値Ａ〜Ｅが示す波形のパターンを取得することができる。
さらに、波形判定部２７２は、波形等化処理部２７１により位相補償をされた信号の脈波の示すサンプル値Ａ〜Ｅのパターンと、速度脈波または加速度脈波が示すパターンとを比較して、これらが一致または近似する場合には、所望の速度脈波または加速度脈波が得られたと判定できる。このときは、適切な周波数特性の位相補償によって、入力された信号の周波数応答が補償された波形等化処理を行えたということができる。
例えば、位相補償のブースト量がほぼ最適となるような、適切な位相補償により波形等化処理を行った場合には、サンプリング点ｅのサンプル値Ｅが負の値となり、サンプリング点ｄのサンプル値Ｄが０に近い値となり、サンプリング点ａとサンプリング点ｃのサンプル値ＡとＣがサンプリング点ｂのサンプル値Ｂ（ピーク値）の約１／２付近となるというパターンを示す。
一方で、速度脈波に微分要素又は積分要素が残っている場合には、それに応じて波形が変化する。例えば、位相補償によるブースト量が不足する場合には、微分要素が残り、サンプリング点ｄのサンプル値Ｄが負の値になる傾向が強い。またサンプリング点ｂでのサンプル値Ｂが大きく、サンプリング点ａとｃでのサンプル値ＡとＣが小さくなり、波形の形状としては本来の波形よりもピークがスリム（急峻）になるというパターンを示す。
また、位相補償によるブースト量が過多となる場合には、積分要素が残り、サンプリング点ｂのサンプル値Ｂが、他の位相補償を行った場合に比べて低くなるというパターンを示す。
このように、位相補償の周波数特性が異なることでブースト量が変わることにより、位相補償後に得られる波形が変化し、サンプリング点ａ〜ｅにおけるサンプル値Ａ〜Ｅが変化する。波形判定部２７２では各サンプリング点のサンプル値と、基準となる速度脈波または加速度脈波の波形に表れるパターンとを比較することにより、各サンプル値がこのパターンと十分に近い値となった場合には、波形等化処理部２７１に波形等化適性信号を出力する。一方、各サンプル値が位相補償のブースト量が最適となる場合に表れるパターンから離れた値となった場合には、波形等化処理部２７１に波形等化不適信号を出力する。
波形等化処理部２７１は、波形等化適性信号が入力された場合には、位相補償した信号をＡＧＣ２７３に出力する。一方、波形等化処理部２７１は波形等化不適信号が入力された場合には、周波数特性を変えて位相補償を行い、位相補償した信号を波形判定部２７２に出力する。このようにして、位相補償による補償が十分となるまで、位相補償とその判定と繰り返し行うことで、適切な周波数特性により位相補償を行い、周波数応答が補償された信号を得ることができる。これにより、周波数特性補償部９６によれば、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号について、脈波検出帯域を含む低周波数領域の微分応答を補償して、速度脈波として得ることができる。
（ＡＧＣ）
ＡＧＣ２７３は、入力された信号の増幅または減衰を行い、処理後の信号を周波数特性補償部９６の外部に出力する。これは、波形等化処理部２７１による波形等化処理の結果、信号のピークレベルが変化する場合があるために、これを再調整するものである。
＜接続部の機能構成＞
接続部５３の回路構成は、図１により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、スイッチ回路６８と接続される。信号線３６は、スイッチ回路６８により、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５、またはゲイン切り替え部９５との接続が切り替えられる。
ゲイン切り替え部９５は、その電源７１と接続される。また、ゲイン切り替え部９５は、周波数特性補償部９６と接続される。周波数特性補償部９６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６によって処理された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５３の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、スイッチ回路６８によって信号線３６がゲイン切り替え部９５と接続した場合には、センサ２１２で検出された信号がゲイン切り替え部９５に入力される。さらに、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６により処理された信号が、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２３のＡＤ変換部８９に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。スイッチ回路６８によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このようにして、検体情報検出装置１３は、センサ２１２により検出されてゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６により処理された信号を、情報処理装置２３に出力する。
＜周波数補正処理部＞
周波数補正処理部９０は、前述のごとく、入力された信号について周波数補正処理を施すことで、少なくとも上記の脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出すものである。
周波数補正処理部９０を機能的に表すとき、周波数補正処理部９０は、図１５に示すように、増幅器１３１、積分補正部１３２、微分補正部１３３を備えている。
センサ２１２で得られた脈動性信号出力が、周波数補正処理部９０の増幅器１３１に入力されると、増幅処理が行われる。波形等化処理部２７１により脈動性信号を１段処理した場合、検体情報検出装置１３の出力信号は速度脈波が得られる。このような検体情報検出装置１３からの信号が入力された場合には、周波数補正処理部９０では増幅処理以外の周波数補正処理を行わずに、速度脈波を得ることができる。また、増幅器１３１の出力信号を積分補正部１３２に入力し、積分回路での補償を行うことにより、容積脈波を得ることができる。また、増幅器１３１の出力信号を微分補正部１３３に入力し、微分回路での補償を行うことにより、加速度脈波を得ることができる。
＜音源＞
音源９２は、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７から音を出力するためのデジタル形式の音信号を出力するものである。
［１−３．信号特性と信号処理］
本実施形態において検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して、閉鎖またはほぼ閉鎖されたクローズドキャビティを形成するようにした状態で、センサ２１２によって検出されるものである。ここで、心臓の収縮に伴う血管の脈動に起因する血管の容積変化を検出する場合、本来は容積脈波として検出されるとも考えられる。実際に、光学的方式により検出した場合には、脈動性信号は容積脈波として得られる。しかしながら、検体情報検出ユニット３２から出力される信号は、センサ２１２の周波数特性によって信号のレベルまたは周波数特性に影響を受ける。また、検体情報検出ユニット３２により検出される信号は、クローズドキャビティの閉鎖レベル、すなわち空洞１０９の空気漏れによって信号のレベルまたは周波数特性に影響を受ける。さらには、検体情報検出ユニット３２がＤＳＰ備え、このＤＳＰがセンサ２１２によって検出された信号に処理を加える場合には、これによっても信号のレベルまたは周波数特性に影響を受ける。また、検体情報検出ユニット３２によって検出される振動源によっても、検出される波形または信号のレベルは影響を受ける。
このため、検体情報処理装置３における信号処理は、上述したような、センサ２１２の特性、クローズドキャビティの閉鎖レベル、及びＤＳＰによる処理により受ける影響を軽減するようにして行うことが好ましい。すなわち、周波数特性補償部９６では、波形等化処理によって、これらの影響によって検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が示す周波数応答を補償する。また、ゲイン切り替え部９５では、レベル調整処理によって、これらの影響による検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号のレベルの変化に応じて、信号のレベルの調整を行う。以下に、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が受ける影響と信号処理との関係について、検体情報検出ユニット３２により検出される脈波波形の例を挙げて説明する。
［１−３−１．センサの周波数特性と周波数応答］
センサ２１２として用いられるドライバユニットの１００Ｈｚ以下の低周波数領域の周波数特性は、横軸に周波数（Ｈｚ）のスケールをＬｏｇ（対数）としたものとり、縦軸にＧａｉｎ（ｄＢ）をとることで、図１６（ａ）のように表わされる。図１６（ａ）に示すように、ドライバユニットは、低周波数領域に向かって２０ｄＢ／ｄｅｃの感度低下する応答を示す。これは、例えばダイナミック型のドライバユニットの場合であれば、ダイヤフラムの振動を電流に変換する際の電磁変換系が微分応答であることに起因していると考えられる。
センサ２１２が上述したような電磁変換系に起因する周波数特性を示すため、検体情報検出ユニット３２により検出される脈動性信号も同様の微分応答が加わった周波数特性を示す信号として検出される。この電磁変換系に起因する微分応答を補償するためには、図１６（ｂ）に示すような周波数特性を示す電気回路（補償回路）を通過させる、積分型の位相補償を適用すればよい。すなわち、センサ２１２の出力に対して、図１６（ｂ）に示すように超低周波数領域から１００Ｈｚ付近まで−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブを通過させる位相補償を行えばよい。
［１−３−２．クローズドキャビティの閉鎖レベルと周波数応答］
＜クローズドキャビティの閉鎖レベル＞
検体１０１が検体情報検出ユニット３２を装着した際に、筐体部２１１，６１２，６２２が外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して空洞１０９を形成したとしても、上述のように空洞１０９を完全には閉鎖できない要素が存在する。このために、筐体部２１１，６１２，６２２により空洞１０９を形成した際には、空洞１０９を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造として形成することになる。このとき、空洞１０９が完全に閉じられた空間構造とはならないことにより、空気漏れが生じることによって、検体情報検出ユニット３２により検出される脈動性信号の周波数特性が影響を受ける。このように、空洞１０９が完全に閉じられた空間構造とはならずに形成されている場合、すなわち完全なクローズドキャビティを形成できない場合を、クローズドキャビティの閉鎖レベルが「ほぼ閉鎖」であるという。
ここで、「クローズドキャビティの閉鎖レベル」とは、空洞１０９の閉鎖の度合いを表すものであり、単に「閉鎖レベル」ともいう。検体情報検出ユニット３２が、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプのヘッドホンのいずれかのヘッドホンであるかによって、クローズドキャビティの閉鎖レベルは変化する。また、イヤーピース２１３、イヤーパッド６１４，６２４、筐体部２１１，６１２，６２２の種類、形状、材質によっても閉鎖レベルは変化する。さらには、検体１０１の頭部１１０や耳介１０８の形状、頭髪または体毛の有無によって、または検体１０１が検体情報検出ユニット３２をどのように装着しているかによっても閉鎖レベルは変化する。そして、このクローズドキャビティの閉鎖レベルが、検体情報検出ユニット３２により検出される脈動性信号が示す周波数特性に影響を及ぼす。
なお、オンイヤータイプのヘッドホン、またはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを装着した場合には、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを装着した場合よりもクローズドキャビティの閉鎖レベルが低いと推測される。このため、検体情報検出ユニット３２ｂ，３２ｃを用いた場合は、検体情報検出ユニット３２ａを用いた場合よりも、空洞１０９の空気漏れが大きく、空気漏れに起因する微分応答の度合いが大きいと推測される。
＜カナル型のインナーイヤータイプの場合のクローズドキャビティの閉鎖レベルと周波数応答の変化＞
検体情報検出ユニット３２ａを用いた場合、すなわち検体情報検出ユニット３２がカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである場合に検出される信号の周波数特性は、図１７（ａ）のように表される。図１７（ａ）に示されるように、高周波数領域から１０Ｈｚ付近まではフラットな周波数特性となる。しかしながら、空洞１０９ａを完全に閉鎖できないことから、脈波情報検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域にコーナー周波数を有し、クローズドキャビティの閉鎖レベルに応じてコーナー周波数が変動するのに応じて減衰度合いが変化してＧａｉｎが落ちる微分応答を示す。これにより、検出される脈波の波形が乱れることになる。
このためクローズドキャビティの閉鎖レベルがほぼ閉鎖の場合には、図１７（ｂ）に示すように、脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域にコーナー周波数を有するゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような位相補償を行う必要がある。なお、クローズドキャビティの閉鎖レベルによって、微分応答のコーナー周波数が変化して、図１７（ａ）に示すような低周波数領域の減衰は変化することになるため、変化に応じて補償を行うブースト量を変化させて位相補償を行う必要がある。
参考として、指先または腕においてクローズドキャビティを形成、すなわち完全に閉鎖した状態で、血管の脈動性信号を検出した際に得られる脈波の波形の一例を表すのが図１８（ｂ）である。図１８（ｂ）に表される波形は、その波形の形状から、速度脈波であるといえる。図１８（ｂ）の波形を示す速度脈波の脈動性信号を積分することで、図１８（ａ）の波形を示す容積脈波が得られる。また、図１８（ｂ）の波形を示す速度脈波の脈動性信号を微分することで、図１８（ｃ）に示す加速度脈波が得られる。
なお、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）において、図中横軸の単位［ｓ］は秒を表す（以降、図中の単位［ｓ］についても同様。）。
一方、検体情報検出ユニット３２ａとして、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて、外耳道１０４を閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ａとして形成するようにして、血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図１９（ｂ）である。図１９（ｂ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図１９（ａ）の波形を示す脈波が得られる。また、図１９（ｂ）の波形を示す脈動性信号を微分することで、図１９（ｃ）に示す脈波が得られる。
このとき、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）の各波形と、図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各波形とを比較すると、図１９（ａ）の波形は図１８（ｂ）の速度脈波に近く、図１９（ｂ）の波形は図１８（ｃ）の加速度脈波に近く、図１９（ｃ）の波形は図１８（ｂ）の速度脈波の２重微分の波形、又は図１８（ｃ）の加速度脈波の微分波形に近いことが分かる。このことは、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて脈動性信号を検出した場合の図１９（ａ）〜図１９（ｃ）に表される波形は、完全に閉鎖されたクローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合の図１８（ａ）〜図１８（ｃ）に表される波形と比較して、これら脈波成分の周波数で新たな微分要素が加わっていることを示す。
上述の通り、検体情報検出ユニット３２としてカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて検出される脈動性信号は、微分要素が加わった周波数特性を示す信号として検出される。この空洞１０９ａの空気漏れに起因する微分応答を補償するためには、図１７（ｂ）に示すような周波数特性を有する電気回路（補償回路）を通過させる、積分型または半積分型の位相補償を適用すればよい。
＜オンイヤータイプの場合のクローズドキャビティの閉鎖レベルと周波数応答の変化＞
検体情報検出ユニット３２ｂを用いた場合、すなわち、検体情報検出ユニット３２がオンイヤータイプのヘッドホンである場合に検出される信号の周波数特性は、図２０（ａ）のように表される。空洞１０９ｂを完全に閉鎖できないことから、高周波数領域ではフラットな周波数特性であるものの、脈波情報検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を含む領域が、クローズドキャビティの閉鎖レベルに応じて減衰してＧａｉｎが落ちることで、検出される脈波の波形が影響を受けることになる。
検体情報検出ユニット３２ｂを用いた場合には、図２０（ｂ）に示すように、脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を含む領域のゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような位相補償を行う。すなわち、脈波検出帯域を含む低周波数領域のゲインの低下を補償するようにして、低周波数領域のゲインを増幅させるような位相補償を行えばよい。
なお、筐体部として、カナル型のインナーイヤーイヤホンに用いられるイヤーピース２１３を用いた場合では、図１７（ａ）に示すように、脈波検出帯域付近に微分応答のコーナー周波数を有して減衰することによりＧａｉｎが落ちる。これに対して、オンイヤータイプ、アラウンドイヤータイプのイヤーパッド６１４，６２４を用いた場合では、脈波検出帯域付近よりも高い領域から減衰して、カナル型のインナーイヤーイヤホンに用いられるイヤーピース２１３の場合よりも大きくＧａｉｎが落ちる。このとき、減衰の落ち始めとなるコーナー周波数が脈波周波数より大きく離れているため、脈波検出帯域付近のゲインの低下が安定しているという特徴がある。このため、検体情報検出ユニット３２ａでは、外耳道１０４にイヤーピース２１３を入れた際に隙間無くおさまった時に、空気漏れによる微分応答のコーナー周波数が脈波の周波数に近いかこれよりも小さくなる場合がある。このときには、上述した電磁変換系の微分応答の影響を受けて、信号の波形が速度応答に近い波形となって検出される。一方、検体情報検出ユニット３２ｂ，３２ｃでは、通常、空気漏れによる微分応答のコーナー周波数が脈波の周波数より十分に高くなる。このため、上述した電磁変換系の微分応答と、空気漏れによる微分応答の影響を受けて、信号の波形が安定な加速度応答になって検出される。
例えば、オンイヤータイプのヘッドホンまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、脈波情報検出帯域を含む周波数領域の周波数成分のゲインを周波数の減少とともに２０ｄＢ／ｄｅｃで漸増させる補償パターンにより周波数特性の補償を行えば、空気漏れに起因する微分応答を補償できると考えられる。一方、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、オンイヤータイプのヘッドホンまたはアラウンドイヤータイプの場合よりも空気漏れが小さいため、位相補償のブースト量が少なくとも空気漏れに起因する微分応答を補償できると考えられる。
ただし、オンイヤータイプのヘッドホンまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合であっても、クローズドキャビティの閉鎖レベルに影響を受けることがある。このとき、図２０（ａ）に示すような周波数特性の減衰度合いは、クローズドキャビティの閉鎖レベルに応じて空隙の影響によりコーナー周波数が変動するのに応じて変化する。このような場合としては、検体情報検出ユニット３２ｂの装着の仕方や、イヤーパッド６１４の耳介１０８へのフィット具合、筐体部６１２，６２２の密閉度合等により、通常よりも閉鎖レベルが高くなる場合が挙げられる。このように、空気漏れによる微分応答のコーナー周波数が脈波の周波数に近づく場合には、この変化に応じて補償を行うブースト量を変化させて位相補償を行う必要がある。
検体情報検出ユニット３２ｂとして、オンイヤータイプのヘッドホンを用いて、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｂを形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図２１（ａ）である。さらに、図２１（ａ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図２１（ｂ）の波形を示す脈波が得られる。
このとき、図２１（ａ），図２１（ｂ）の波形と、図１８（ａ）〜図１８（ｃ）の各波形とを比較すると、図２１（ａ）の波形は図１８（ｃ）の加速度脈波と同様の波形であり、図２１（ｂ）の波形は図１８（ｂ）の速度脈波と同様の波形であることが分かる。また、図１９（ａ）〜図１９（ｃ）の各波形と比較すると、図２１（ａ）の波形は加速度脈波に近い図１９（ｂ）の波形よりもピークが明りょうであることが分かる。また、図２１（ｂ）の波形は速度脈波に近い図１９（ａ）の波形よりもピークが明りょうであることが分かる。
このことから、検体情報検出ユニット３２ｂとしてオンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いた場合よりも、ピークが明りょうでＳ／Ｎ比に優れた脈動性信号を検出できることがわかる。
なお、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いて、クローズドキャビティを形成した状態で脈動性信号を検出した場合には、ダイナミック型の電磁変換系の微分応答の影響により速度脈波の波形が観測される。しかしながら、通常、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いた場合には、クローズドキャビティの閉鎖レベルが閉鎖またはほぼ閉鎖された状態であるため、ダイナミック型の電磁変換系の微分応答と、コーナー周波数が脈波周波数に近いことの影響を受ける。これにより、完全に閉鎖されたクローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合と比較して、脈波成分の周波数で新たな微分要素が加わったことにより、速度脈波よりやや加速度脈波の傾向が加わった波形が観測されることになる。これに対して、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、完全に閉鎖されたクローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合と比較して、ほぼ１回微分が加わった状態で、完全な加速度脈波として脈動性信号が検出されたことが分かる。
これは、図２０（ａ）に示したように、検体情報検出ユニット３２ｂとしてオンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、脈波検出帯域付近よりも高い領域から減衰してＧａｉｎが落ちる周波数特性であることが影響しているものと考えられる。また、オンイヤータイプの場合には、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合よりもクローズドキャビティの閉鎖レベルが低いため、空気の漏れによる微分要素が強くなることで、安定な加速度応答になって脈動性信号が検出されたと推測される。
上述の通り、検体情報検出ユニット３２としてオンイヤータイプのヘッドホンを用いて検出される脈動性信号は、速度応答に１回微分が加わった周波数特性を示す信号として検出される。この空洞１０９ｂの空気漏れに起因する微分応答を補償するためには、図２０（ｂ）に示すような周波数特性を有する電気回路（補償回路）を通過させる、積分型の位相補償を適用すればよい。
＜アラウンドイヤータイプの場合のクローズドキャビティの閉鎖レベルと周波数応答の変化＞
検体情報検出ユニット３２ｃを用いた場合、すなわち、検体情報検出ユニット３２がアラウンドイヤータイプのヘッドホンである場合に検出される信号の周波数特性は、検体情報検出ユニット３２ｂと同様に、図２０（ａ）のように表される。
検体情報検出ユニット３２ｃを用いた場合には、図２０（ｂ）に示すように、脈波検出帯域である０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域を含む領域のゲインの減衰にあわせて、信号のゲインを上昇させるような位相補償を行う。すなわち、脈波検出帯域を含む低周波数領域のゲインの低下を補償するようにして、低周波数領域のゲインを増幅させるような位相補償を行えばよい。
アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合のクローズドキャビティの閉鎖レベルは、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同等と推測される。
検体情報検出ユニット３２ｃとして、アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いて、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９ｃを形成するようにして血管の脈動性信号を検出した際に得られる波形の一例を表すのが図２２（ａ）である。さらに、図２２（ａ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図２２（ｂ）の波形を示す脈波が得られる。
このとき、図２２（ａ），図２２（ｂ）の波形は、図２１（ａ），図２１（ｂ）の波形と同様の波形として得られている。このことから、検体情報検出ユニット３２ｃとしてアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合にも、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同様に、カナル型のインナーイヤーイヤホンを用いた場合よりも、ピークが明りょうでＳ／Ｎ比に優れた脈動性信号を検出できることがわかる。また、アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合にも、完全に閉鎖されたクローズドキャビティを形成して脈動性信号を検出した場合と比較して、ほぼ１回微分が加わった状態で、安定な加速度応答になって脈動性信号が検出されたことが分かる。
上述の通り、検体情報検出ユニット３２としてアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いて検出される脈動性信号は、速度応答に１回微分が加わった周波数特性を示す信号として検出される。この空洞１０９ｃの空気漏れに起因する微分応答を補償するためには、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた場合と同様に、図２０（ｂ）に示すような周波数特性を有する、積分型の電気回路（補償回路）を通過させる位相補償を適用すればよい。
［１−３−３．ＤＳＰに起因する周波数応答の変化］
ここで、検体情報検出ユニット３２として、オンイヤータイプのヘッドホンを用いて脈動性信号を検出した際に得られる波形の別の例を表すのが図２３（ａ）である。さらに、図２３（ａ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図２３（ｂ）の波形を示す脈波が得られる。なお、ここで用いたオンイヤータイプのヘッドホンは、イヤーパッド６１４の外部材６１８が合成皮革により形成されている。この場合、図２３（ａ）の波形は、図２０（ａ），図２１（ａ）と同様に、加速度脈波になって検出されている。また、図２３（ｂ）の波形は、図２０（ｂ），図２１（ｂ）と同様に、速度脈波になって検出されている。
一方、検体情報検出ユニット３２として、第二のアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いて脈動性信号を検出した際に得られる波形の別の例を表すのが図２４（ａ）である。さらに、図２４（ａ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図２４（ｂ）の波形を示す脈波が得られる。なお、ここで用いた第二のアラウンドイヤータイプのヘッドホンは、上述の図２３（ａ），図２３（ｂ）を参照して説明したオンイヤータイプのヘッドホンと同様に、イヤーパッド６１４の外部材６２８が合成皮革により形成されている。さらに、第二のアラウンドイヤータイプのヘッドホンは、内部にＤＳＰを備えており、このＤＳＰが検出した信号に処理を加える。
この場合、図２４（ａ）は、加速度脈波ではなく、微分応答に近い波形、すなわち加速度脈波よりも速度脈波に近い波形が観測されている。また、積分後に得られる図２４（ｂ）では、速度脈波ではなく、容積脈波に近い波形が観測されている。これは、第二のアラウンドイヤータイプのヘッドホンが備えるＤＳＰにより、脈波検出帯域を含む周波数成分をブーストするように補正することで、検体情報検出ユニット３２により検出される脈動性信号に積分要素が加わっているためであると考えられる。
上述の通り、検体情報検出ユニット３２として、ＤＳＰを備えるヘッドホンを用いて検出される脈動性信号は、積分要素または積分要素が加わった周波数特性を示す信号として検出される場合がある。このＤＳＰに起因する微分応答を補償するためには、ＤＳＰの周波数特性が必ずしも明らかではないため、図１３に示すような周波数特性を有する電気回路において、パラメーターを適宜調節してこれを通過させる、積分型または半積分型の位相補償を適用すればよい。
［１−３−４．周波数応答と波形等化処理］
検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、上述したような、センサ２１２の特性、クローズドキャビティの閉鎖レベル、及びＤＳＰによる処理等に起因して、周波数特性が変化している。検体情報検出装置１３によれば、周波数特性補償部９６（波形等化処理部２７１）によって波形等化処理を行うことにより、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号の周波数応答を補償して、所望の波形に波形等化（Equalizing）された信号として出力する。
なお、上述した周波数応答の変化の説明では、個々の周波数応答について、それぞれ位相補償をする場合について説明を行ったが、実際には、複数の周波数応答が合わさった脈動性信号が検体情報検出ユニット３２から出力される。
周波数特性補償部９６では、波形等化処理部２７１により位相補償された波形について、波形判定部２７２によって判定の基準となる波形と比較して、位相補償の周波数特性が適正になるまで繰り返し位相補償と判定とを行う。また、位相補償の条件を、図１３に示す周波数特性のゲインの漸増の程度、ゲインの増幅の大きさ、ゲインを漸増させる周波数帯域、ゲインを増幅させる周波数帯域、信号を通過させる周波数帯域等について、適宜変更して行う。このとき、判定の基準となる波形を、所望の特性を有する波形とすることにより、周波数応答が補償された所望の特性を有する波形として得ることができる。これによって、複数の周波数応答が合わさった脈動性信号についても周波数応答を補償して、所望の波形を得ることができる。
例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、オンイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分応答が合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、加速度応答の脈波（加速度脈波）として出力される。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、積分型の位相補償を行うことで、１回分の微分応答が補償された速度脈波として得ることができる。
また例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、カナル型のインイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分要素が合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、速度応答の脈波（速度脈波）に微分要素が加わった脈波として出力される。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、半積分型の位相補償を行うことで、空気漏れによる微分要素が補償された速度脈波として得ることができる。
また例えば、例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、オンイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分応答と、検体情報検出ユニット３２のＤＳＰによるブースト（積分要素）とが合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、加速度応答の脈波（加速度脈波）に積分要素が加わった脈波として出力される。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、半積分型の位相補償を行うことで、１回分の微分応答と積分要素とが補償された速度脈波として得ることができる。
このようにして、検体情報検出装置１３によれば、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に位相補償を行うことで、周波数応答が補償された所望の特性を有する波形を得ることができる。なお、閉鎖レベルに応じて必要なブースト量が変化する場合や、ＤＳＰの特性によって必要なブースト量が変化する場合についても、波形判定部２７２によって判定を行うことで、基準となる波形と同様の所望の特性を有する波形を得ることができる。
［１−３−５．信号レベルとゲイン切り替え］
＜空気漏れと信号レベルの変化＞
検体情報検出ユニット３２として、第三のアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いて脈動性信号を検出した際に得られる波形の例を表すのが図２５（ａ）である。さらに、図２５（ａ）の波形を示す脈動性信号を積分することで、図２５（ｂ）の波形を示す脈波が得られる。なお、ここで用いた第三のアラウンドイヤータイプのヘッドホンは、イヤーパッド６１４の外部材６２８が布により形成されている。
この場合、積分後に得られる図２５（ｂ）では、ＤＣ的に波形が上下している。これは、第三のアラウンドイヤータイプのヘッドホンでは、イヤーパッド６１４が布製であることにより、測定時に空洞１０９の空気の漏れが変動しているためと考えられる。これにより、検体情報検出ユニット３２により検出される脈動性信号は、空気漏れに起因して、信号のレベルが変化することが理解される。このような信号レベルの動的な変化についても、ゲイン切り替え部９５によって適切なゲインに自動的に補正することが好ましい。
検体情報検出装置１３によれば、ゲイン切り替え部９５が、検体情報検出ユニット３２から入力された信号に応じて信号のレベルを自動的に調整する。中でも、ゲイン切り替え部９５によって信号の飽和を解消することができるため、いかなるタイプのヘッドホンを使用した場合であっても、自動的にゲインを切り替えて適正なゲインの信号を得ることができる。また、インナーイヤータイプのヘッドホンの場合は、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンの場合よりも検出される信号の強度が低い。このために、ＰＬＬによるロックをかけることができない等、情報処理装置２３に入力される信号が、信号処理に適さない場合がある。検体情報検出装置１３によれば、ゲイン切り替え部９５によって適切なゲインに増幅された信号を得ることができる。また、ゲイン切り替え部９５によれば、信号レベルの動的に変化した場合であっても、適切なゲインに自動的に補正することができる。
＜検体情報検出ユニットと振動源と信号レベルの変化＞
検体情報検出ユニット３２としては、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプのヘッドホンのいずれかのヘッドホンを用いることができる。通常、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンの場合は、インナーイヤータイプのヘッドホンの場合よりも検出される信号が大きく、情報処理装置２３に入力される信号が飽和することがある。これは、例えばコンデンサ型のドライバユニットであれば、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンの場合はダイヤフラムの径が大きいことが一因として考えられる。また、センサ２１２により得られる信号レベルは、センサ２１２として用いられるドライバユニットの特性により影響を受けることも一因として考えられる。
なお、一般的にヘッドホンのダイヤフラムの直径は、データ上では、カナル型のインナーイヤーイヤホンの場合であれば、８．８ｍｍφから１２．５ｍｍφとされている。一方、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプの場合であれば、３０ｍｍφから５３ｍｍφとされている。なお、これらの値はダイヤフラムの周りのフリンジを含めた外形であり、振動に寄与するダイヤフラムの有効径は上記の値よりも小さくなる。仮に、上記のこれらのデータ上のダイヤフラム径を利用してそのまま面積を求めてみると、８ｍｍφと５３ｍｍφでは、面積比で約３３倍の差がある。
また、カナル型のインナーイヤーイヤホンを外耳道１０４に挿入した時に形成される空洞１０９の容積は２ｃｃであるとされている。一方、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプの場合であれば、ヘッドホンの容積は約６ｃｃとされている。これらの数値から、計算上は約一桁、オンイヤータイプ又はアラウンドイヤータイプのヘッドホンの方が検出される信号が大きくなるとも予測される。
ここで、ダミーヘッドの外耳道１０４にスピーカーを設けて０．１Ｈｚ〜２０Ｈｚの信号を発生させた場合に、オンイヤータイプのヘッドホン、アラウンドイヤータイプのヘッドホン、及びカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンにより、それぞれ信号の検出を試みた。このとき、オンイヤータイプ及びアラウンドイヤータイプにより、外耳道１０４の外部開口部１０５を覆うように装着してクローズドキャビティを形成して測定を行なった。また、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンにより、外耳道１０４の外部開口部１０５を塞いでクローズドキャビティを形成して測定を行なった。その結果、同じ強さの信号の入力に対して、オンイヤータイプのヘッドホンまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンから得られる信号の量は、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンから得られる信号の数分の１程度となった。
この結果は、外耳道１０４のみを振動源とする場合に、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合に得られる信号の量は、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いた場合に得られる信号よりも、数分の１程度に少なくなることを示している。これは、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの場合よりも、形成される空洞１０９の容積が大きいこと、クローズドキャビティの閉鎖レベルが低いために空洞１０９から空気が漏れること、またセンサ２１２と振動源である外耳道１０４からの距離が遠いことが要因であると推測される。これにより、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には血管の脈動に起因して生じる空気の振動の検出が弱まることで、ダイヤフラムの有効径の大きさにも関わらず、得られる信号の量が少なくなると考えられる。
次に、検体１０１にオンイヤータイプのヘッドホンとアラウンドイヤータイプのヘッドホンとを装着して脈動性信号の検出を行う際に、外耳道１０４の外部開口部１０５をパテで覆って閉鎖した場合と、パテで覆わずに外耳道１０４を開放した場合との検出を試みた。
検体情報検出ユニット３２としてオンイヤータイプのヘッドホンを用いて、外耳道１０４を開放した場合に得られる波形の例を表すのが図２６、外耳道１０４を閉鎖した場合に得られる波形の例を表すのが図２７である。また、検体情報検出ユニット３２としてアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いて、外耳道１０４を開放した場合に得られる波形の例を表すのが図２８、外耳道１０４を閉鎖した場合に得られる波形の例を表すのが図２９である。
図２６と図２７とを比較すると、オンイヤータイプのヘッドホンを用いた際に、外耳道１０４の閉鎖により、検出される信号の波形は大きく変化はしないものの、信号の強度が低下していることが分かる。また、図２８と図２９とを比較すると、アラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた際も同様に、外耳道１０４の閉鎖により、検出される信号の波形は大きく変化はしないものの、信号の強度が低下していることが分かる。さらに、図２６と図２８、図２７と図２９を比較すると、外耳道１０４を開放した場合と外耳道１０４を閉鎖した場合とともに、アラウンドイヤータイプのヘッドホンにより検出される信号は、オンイヤータイプのヘッドホンにより検出される信号よりも大きいことが分かる。
より詳細に、検出された信号の波形それぞれにおいて、加速度脈波の５つのパルスのトップピークとボトムピークの信号の強度の差を求め、５パルス分の平均値を算出した。その結果、オンイヤータイプのヘッドホンで検出した脈動性信号のうち、外耳道１０４を閉鎖した場合の信号の強度の平均値は、外耳道１０４を開放した場合の約７０％となった。また、アラウンドイヤータイプのヘッドホンで検出した脈動性信号のうち、外耳道１０４を閉鎖した場合の信号の強度の平均値は、外耳道１０４を開放した場合の約８０％となった。
外耳道１０４を開放した場合の信号の強度と、外耳道１０４を閉鎖した場合の信号の強度の差は、外耳道１０４に由来する信号の強度に相当すると考えられる。すなわち、この結果から、オンイヤータイプのヘッドホンで検出される脈動性信号のうち、約３０％が外耳道１０４に由来する信号であり、約７０％が外耳道１０４以外に由来する信号であることを示している。また、アラウンドイヤータイプのヘッドホンで検出される脈動性信号のうち、約２０％が外耳道１０４に由来する信号であり、約８０％が外耳道１０４以外に由来する信号であることを示している。
上述のダミーヘッドを用いた測定結果と、パテで外耳道１０４を閉鎖した場合の測定結果とを考慮すると、外耳道１０４以外を振動源として、複数の振動源に由来する脈動性信号を検出することが、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合に検出される信号強度の大きさの主要因となっていることが推測される。
すなわち、検体情報検出ユニット３２としてオンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合には、外耳道１０４、耳珠１１１、及び耳垂１１３を含んだ空洞１０９を形成することができる。このとき、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて外耳道１０４の外部開口部１０５に挿入する場合と比較して、外耳道１０４に加えて、耳珠１１１及び耳垂１１３に由来する血管の脈動性信号を検出することができる。中でも、耳珠１１１から検出される信号は、強度が大きく、またピークが鋭い。これによって、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンを用いた場合に、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの場合よりも、信号の強度が大きく、波形のピークが鋭い脈動性信号の検出を行うことができるものと考えられる。さらに、また、オンイヤータイプは耳介１０８の一部を覆うのに対して、アラウンドイヤータイプのヘッドホンは耳介１０８の全体を覆うことで、オンイヤータイプよりも大きな信号が得られていると考えられる。
このような検体情報検出ユニット３２から出力される信号のレベルの相違について、ゲイン切り替え部９５によって適切なゲインに自動的に補正することが好ましい。
なお、検体情報検出ユニット３２としてカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて、耳珠１１１に開口部２１５を向けて、イヤーピース２１３を押し当てて接触させることで装着して、脈動性信号を検出した際に得られる波形の例を表すのが図３０である。また、検体情報検出ユニット３２としてカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンを用いて、耳垂１１３に開口部２１５を向けて、イヤーピース２１３を押し当てて接触させることで装着して、脈動性信号を検出した際に得られる波形の例を表すのが図３１である。これらは、耳珠１１１のみ、または耳垂１１３のみを振動源として検出される信号の波形を表すものである。
図３０と図３１との比較から、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの開口部２１５の大きさという同一表面積あたりで比較すると、耳珠１１１から得られる信号の強度は、耳垂１１３から得られる信号よりも大きいことが分かる。なお、外耳道１０４から得られる信号量を１とした場合、耳珠１１１から得られる信号量はおよそ２．３、耳珠１１１等の耳介１０８の他の部位から得られる信号量はおよそ０．５と推測される。
［１−３−６．周波数補正処理］
周波数補正処理は、図３２に示すような周波数応答をする電気回路（補償回路）を通過させる処理として説明することができる。または、このような処理はハードウェア回路やソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアとを組み合わせたものによって実現してもよい。
検体情報検出ユニット３２の出力からされた脈動性信号が、波形等化処理により速度脈波となっている場合において、容積脈波、速度脈波、または加速度脈波を得るには、図３２に示すような周波数応答をする電気回路を通過させる周波数補正処理を適用すればよい。
このとき、図３２に示すように、波形等化処理後の脈動性信号に対して超低周波域から１００Ｈｚまで−２０ｄＢ／ｄｅｃでその後はフラットなカーブの周波数特性を有する電気回路を通過させる積分動作により、（容積）脈波が得られることになる。容積脈波は、周波数の変化に伴うゲインの変化は０ｄＢ／ｄｅｃであり、脈波の周波数付近ではフラットな周波数特性となっている。
また、図３２に示すように、波形等化処理後の脈動性信号に対して超低域から１００Ｈｚまで２０ｄＢ／ｄｅｃで上昇しその後フラットなカーブの周波数特性を有する電気回路を通過させる微分動作により、加速度脈波が得られることになる。加速度脈波は、周波数が高くなるにつれて４０ｄＢ／ｄｅｃでゲインが上昇しており、脈波の周波数付近では速度応答を示す周波数特性となっている。
また、図３２に示すように、波形等化処理後の脈動性信号に対して積分動作または微分動作を行わずに通過させる場合には、速度脈波が得られる。速度脈波は、周波数が高くなるにつれて２０ｄＢ／ｄｅｃでゲインが上昇しており、脈波の周波数付近では加速度応答を示す周波数特性となっている。
すなわち、周波数補正処理とは、波形等化処理によって得られた速度脈波について、脈波の周波数１Ｈｚに対して、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る処理であるということもできる。
［１−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置３の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２３へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置１３へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
なお、スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６とゲイン切り替え部９５とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６と第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５とを接続している場合には、出力処理が行われる。
（入力処理）
図３３に示すフローチャートに従って、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２３へ入力される場合の検体情報処理装置３の動作を説明する。
検体情報処理装置３では、図３３に示すように、まず、検体情報検出ユニット３２が、Ｒヘッドホンユニット３５におけるセンサ２１２によって脈動性信号を検出する（ステップＳ１１）。検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号は、接続部５３に入力される。このとき、接続部５４に入力される信号は、センサ２１２の電磁変換系、空気漏れ、または検体情報検出ユニット３２がＤＳＰを備える場合にはその特性に起因した周波数特性を示すものとなっている。
接続部５３に入力された脈動性信号は、スイッチ回路６８を介して、ゲイン切り替え部９５に入力される。ゲイン切り替え部９５では、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に対してレベル調整処理を施して、信号のレベルを調整する（ステップＳ１２）。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
周波数特性補償部９６では、ゲイン切り替え部９５で処理された信号に対して波形等化処理を施す（ステップＳ１３）。このとき信号は、波形等化処理により脈波検出帯域の周波数応答が補償されて、速度脈波となっている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＦＥＴ７２を介して、第一プラグ６２のマイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２３に入力される（ステップＳ１４）。
情報処理装置２３に入力された信号は、ＡＤ変換部８９に入力されて、ＡＤ変換部８９によりデジタル信号に変換される（ステップＳ１５）。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部９０に入力される。
周波数補正処理部９０は、ＡＤ変換部８９により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す（ステップＳ１６）。周波数補正処理部９０に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
（出力処理）
音源９２からのデジタル形式の音信号は、左耳用の音信号と右耳用の音信号とでそれぞれＤＡ変換部９１に入力される。ＤＡ変換部９１により、左耳用の音信号と右耳用の音信号は、それぞれアナログ形式の音信号に変換される。
ＤＡ変換部９１により処理された右耳用の音信号は、第一ジャック８１のＲヘッドホン端子８５に入力されて、第１プラグ６２を介して検体情報検出装置１３に出力される。また、ＤＡ変換部９１により処理された左耳用の音信号は、第一ジャック８１のＬヘッドホン端子７３に入力されて、第１プラグ６２を介して検体情報検出装置１３に出力される。
検体情報検出装置１３に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路６８を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力され、音源９２の右耳用の音信号に対応する音が、Ｒヘッドホンユニット３５のヘッドホン（スピーカー）から出力される。検体情報検出装置１３に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力され、音源９２の左耳用の音信号に対応する音が、Ｌヘッドホンユニット３７のヘッドホン（スピーカー）としてのセンサ２１２から出力される。
（脈波の検出）
本実施形態に係る検体情報処理装置３は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ６９を操作してスイッチ回路６８により、センサ２１２とゲイン切り替え部９５とを接続する。これにより、検体１０１に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２により脈波を検出することができる。
実施形態に係る検体情報処理装置３によれば、センサ２１２として、ヘッドホンをマイクロホンとして利用しているため、Ｒヘッドホンユニット３５を装着したまま、装着しているＲヘッドホンユニット３５により脈波を検出可能である。この場合、検体１０１が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
［１−５．第一実施形態に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の効果］
第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、筐体部２１１，６１２，６２２により検体１０１の外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成する。この状態で、センサ２１２が外耳１０７を構成する部位における血管の脈動性信号を、脈動性信号に起因し空洞１０９内を伝播する圧力情報として検出することにより、外耳１０７を構成する部位に存在する血管、中でも外耳道１０４、耳珠１１１、耳垂１１３、または鼓膜１０６に存在する血管を利用して、検体１０１の脈動性信号を検出することが出来る。
また、第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、外耳１０７を構成する部位と、筐体部２１１，６１２，６２２と、センサ２１２とが閉鎖された空間構造（クロ−ズドキャビティ）を形成するようにして測定する。このように、センサ２１２と振動源との関係において、クローズの状態にして測定することによって、脈波が検出される低周波数領域の周波数応答を向上させることができる。したがって、センサをオープンの状態で脈動性信号を検出する従来の場合と比較して、低周波数領域における脈動性信号のＳ／Ｎ比及び感度が改善される。
第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、ゲイン切り替え部９５により、検体情報検出ユニット３２から出力された信号が飽和する場合に信号を減衰させる。これにより、検体情報検出ユニット３２によって検出される信号のレベルが変化したとしても、自動的にゲインを切り替えて、信号レベルが調整された適切な信号を出力することができる。
これにより、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成可能に検体１０１の外耳１０７に装着することのできる、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプまたはアラウンドイヤータイプのヘッドホンであれば、その種類を問わずに脈動性信号の検出が可能である。また、このようなヘッドホンを検体情報検出ユニット３２として利用することで、手軽に、日常的な測定が可能となる。
さらに、第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、波形等化処理部２７１によって波形等化処理を行うことで、センサ２１２により検出されて検体情報検出ユニット３２から出力された信号が示す、脈波情報検出帯域の周波数応答を補償することができる。これにより、センサ２１２の電磁変換系、空洞１０９の空気漏れ、もしくは検体情報検出ユニット３２が備えるＤＳＰに起因する、微分応答または積分応答のいずれか、またはこれらがあわさった周波数応答を補償することができる。また、波形等化処理部２７１によって、脈動性信号を、微分要素または積分要素が加わっていない速度脈波信号または加速度脈波信号として得ることができる。
また、周波数特性補償部９６において、波形等化処理部２７１により波形等化処理を行うとともに、波形判定部２７２により波形比較処理を施す。これにより、周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３２から出力された信号について、基準となる波形と同様のパターンを示すように周波数応答が補償された脈動性信号を得ることができる。また、波形判定部２７２では、入力された脈波をクロックで分割して正規化した時間において、同数のクロックで分割した基準となる波形と比較する。これにより、検体情報検出ユニット３２から出力された信号の波形の時間軸が揺らいだ際にも、同じタイミングにより脈波の信号の強度が示すパターンを比較することができる。
さらに、第一実施形態に係る検体情報処理装置３によれば、周波数補正処理部９０により、速度脈波、積分動作により容積脈波、又は微分動作により加速度脈波を得ることができる。
また、第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、接続部５３がゲイン切り替え部９５及び波形等化処理部２７１を有する。このため、情報処理装置２３（スマートフォン２３）に接続されるヘッドホンとして、本実施形態に係る検体情報検出装置１３を用いることで、スマートフォン２３にレベル調整処理及び波形等化処理を施した脈動性信号を入力することができる。すなわち、スマートフォン２３に変更を加えることなく、スマートフォン２３に入力される脈動性信号にレベル調整処理及び波形等化処理を施すことができる。
また、第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３によれば、接続部５４が第一プラグ６２を有し、情報処理装置２３は第一プラグ６２が接続される第一ジャック８１を有し、ゲイン切り替え部９５及び波形等化処理部２７１により処理された脈動性信号が、第一ジャック８１を介して情報処理装置２３に入力される。このため、情報処理装置２３に脈動性信号以外の情報、例えば音声信号を入力する際には、第一ジャック８１に接続される検体情報検出装置１３を取り外し、ゲイン切り替え部９５及び波形等化処理部２７１を有さない通常のヘッドホンマイクを接続すればよい。
［２．第一実施形態の変形例］
本発明の第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４は、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第一実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
本変形例に係る検体情報処理装置４は、図３４に示すように、検体情報検出装置１４と、情報処理装置２３とを備えて構成されている。ここで、第一実施形態に係る検体情報処理装置３では、検体情報検出ユニット３２が接続部５３と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置４では、検体情報検出ユニット３３が第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して接続部５４と接続されている点で相違している。
［２−１．検体情報処理装置の構成］
本変形例に係る検体情報処理装置４、検体情報検出装置１４、及び情報処理装置２３の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図３４は、本変形例に係る検体情報処理装置４の構成を模式的に表わしたものである。
［２−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１４は、図３４に示すように、検体情報検出ユニット３３と、接続部５４とを備えて構成されている。接続部５４のことをインターフェース装置５４ともいう。
＜検体情報検出ユニット＞
検体情報検出ユニット３３は、右耳用のヘッドホンユニット３５（Ｒヘッドホンユニット）と、左耳用のヘッドホンユニット３７（Ｌヘッドホンユニット）と、第二プラグ４２とを備えている、ヘッドホンである。検体情報検出ユニット３３は、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して接続部５４と接続されている他は、検体情報検出ユニット３２と同様に構成されている。検体情報検出ユニット３３は、検体情報検出ユニット３２と同様に、例えば、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホン、オンイヤータイプのヘッドホン、またはアラウンドイヤータイプのヘッドホンのいずれかを用いることができる。
（第二プラグ）
第二プラグ４２は、図３４に示すように、プラグの根元から先端へ、グランド端子４３、Ｒヘッドホン端子４４、及びＬヘッドホン端子４５を順に有する。グランド端子４３、Ｒヘッドホン端子４４、及びＬヘッドホン端子４５は、導電性の金属板が略円筒状に加工されて形成されている。
グランド端子４３とＲヘッドホン端子４４との間、Ｒヘッドホン端子４４とＬヘッドホン端子４５との間には、絶縁部材４６ａ、４６ｂがそれぞれ設けられている。絶縁部材４６ａ、４６ｂは、絶縁性の樹脂又はゴム製の素材からなり、導電性の各端子の間に介設されることで、各端子が互いに絶縁されている。
図３４に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、第二プラグ４２に設けられたＲヘッドホン端子４４と接続される。Ｌヘッドホンユニット３７の信号線３８が、第二プラグ４２に設けられたＬヘッドホン端子４５と接続される。また、Ｒヘッドホンユニット３５のグランド線４１ａ、及びＬヘッドホンユニット３７のグランド線４１ｂが合流したグランド線４１が、第二プラグ４２に設けられたグランド端子４３と接続している。
＜接続部＞
本変形例に係る接続部５４は、第二ジャック７３、スイッチ回路６８、スイッチ６９、ゲイン切り替え部９５、波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６、電源７１、ＦＥＴ７２、並びに第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５４の構成について、図３４を参照して説明する。
接続部５４は、第二ジャック７３に検体情報検出ユニット３３の第二プラグ４２が挿入されることで、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して、検体情報検出ユニット３３と、接続部５４とを接続している。また、接続部５４は、第一プラグ６２を情報処理装置２３の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１４と、情報処理装置２３とを接続している。接続部５４は、スマートフォン２３のジャック（第一ジャック８１）に挿入されるとともに、接続部５４の第二ジャック７３にヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３３が挿入されることで、検体情報検出ユニット３３とスマートフォン２３とに介挿されるアダプタを構成する。
（第二ジャック）
第二ジャック７３は、第二プラグ４２が挿入される挿入孔７４を備える。図３４に示すように、第二ジャック７３の挿入孔７４の内部には、挿入孔７４の手前から奥へ、グランド端子７５、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７を順に有する。グランド端子７５、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７は、導電性の金属板が板状に加工されて、第二ジャック７３の挿入孔７４の壁面に設けられることで形成されている。板状の端子が挿入孔７４の中心方向に向けて屈曲して、曲げ弾性を有する凸部を形成しており、この端子の凸部が挿入孔７４の中心方向に張り出すようにして設けられている。
第二ジャック７３の構造を図３５（ａ）〜図３５（ｃ）を参照して説明する。図３５（ａ）〜図３５（ｃ）では、第二ジャック７３の輪郭形状を二点鎖線で示している。図３５（ａ）は、第二ジャック７３を横方向から見た図であり、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。図３５（ｂ）は、第二ジャック７３のＥ−Ｅ’矢視端面を示す図であり、グランド端子７５、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。図３５（ｃ）は、第二ジャック７３のＦ−Ｆ’矢視端面を示す図であり、グランド端子７５，及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。
第二プラグ４２が第二ジャック７３の挿入孔７４に挿入された場合に、図３４に示すように、第二プラグ４２のグランド端子４３と第二ジャック７３のグランド端子７５とが接触し、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４と第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６とが接触し、第二プラグ４２のＬヘッドホン端子４５と第二ジャック７３のＬヘッドホン端子７７とが接触するように、第二プラグ４２及び第二ジャック７３は形成されている。
第二プラグ４２が第二ジャック７３に挿入された場合の構造を図３６（ａ）〜図３６（ｃ）を参照して説明する。図３６（ａ）〜図３６（ｃ）では、第二ジャック７３の輪郭形状を二点鎖線で示している。図３６（ａ）は、第二ジャック７３を横方向から見た図であり、第二プラグ４２、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。図３６（ｂ）は、第二ジャック７３のＧ−Ｇ’矢視端面を示す図であり、第二プラグ４２、グランド端子７５、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。図３６（ｃ）は、第二ジャック７３のＨ−Ｈ’矢視端面を示す図であり、第二プラグ４２、グランド端子７５，及びＬヘッドホン端子７７の配置を示している。
第二プラグ４２が第二ジャック７３の挿入孔７４に挿入された場合に、グランド端子７５、Ｒヘッドホン端子７６、及びＬヘッドホン端子７７は、対向する第二プラグ４２の各々の端子と接触するとともに各々の端子の形状にあわせて弾性変形する。このとき、各々の端子の凸部における曲げ弾性により接触状態が維持される。これにより、グランド端子４３とグランド端子７５とが接続され、Ｒヘッドホン端子４４とＲヘッドホン端子７６とが接続され、Ｌヘッドホン端子４５とＬヘッドホン端子７７とが接続される。
図３４に示すように、第一ジャック８１のグランド端子８４は接地されており、第二プラグ４２のグランド端子４３に接続されたグランド線４１が、第二ジャック７３、第一プラグ６２、及び第一ジャック８１を介して接地される。第一ジャック８１のＲヘッドホン端子８５は、右耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１に接続されており、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４、及びＲヘッドホン端子４４に接続される信号線３６に、右耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１からの信号が入力される。第一ジャック８１のＬヘッドホン端子８６は、左耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１に接続されており、第一プラグ６２のＬヘッドホン端子４５、及びＬヘッドホン端子４５に接続される信号線３８に、左耳用の音源９２に対応するＤＡ変換部９１からの信号が入力される。
（スイッチ回路及びスイッチ）
スイッチ回路６８は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６が、ゲイン切り替え部９５と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路６８は、センサ２１２からゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を経由しての第一プラグ６２のマイク端子６３への接続と、センサ２１２からＲヘッドホン端子６５への接続とを切り替えるものである。
（ゲイン切り替え部）
本変形例に係るゲイン切り替え部９５は、検体情報検出ユニット３３により検出された検出信号が、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して入力される以外は、第一実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。
（周波数特性補償部）
本変形例に係る周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３３により検出された検出信号が、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して入力される以外は、第一実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。
［２−１−２．情報処理装置の構成］
本変形例に係る情報処理装置２３（スマートフォン２３）は、第一実施形態に係る情報処理装置２３と同様に構成されている。
［２−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置４を機能的に表すとき、検体情報処理装置４は、図３４に示すように、検体情報検出装置１４及び情報処理装置２３を備えている。検体情報検出装置１４は、検体情報検出ユニット３３と、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を有する接続部５４とを備えている。本実施形態に係る情報処理装置２３は、第一実施形態に係る情報処理装置２３と同様に構成されている。
本変形例に係る情報処理装置２３では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６は、接続部５４に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（接続部の機能構成）
接続部５４の回路構成は、図３４により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４と接続される。Ｒヘッドホン端子４４は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６と接続される。Ｒヘッドホン端子７６は、スイッチ回路６８に接続される。スイッチ回路６８により、信号線３６と、ゲイン切り替え部９５、または第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５との接続が切り替えられる。
ゲイン切り替え部９５はその電源７１と接続される。また、ゲイン切り替え部９５は、周波数特性補償部９６と接続される。周波数特性補償部９６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６によって処理された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５４の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、スイッチ回路６８によって信号線３６がゲイン切り替え部９５と接続した場合には、センサ２１２で検出された信号がゲイン切り替え部９５に入力される。さらに、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６により処理された信号が、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２３のＡＤ変換部８９に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。スイッチ回路６８によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このようにして、検体情報検出装置１４は、センサ２１２により検出されてゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６により処理された信号を、情報処理装置２３に出力する。
［２−３．信号特性と信号処理］
本変形例の検体情報検出装置１４及び検体情報処理装置４における、検体情報検出ユニット３３から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。
［２−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置４の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２３へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置１４へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
なお、スイッチ回路６８が、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６とゲイン切り替え部９５とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路６８が、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６と第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５とを接続している場合には、出力処理が行われる。
（入力処理）
検体情報処理装置４における入力処理は、第一実施形態に係る検体情報処理装置３では、検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号が、スイッチ回路６８を介してゲイン切り替え部９５に入力されるのに対して、検体情報処理装置４では、検体情報検出ユニット３３により検出された脈動性信号が、Ｒヘッドホン端子４４及びＲヘッドホン端子７６、並びにスイッチ回路６８を介してゲイン切り替え部９５に入力される以外は、検体情報処理装置３における入力処理と同様になっている。
（出力処理）
検体情報処理装置４における右耳用の音信号の出力処理は、第一実施形態に係る検体情報処理装置３では、検体情報検出装置１３に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路６８を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力されるのに対して、検体情報処理装置４では、検体情報検出装置１４に出力された右耳用の音信号が、スイッチ回路６８、並びにＲヘッドホン端子７６及びＲヘッドホン端子４４を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力される以外は、検体情報処理装置３における入力処理と同様になっている。
また、検体情報処理装置４における左耳用の音信号の出力処理は、第一実施形態に係る検体情報処理装置３では、検体情報検出装置１３に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力されるのに対して、検体情報処理装置４では、検体情報検出装置１４に出力された左耳用の音信号が、Ｌヘッドホン端子７７及びＬヘッドホン端子４５を介して、Ｌヘッドホンユニット３７に入力される以外は、検体情報処理装置３における入力処理と同様になっている。
（脈波の検出）
本変形例に係る検体情報処理装置４は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ６９を操作してスイッチ回路６８により、センサ２１２とゲイン切り替え部９５とを接続する。これにより、検体１０１に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２により脈波を検出することができる。
本変形例に係る検体情報処理装置４によれば、第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に、検体１０１が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
［２−５．第一実施形態の変形例に係る検体情報検出装置及び検体情報処理装置の効果］
第一実施形態の変形例に係る検体情報検出装置１４、及び検体情報処理装置４によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第一実施形態の変形例に係る検体情報検出装置１４及び検体情報処理装置４によれば、接続部５４（インターフェース装置５４）により、検体情報検出ユニット３３と情報処理装置２３とを接続することができる。これにより、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を備えない検体情報検出ユニット３３であっても、接続部５４を用いて情報処理装置２３に接続することで、レベル調整処理及び波形等化処理を行う、第一実施形態に係る脈波を出力することができる。
また、第一実施形態の変形例に係る情報処理装置１４及び検体情報処理装置４によれば、インターフェース装置５４がゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６を有するとともに、インターフェース装置５４により、検体情報検出ユニット３３と情報処理装置２３（スマートフォン２３）とを接続することができる。このため、インターフェース装置５４に接続される検体情報検出ユニット３３は特に制限されず、第二プラグ４２を有し検出された信号を入力可能なヘッドホンであれば第二ジャック７３に接続して用いることができる。このとき、インターフェース装置５４を介して、スマートフォン２３にレベル調整処理及び波形等化処理を施した信号を入力することができる。また、スマートフォン２３に変更を加えることなく、スマートフォン２３に入力される信号にレベル調整処理及び波形等化処理を施すことができる。
［３．第二実施形態］
本発明の第二実施形態に係る検体情報処理装置５は、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第二実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
本実施形態に係る検体情報処理装置５は、図３７に示すように、検体情報検出装置１５と、情報処理装置２５とを備えて構成されている。ここで、第一実施形態に係る検体情報処理装置３では、ゲイン切り替え部９５、並びに波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６が接続部５３に備えられていたのに対し、本実施形態に係る検体情報処理装置５では、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６が情報処理装置２５に備えられている点で相違している。
［３−１．検体情報処理装置の構成］
本実施形態に係る検体情報処理装置５、検体情報検出装置１５、及び情報処理装置２５の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図３７は、本実施形態に係る検体情報処理装置５の構成を模式的に表わしたものである。
［３−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１５は、図３７に示すように、検体情報検出ユニット３２と、接続部５５とを備えて構成されている。
＜検体情報検出ユニット＞
本実施形態に係る検体情報検出ユニット３２は、上述の第一実施形態に係る検体情報検出ユニット３２と同様に構成されている。
図３７に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５５のスイッチ回路６８と接続される。Ｌヘッドホンユニット３７の信号線３８が、接続部５５の第一プラグ６２に設けられたＬヘッドホン端子６６と接続される。また、Ｒヘッドホンユニット３５のグランド線４１ａ、及びＬヘッドホンユニット３７のグランド線４１ｂが合流したグランド線４１が、接続部５５の第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続される。
＜接続部＞
本実施形態に係る接続部５５は、スイッチ回路６８、スイッチ６９、ＦＥＴ７２、及び第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５５の構成について、図３７を参照して説明する。
接続部５５は、第一プラグ６２を情報処理装置２５の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１５と、情報処理装置２５とを接続している。接続部５５は、スマートフォン２３のジャック（第一ジャック８１）に挿入される、ヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３２のプラグ部分を構成する。
（スイッチ回路及びスイッチ）
スイッチ回路６８は、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、ＦＥＴ７２と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路６８は、センサ２１２からＦＥＴ７２を経由しての第一プラグ６２のマイク端子６３への接続と、センサ２１２からＲヘッドホン端子６５への接続とを切り替えるものである。
［３−１−２．情報処理装置の構成］
情報処理装置２５の構成について、図３７を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置２５（スマートフォン２５）は、ゲイン切り替え部９５、並びに波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６をさらに備えている以外は、第一実施形態に係る情報処理装置２３と同様に構成されている。
すなわち、情報処理装置２５は、図３７に示すように、第一ジャック８１、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、及び音源９２を備えて構成されている。
（ゲイン切り替え部）
本実施形態に係るゲイン切り替え部９５は、情報処理装置２５に備えられている以外は、第一実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
（周波数特性補償部）
本実施形態に係る周波数特性補償部９６は、情報処理装置２５に備えられている以外は、第一実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＡＤ変換部８９に入力される。
［３−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置５を機能的に表すとき、検体情報処理装置５は、図３７に示すように、検体情報検出装置１５及び情報処理装置２５を備えている。検体情報検出装置１５は、検体情報検出ユニット３２と、接続部５５とを備えている。情報処理装置２５は、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、及び音源９２を備えている。
本実施形態に係る情報処理装置２５としてのスマートフォン２５には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン２５によって信号処理を行うことができる。
本実施形態に係る情報処理装置２５では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６は、スマートフォン２５に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（ゲイン切り替え部）
本実施形態に係るゲイン切り替え部９５の機能構成は、情報処理装置２５に備えられている以外は、第一実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。
（周波数特性補償部）
本実施形態に係る周波数特性補償部９６の機能構成は、情報処理装置２５に備えられている以外は、第一実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。
（接続部の機能構成）
接続部５５の回路構成は、図３７により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、スイッチ回路６８と接続される。信号線３６は、スイッチ回路６８により、ＦＥＴ７２、または第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５との接続が切り替えられる。
スイッチ回路６８が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、センサ２１２により検出された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５５の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、スイッチ回路６８によって信号線３６がＦＥＴ７２と接続した場合には、センサ２１２で検出された信号がＦＥＴ７２に入力される。さらに、センサ２１２で検出された信号が、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２５のゲイン切り替え部９５に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。スイッチ回路６８によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このようにして、検体情報検出装置１５は、センサ２１２により検出された検出信号を、情報処理装置２５に出力する。
［３−３．周波数特性と信号処理］
本実施形態に係る検体情報検出装置１５及び検体情報処理装置５における、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。
［３−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置５の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２５へ入力される入力処理について説明する。なお、音源９２からの信号が検体情報検出装置１５へ出力される出力処理については、第一実施形態に係る検体情報処理装置３における出力処理と同様の処理となっている。
スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６とＦＥＴ７２とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６と第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５とを接続している場合には、出力処理が行われる。
（入力処理）
図３８に示すフローチャートに従って、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２５へ入力される場合の検体情報処理装置５の動作を説明する。
検体情報処理装置５では、図３８に示すように、まず、検体情報検出ユニット３２が、Ｒヘッドホンユニット３５におけるセンサ２１２によって脈動性信号を検出する（ステップＳ２１）。検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号は、接続部５５に入力される。このとき、接続部５５に入力される信号は、センサ２１２の電磁変換系、空気漏れ、または検体情報検出ユニット３２がＤＳＰを備える場合にはその特性に起因した周波数特性を示すものとなっている。
検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号は、スイッチ回路６８及びＦＥＴ７２を介して、第一プラグ６２のマイク端子６３に入力され、さらに、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２５に入力される（ステップＳ２２）。
情報処理装置２５に入力された脈動性信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。ゲイン切り替え部９５では、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に対してレベル調整処理を施して、信号のレベルを調整する（ステップＳ２３）。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
周波数特性補償部９６では、ゲイン切り替え部９５で処理された信号に対して波形等化処理を施す（ステップＳ２４）。このとき信号は、波形等化処理により脈波検出帯域の周波数応答が補償されて、速度脈波となっている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＡＤ変換部８９に入力されて、ＡＤ変換部８９によりデジタル信号に変換される（ステップＳ２５）。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部９０に入力される。
周波数補正処理部９０は、ＡＤ変換部８９により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す（ステップＳ２６）。周波数補正処理部９０に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。
（脈波の検出）
本変形例に係る検体情報処理装置５は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ６９を操作してスイッチ回路６８により、センサ２１２とＦＥＴ７２とを接続する。これにより、検体１０１に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２により脈波を検出することができる。
本実施形態に係る検体情報処理装置５によれば、第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に、検体１０１が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
［３−５．第二実施形態に係る検体情報処理装置の効果］
第二実施形態に係る検体情報処理装置５によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第二実施形態に係る情報処理装置２５及び検体情報処理装置５によれば、ゲイン切り替え部９５により、検体情報検出ユニット３２から出力された信号が飽和する場合に信号を減衰させる。これにより、検体情報検出ユニット３２によって検出される信号のレベルが変化したとしても、自動的にゲインを切り替えて、信号レベルが調整された適切な信号を得ることができる。
さらに、第二実施形態に係る情報処理装置２５及び検体情報処理装置５によれば、波形等化処理部２７１によって波形等化処理を行うことで、センサ２１２により検出されて検体情報検出ユニット３２から出力された信号が示す、脈波情報検出帯域の周波数応答を補償することができる。これにより、センサ２１２の電磁変換系、空洞１０９の空気漏れ、もしくは検体情報検出ユニット３２が備えるＤＳＰに起因する、微分応答または積分応答のいずれか、またはこれらがあわさった周波数応答を補償することができる。また、波形等化処理部２７１によって、脈動性信号を、微分要素または積分要素が加わっていない速度脈波信号または加速度脈波信号として得ることが出来る。
また、周波数特性補償部９６において、波形等化処理部２７１により波形等化処理を行うとともに、波形判定部２７２により波形比較処理を施す。これにより、周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３２から出力される信号について、基準となる波形と同様のパターンを示すように周波数応答が補償された脈動性信号を得ることができる。また、波形判定部２７２では、入力された脈波をクロックで分割して正規化した時間において、同数のクロックで分割した基準となる波形と比較する。これにより、検体情報検出ユニット３２から出力された信号の波形の時間軸が揺らいだ際にも、同じタイミングにより脈波の信号の強度が示すパターンを比較することができる。
［４．第二実施形態の変形例］
本発明の第二実施形態の変形例に係る検体情報処理装置６は、一部の構成が、上述の第二実施形態に係る検体情報処理装置５、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様に構成されており、上述の第二実施形態に係る検体情報処理装置５、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第二実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
本変形例に係る検体情報処理装置６は、図３９に示すように、検体情報検出装置１６と、情報処理装置２５とを備えて構成されている。ここで、第二実施形態に係る検体情報処理装置５では、検体情報検出ユニット３２が接続部５３と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置６では、検体情報検出ユニット３３が第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して接続部５６と接続されている点で相違している。
［４−１．検体情報処理装置の構成］
本変形例に係る検体情報処理装置６、検体情報検出装置１６、及び情報処理装置２５の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図３９は、本実施形態に係る検体情報処理装置６の構成を模式的に表わしたものである。
［４−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１６は、図３９に示すように、検体情報検出ユニット３３と、接続部５６とを備えて構成されている。接続部５６のことをインターフェース装置５６ともいう。
＜検体情報検出ユニット＞
本変形例に係る検体情報検出ユニット３３は、上述の第一実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット３３と同様に構成されている。
＜接続部＞
本実施形態に係る接続部５６は、第二ジャック７３、スイッチ回路６８、スイッチ６９、ＦＥＴ７２、及び第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５６の構成について、図３９を参照して説明する。
接続部５６は、第二ジャック７３に検体情報検出ユニット３３の第二プラグ４２が挿入されることで、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して、検体情報検出ユニット３３と、接続部５６とを接続している。また、接続部５６は、第一プラグ６２を情報処理装置２５の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１６と、情報処理装置２５とを接続している。接続部５６は、スマートフォン２５のジャック（第一ジャック８１）に挿入されるとともに、接続部５６の第二ジャック７３にヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３３が挿入されることで、検体情報検出ユニット３３とスマートフォン２５とに介挿されるアダプタを構成する。
（第二ジャック）
本変形例に係る第二ジャック７３は、第一実施形態の変形例に係る第二ジャック７３と同様に構成されている。
（スイッチ回路及びスイッチ）
スイッチ回路６８は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子４４が、ＦＥＴ７２と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。言い換えれば、スイッチ回路６８は、センサ２１２からＦＥＴ７２を経由しての第一プラグ６２のマイク端子６３への接続と、センサ２１２からＲヘッドホン端子６５への接続とを切り替えるものである。
［４−１−２．情報処理装置の構成］
本変形例に係る情報処理装置２５（スマートフォン２５）は、第二実施形態に係る情報処理装置２５と同様に構成されている。
［４−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置６を機能的に表すとき、検体情報処理装置６は、図３９に示すように、検体情報検出装置１６及び情報処理装置２５を備えている。検体情報検出装置１６は、検体情報検出ユニット３３と接続部５６とを備えている。本変形例に係る情報処理装置２５は、第二実施形態に係る情報処理装置２５と同様に構成されている。
本実施形態に係る情報処理装置２５では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、ゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６は、スマートフォン２５に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（接続部の機能構成）
接続部５６の回路構成は、図３９により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４と接続される。Ｒヘッドホン端子４４は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６と接続される。Ｒヘッドホン端子７６は、スイッチ回路６８と接続される。スイッチ回路６８により、信号線３６と、ＦＥＴ７２、または第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５との接続が切り替えられる。
スイッチ回路６８が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、センサ２１２により検出された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５６の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）は、グランド線４１と接続するグランド端子７５からグランド端子６４への配線に合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、スイッチ回路６８によって信号線３６がＦＥＴ７２と接続した場合には、センサ２１２で検出された信号がＦＥＴ７２に入力される。さらに、センサ２１２で検出された信号が、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２５のゲイン切り替え部９５に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。スイッチ回路６８によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このようにして、検体情報検出装置１６は、センサ２１２により検出された検出信号を、情報処理装置２５に出力する。
［４−３．周波数特性と信号処理］
本変形例の検体情報検出装置１６及び検体情報処理装置６における、検体情報検出ユニット３３から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第二実施形態に係る検体情報検出装置１５及び検体情報処理装置５と同様である。
［４−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置６の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２５へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置１６へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
なお、スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６とＦＥＴ７２とを接続している場合には、入力処理が行われる。一方、スイッチ回路６８が、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６と第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５とを接続している場合には、出力処理が行われる。
（入力処理）
検体情報処理装置６における入力処理は、第二実施形態に係る検体情報処理装置５では、検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号が、スイッチ回路６８を介して、ＦＥＴ７２に入力されるのに対して、検体情報処理装置６では、検体情報検出ユニット３３により検出された脈動性信号が、Ｒヘッドホン端子４４及びＲヘッドホン端子７６、並びにスイッチ回路６８を介してＦＥＴ７２に入力される以外は、検体情報処理装置５における入力処理と同様になっている。
（出力処理）
検体情報処理装置６における右耳用の音信号の出力処理は、第二実施形態に係る検体情報処理装置５では、検体情報検出装置１５に出力された右耳用の音信号は、スイッチ回路６８を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力されるのに対して、検体情報処理装置６では、検体情報検出装置１６に出力された右耳用の音信号が、スイッチ回路６８、並びにＲヘッドホン端子７６及びＲヘッドホン端子４４を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力される以外は、検体情報処理装置５における入力処理と同様になっている。
また、検体情報処理装置６における左耳用の音信号の出力処理は、第二実施形態に係る検体情報処理装置５では、検体情報検出装置１５に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力されるのに対して、検体情報処理装置６では、検体情報検出装置１６に出力された左耳用の音信号が、Ｌヘッドホン端子７７及びＬヘッドホン端子４５を介して、Ｌヘッドホンユニット３７に入力される以外は、検体情報処理装置５における入力処理と同様になっている。
（脈波の検出）
本変形例に係る検体情報処理装置６は上述したように構成されており、脈波を測定する際には、スイッチ６９を操作してスイッチ回路６８により、センサ２１２とＦＥＴ７２とを接続する。これにより、検体１０１に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２により脈波を検出することができる。
本変形例に係る検体情報処理装置６によれば、第二実施形態に係る検体情報処理装置５と同様に、検体１０１が、例えば脈波の測定時には音楽を聴いている状態から切り替えて、長時間脈波を測定するのに適している。
［４−５．第二実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果］
第二実施形態の変形例に係る情報処理装置２５及び検体情報処理装置６によれば、前記第二実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第二実施形態の変形例に係る情報処理装置２５及び検体情報処理装置６では、情報処理装置２５（スマートフォン２５）がゲイン切り替え部９５及び波形等化処理部２７１を有し、接続部５６（インターフェース装置５６）により、検体情報検出ユニット３３とスマートフォン２５とを接続することができる。このため、接続部５６に接続される検体情報検出ユニット３３は特に制限されず、第二プラグ４２を有し検出された信号を入力可能なヘッドホンであれば第二ジャック７３に接続して用いることができる。
［５．第三実施形態］
本発明の第三実施形態に係る検体情報処理装置７は、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第三実施形態を、単に本実施形態とも呼ぶ。
第三実施形態に係る検体情報処理装置７は、図４０に示すように、検体情報検出装置１７と、情報処理装置２７とを備えて構成されている。
［５−１．検体情報処理装置の構成］
本実施形態に係る検体情報処理装置７、検体情報検出装置１７、及び情報処理装置２７の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図４０は、本実施形態に係る検体情報処理装置７の構成を模式的に表わしたものである。
［５−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１７は、図４０に示すように、検体情報検出ユニット３２と、接続部５７とを備えて構成されている。
＜検体情報検出ユニット＞
本実施形態に係る検体情報検出ユニット３２は、上述の第一実施形態に係る検体情報検出ユニット３２と同様に構成されている。
図４０に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５７の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と、第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３にＦＥＴ７２を介して接続される入力処理部９７とに接続している。
＜接続部＞
本実施形態に係る接続部５７は、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６、電源７１、ＦＥＴ７２、並びに第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５７の構成について、図４０を参照して説明する。
接続部５７は、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１７と、情報処理装置２７とを接続している。接続部５７は、スマートフォン２７のジャック（第一ジャック８１）に挿入される、ヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３２のプラグ部分を構成する。
（入力処理部）
入力処理部９７は、検体情報検出ユニット３２により検出された検出信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるＬＰＦ（ローパスフィルタ）処理（単に、ＬＰＦともいう）施すものである。入力処理部９７により処理された信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。
（ゲイン切り替え部）
本実施形態に係るゲイン切り替え部９５は、検体情報検出ユニット３２により検出された検出信号が、入力処理部９７を通過してから入力される以外は、第一実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。
（周波数特性補償部）
本実施形態に係る周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３２により検出された検出信号が、入力処理部９７を通過してから入力される以外は、第一実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。
［５−１−２．情報処理装置の構成］
情報処理装置２７の構成について、図４０を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置２７は、検出された信号を処理するためのモバイル端末機としての携帯情報端末（スマートフォン）である。
情報処理装置２７は、図４０に示すように、第一ジャック８１、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、音源９２、及び出力処理部９４を備えて構成されている。
（出力処理部）
出力処理部９４は、音源９２からの検体情報検出装置１７に出力する右耳用の音信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させるＨＰＦ（ハイパスフィルタ）処理（単に、ＨＰＦともいう）を施すものである。この出力処理部９４によるＨＰＦ処理を出力処理ともいう。
［５−１−３．検体情報処理装置の構成］
＜検体情報処理装置の構成＞
本実施形態に係る検体情報処理装置７は、図４０に示すように、検体情報検出装置１７と、情報処理装置２７とを備えて構成されている。
＜検体＞
検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７を適用する検体１０１としては、筐体部２１１，６１２，６２２により、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成するために、外耳１０７を構成する部位に対向するように、または外耳１０７を構成する部位を覆うように装着することが好ましい。
＜検体情報検出装置及び検体情報処理装置について＞
本実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７は、上述のように構成されており、検体情報検出ユニット３２の筐体部２１１，６１２，６２２により、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成する。この状態で、検体１０１における外耳道１０４の内部、鼓膜１０６、または耳介１０８に存在する血管の脈動性信号に起因する圧力情報を受けて、検体１０１における血管の脈波情報に基づく脈動性信号を検出するものである。
［５−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置７を機能的に表すとき、検体情報処理装置７は、図４０に示すように、検体情報検出装置１７及び情報処理装置２７を備えている。検体情報検出装置１７は、検体情報検出ユニット３２と、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６を有する接続部５７とを備えている。情報処理装置２７は、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、音源９２、及び出力処理部９４を備えている。
本実施形態に係る情報処理装置２７としてのスマートフォン２７には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン２７によって信号処理を行うことができる。
本実施形態に係る情報処理装置２７では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６は、接続部５７に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（入力処理部）
入力処理部９７の回路構成は、図４１により示される。入力処理部９７は、図４１に示すように、オペアンプ２３１、コンデンサ２３２，２３３、及び抵抗２３４，２３５，２３６から構成されたアクティブフィルタである。入力処理部９７は、入力された信号について、所定の周波数よりも高い周波数成分を減衰させて、所定の周波数よりも低い周波数成分を通過させるＬＰＦを施した信号を出力するローパスフィルタである。
より詳細には、入力処理部９７は、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域よりも高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分と脈波情報検出帯域よりも低い周波数成分を通過させるものである。このＬＰＦは、センサ２１２により検出される脈動性信号の強度が他の周波数成分よりも低いために、血管の脈波情報が含まれない高周波成分の信号を遮断するために行うものである。血管の脈波情報が検出される周波数帯域とは、０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域である。
（出力処理部）
出力処理部９４は、音源９２からの検体情報検出装置１７に出力する右耳用の音信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施すものである。出力処理部９４により処理された信号は、ＤＡ変換部９１に入力される。
血管の脈波情報が検出される周波数帯域とは０．１〜１０Ｈｚの低周波数領域であるが、脈波を検出する際に、センサ２１２に入力される信号に応じて発せられる音の影響を低減するためには、より広い周波数帯域の周波数成分を低減させることが好ましい。ただし、過度に広い周波数帯域の周波数成分を低減させると、センサ２１２から発せられる音の品質が損なわれる場合がある。このため、本実施形態に係る出力処理部９４は、１００Ｈｚ以下の周波数成分を減衰させて、１００Ｈｚより高い周波数成分を通過させる。
（接続部の機能構成）
接続部５７の回路構成は、図４０により示される。
ゲイン切り替え部９５は、その電源７１と接続される。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６は、順に接続されている。周波数特性補償部９６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、周波数特性補償部９６によって処理された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５７の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、接続部５７の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と接続しているともに、第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３にＦＥＴ７２を介して接続される入力処理部９７とも接続している。
上述した回路構成により、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ、音源９２からの音信号が入力されるとともに、センサ２１２で検出された信号が、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６に入力され、さらに情報処理装置２７に入力される。すなわち、センサ２１２はスピーカーとしてもマイクロホンとしても同時に機能する。このとき、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６により処理された信号は、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２７のＡＤ変換部８９に入力される。
このようにして、検体情報検出装置１７は、センサ２１２により検出され、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６により処理された信号を、情報処理装置２７に出力する。
［５−３．周波数特性と信号処理］
本実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７における、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。ここではさらに、入力処理部９７で行われるＬＰＦと、出力処理部９４で行われるＨＰＦとの関係について説明する。
［５−３−１．ＬＰＦとＨＰＦ］
本実施形態に係る検体情報処理装置７では、センサ２１２が、スピーカーとしてもマイクロホンとしても同時に機能する。これは、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力されるとともに、センサ２１２で検出された信号が入力処理部９７を介して情報処理装置２７に入力されることによる。
このとき、音源９２から出力される音信号には、脈波情報検出帯域の周波数成分も含まれるため、音源９２から出力される音信号をそのままセンサ２１２へ入力した場合には、音源９２から出力される音信号により脈波の検出が困難となる。また、スピーカーとしてのセンサ２１２から出力された音が、マイクとしてのセンサ２１２に帰還されることになる。また、音源９２から検体情報検出装置１７に出力された音信号が、情報処理装置２７に帰還される。
上記の問題を解決するため、本実施形態に係る検体情報処理装置７では、出力処理部９４におけるＨＰＦにより、センサ２１２に出力される脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させている。また、入力処理部９７におけるＬＰＦにより、センサ２１２により検出された検出信号に対して、脈波情報検出帯域よりも高い周波数成分を減衰させている。
これにより、本実施形態に係る検体情報処理装置７によれば、センサ２１２から発せられる音が脈波情報検出帯域の周波数成分が低減されるよう、脈波の検出への影響を抑えた音信号を検体情報検出装置１７に出力することができる。また、センサ２１２により検出された検出信号は、脈波の検出に必要な周波数成分のみを、情報処理装置２７に入力することができる。
入力処理部９７は、コーナー周波数より高い周波数の成分を逓減するローパスフィルタである。入力処理部９７は、遷移域においてそのコーナー周波数より高い周波数成分を周波数の増加とともに漸減させる。入力処理部９７によるローパスフィルタのコーナー周波数は、脈波情報検出帯域よりも高い周波数であれば特に限定されないがＳ／Ｎ比を向上させるためには１０Ｈｚ程度に設定するのがよい。但し、波形の揺らぎなどを見る場合には１０Ｈｚ以上で１００Ｈｚ程度まで伸ばしてもよい。
出力処理部９４は、コーナー周波数より低い周波数の成分を逓減するハイパスフィルタである。出力処理部９４は、遷移域においてそのコーナー周波数より低い周波数成分を周波数の減少とともに漸減させる。出力処理部９４によるハイパスフィルタのコーナー周波数は、脈波情報検出帯域よりも高い周波数であれば特に限定されない。
［５−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置７の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２７へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置１７へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
（入力処理）
図４２に示すフローチャートに従って、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２７へ入力される場合の検体情報処理装置７の動作を説明する。
検体情報処理装置７では、図４２に示すように、まず、検体情報検出ユニット３２が、Ｒヘッドホンユニット３５におけるセンサ２１２によって脈動性信号を検出する（ステップＳ３１）。検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号は、接続部５７に入力される。このとき、接続部５７に入力される信号は、センサ２１２の電磁変換系、空気漏れ、または検体情報検出ユニット３２がＤＳＰを備える場合にはその特性に起因した周波数特性を示すものとなっている。
接続部５３に入力された脈動性信号は、入力処理部９７に入力される。入力処理部９７は、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるＬＰＦを施す（ステップＳ３２）。このときの信号は、ＬＰＦにより、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。入力処理部９７により処理された信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。
ゲイン切り替え部９５では、入力処理部９７で処理された信号に対してレベル調整処理を施して、信号のレベルを調整する（ステップＳ３３）。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
周波数特性補償部９６では、ゲイン切り替え部９５で処理された信号に対して波形等化処理を施す（ステップＳ３４）。このとき信号は、波形等化処理により脈波検出帯域の周波数応答が補償されて、速度脈波となっている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＦＥＴ７２を介して、第一プラグ６２のマイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２７に入力される（ステップＳ３５）。
情報処理装置２７に入力された信号は、ＡＤ変換部８９に入力されて、ＡＤ変換部８９によりデジタル信号に変換される（ステップＳ３６）。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部９０に入力される。
周波数補正処理部９０は、ＡＤ変換部８９により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す（ステップＳ３７）。周波数補正処理部９０に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。また、これらの信号はいずれも、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。
（出力処理）
デジタル形式の右耳用の音信号は、音源９２から出力処理部９４に入力される。出力処理部９４は、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理（ＨＰＦ）を施す。出力処理部９４により処理された右耳用の音信号は、ＤＡ変換部９１に入力される。ＤＡ変換部９１により、出力処理部９４により処理された右耳用の音信号は、アナログ形式の音信号に変換される。
出力処理部９４及びＤＡ変換部９１により処理された右耳用の音信号は、第一ジャック８１のＲヘッドホン端子８５に入力されて、第１プラグ６２を介して検体情報検出装置１７に出力される。検体情報検出装置１７に出力された右耳用の音信号は、Ｒヘッドホンユニット３５に入力される。このとき、音源９２の右耳用の音信号の脈波情報検出帯域より高い周波数成分からなる音が、Ｒヘッドホンユニット３５のヘッドホン（スピーカー）としてのセンサ２１２から出力される。
デジタル形式の左耳用の音信号は、音源９２からのＤＡ変換部９１に入力される。ＤＡ変換部９１により、左耳用の音信号はアナログ形式の音信号に変換される。ＤＡ変換部９１により処理された左耳用の音信号は、第一ジャック８１のＬヘッドホン端子７３に入力されて、第１プラグ６２を介して検体情報検出装置１７に出力される。
検体情報検出装置１７に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力され、音源９２の左耳用の音信号に対応する音が、Ｌヘッドホンユニット３７のヘッドホン（スピーカー）から出力される。
（脈波の検出）
本実施形態に係る検体情報処理装置７は上述したように構成されており、出力処理部９４によりＨＰＦを受けた音信号がセンサ２１２に出力されて、センサ２１２からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、センサ２１２により検出された脈動性信号は、入力処理部９７によりＬＰＦを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として情報処理装置２７に入力される。
本実施形態に係る検体情報処理装置７によれば、外耳１０７に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
［５−５．第三実施形態に係る検体情報処理装置の効果］
第三実施形態に係る検体情報処理装置７によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第三実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７によれば、ゲイン切り替え部９５により、検体情報検出ユニット３２から出力された信号が飽和する場合に信号を減衰させる。これにより、検体情報検出ユニット３２によって検出される信号のレベルが変化したとしても、自動的にゲインを切り替えて、信号レベルが調整された適切な信号を出力することができる。
さらに、第三実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７によれば、波形等化処理部２７１によって波形等化処理を行うことで、センサ２１２により検出されて検体情報検出ユニット３２から出力された信号が示す、脈波情報検出帯域の周波数応答を補償することができる。これにより、センサ２１２の電磁変換系、空洞１０９の空気漏れ、もしくは検体情報検出ユニット３２が備えるＤＳＰに起因する、微分応答または積分応答のいずれか、またはこれらがあわさった周波数応答を補償することができる。また、波形等化処理部２７１によって、脈動性信号を、微分要素または積分要素が加わっていない速度脈波信号または加速度脈波信号として得ることが出来る。
また、周波数特性補償部９６において、波形等化処理部２７１により波形等化処理を行うとともに、波形判定部２７２により波形比較処理を施す。これにより、周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３２から出力された信号について、基準となる波形と同様のパターンを示すように周波数応答が補償された脈動性信号を得ることができる。また、波形判定部２７２では、入力された脈波をクロックで分割して正規化した時間において、同数のクロックで分割した基準となる波形と比較する。これにより、検体情報検出ユニット３２から出力された信号の波形の時間軸が揺らいだ際にも、同じタイミングにより脈波の信号の強度が示すパターンを比較することができる。
さらに、本実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７によれば、入力処理部９７により、センサ２１２により検出された検出信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるＬＰＦ処理を施す。また、出力処理部９４により、検体情報検出装置１７に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す。これにより、検体情報処理装置７は、センサ２１２がスピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができることで、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定することができる。
また、第三実施形態に係る検体情報検出装置１７及び検体情報処理装置７によれば、接続部５７が第一プラグ６２を有し、情報処理装置２７は第一プラグ６２が接続される第一ジャック８１を有し、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び波形等化処理部２７１により処理された信号が、第一ジャック８１を介して情報処理装置２７に入力される。このため、情報処理装置２７に脈動性信号以外の情報、例えば音声信号を入力する際には、第一ジャック８１に接続される検体情報検出装置１７を取り外し、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び波形等化処理部２７１を有さない通常のヘッドホンマイクを接続すればよい。
［６．第三実施形態の変形例］
本発明の第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置８は、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置７、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置７、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第三実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
本変形例に係る検体情報処理装置８は、図４３に示すように、検体情報検出装置１８と、情報処理装置２７とを備えて構成されている。ここで、第三実施形態に係る検体情報処理装置７では、検体情報検出ユニット３２が接続部５７と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置８では、検体情報検出ユニット３３が第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して接続部５８と接続されている点で相違している。
［６−１．検体情報処理装置の構成］
本変形例に係る検体情報処理装置８、検体情報検出装置１８、及び情報処理装置２７の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図４３は、本変形例に係る検体情報処理装置８の構成を模式的に表わしたものである。
［６−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１８は、図４３に示すように、検体情報検出ユニット３３と、接続部５８とを備えて構成されている。接続部５８のことをインターフェース装置５８ともいう。
＜検体情報検出ユニット＞
本変形例に係る検体情報検出ユニット３３は、上述の第一実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット３３と同様に構成されている。
＜接続部＞
本変形例に係る接続部５８は、第二ジャック７３、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６、電源７１、ＦＥＴ７２、並びに第一プラグ６２を備えている。以下、接続部５８の構成について、図４３を参照して説明する。
接続部５８は、第二ジャック７３に検体情報検出ユニット３３の第二プラグ４２が挿入されることで、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して、検体情報検出ユニット３３と、接続部５８とを接続している。また、接続部５８は、第一プラグ６２を情報処理装置２７の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１８と、情報処理装置２７とを接続している。接続部５８は、スマートフォン２７のジャック（第一ジャック８１）に挿入されるとともに、接続部５８の第二ジャック７３にヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３３が挿入されることで、検体情報検出ユニット３３とスマートフォン２７とに介挿されるアダプタを構成する。
（第二ジャック）
本変形例に係る第二ジャック７３は、第一実施形態の変形例に係る第二ジャック７３と同様に構成されている。
（入力処理部）
本変形例に係る入力処理部９７は、検体情報検出ユニット３３により検出された検出信号が、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して入力される以外は、第三実施形態に係る入力処理部９７と同様に構成されている。
（ゲイン切り替え部）
本変形例に係るゲイン切り替え部９５は、検体情報検出ユニット３３により検出された検出信号が、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して入力される以外は、第三実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。
（周波数特性補償部）
本変形例に係る周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３３により検出された検出信号が、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して入力される以外は、第三実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。
［６−１−２．情報処理装置の構成］
本変形例に係る情報処理装置２７（スマートフォン２７）は、第三実施形態に係る情報処理装置２７と同様に構成されている。
［６−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置８を機能的に表すとき、検体情報処理装置８は、図４３に示すように、検体情報検出装置１８及び情報処理装置２７を備えている。検体情報検出装置１８は、検体情報検出ユニット３３と、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６を有する接続部５８とを備えている。本変形例に係る情報処理装置２７は、第三実施形態に係る情報処理装置２７と同様に構成されている。
本変形例に係る情報処理装置２７では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６は、接続部５８に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（接続部の機能構成）
接続部５８の回路構成は、図４３により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４と接続される。Ｒヘッドホン端子４４は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６と接続される。Ｒヘッドホン端子７６が、接続部５８の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と、入力処理部９７とに接続されることで、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、Ｒヘッドホン端子６５と、入力処理部９７とに接続される。
ゲイン切り替え部９５は、その電源７１と接続される。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６は、順に接続されている。周波数特性補償部９６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、周波数特性補償部９６によって処理された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５８の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）は、グランド線４１と接続するグランド端子７５からグランド端子６４への配線に合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ、音源９２からの音信号が入力されるとともに、センサ２１２で検出された信号が、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６に入力され、さらに情報処理装置２７に入力される。すなわち、センサ２１２はスピーカーとしてもマイクロホンとしても同時に機能する。このとき、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６により処理された信号は、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２７のＡＤ変換部８９に入力される。
このようにして、検体情報検出装置１８は、センサ２１２により検出され、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６により処理された信号を、情報処理装置２７に出力する。
［６−３．周波数特性と信号処理］
本変形例の検体情報検出装置１８及び検体情報処理装置８における、検体情報検出ユニット３３から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。また、入力処理部９７で行われるＬＰＦと、出力処理部９４で行われるＨＰＦとの関係は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様である。
［６−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置８の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２７へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置１８へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
（入力処理）
検体情報処理装置８における入力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７では、検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号が、入力処理部９７に入力されるのに対して、検体情報処理装置８では、検体情報検出ユニット３３により検出された脈動性信号が、Ｒヘッドホン端子４４及びＲヘッドホン端子７６を介して入力処理部９７に入力される以外は、検体情報処理装置７における入力処理と同様になっている。
（出力処理）
検体情報処理装置８における右耳用の音信号の出力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７では、検体情報検出装置１７に出力された右耳用の音信号は、Ｒヘッドホンユニット３５に入力されるのに対して、検体情報処理装置８では、検体情報検出装置１８に出力された右耳用の音信号が、Ｒヘッドホン端子７６及びＲヘッドホン端子４４を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力される以外は、検体情報処理装置７における入力処理と同様になっている。
また、検体情報処理装置８における左耳用の音信号の出力処理は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７では、検体情報検出装置１７に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力されるのに対して、検体情報処理装置８では、検体情報検出装置１８に出力された左耳用の音信号が、Ｌヘッドホン端子７７及びＬヘッドホン端子４５を介して、Ｌヘッドホンユニット３７に入力される以外は、検体情報処理装置７における入力処理と同様になっている。
（脈波の検出）
本変形例に係る検体情報処理装置８は上述したように構成されており、出力処理部９４によりＨＰＦを受けた音信号がセンサ２１２に出力されて、センサ２１２からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、センサ２１２により検出された脈動性信号は、入力処理部９７によりＬＰＦを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として情報処理装置２７に入力される。
本変形例に係る検体情報処理装置８によれば、第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様に、外耳１０７に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
［６−５．第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果］
第三実施形態の変形例に係る検体情報処理装置８によれば、前記第三実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第三実施形態の変形例に係る検体情報検出装置１８及び検体情報処理装置８によれば、接続部５８（インターフェース装置５８）が入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び波形等化処理部２７１を有するとともに、インターフェース装置５８により、検体情報検出ユニット３３と情報処理装置２７（スマートフォン２７）とを接続することができる。このため、インターフェース装置５８に接続される検体情報検出ユニット３３は特に制限されず、第二プラグ４２を有し検出された信号を入力可能なヘッドホンであれば第二ジャック７３に接続して用いることができる。このとき、インターフェース装置５８を介して、ＬＰＦ、レベル調整処理、及び波形等化処理を施した信号を入力することができる。
［７．第四実施形態］
本発明の第四実施形態に係る検体情報処理装置９は、一部の構成が上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様に構成されており、上述の第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する
第四実施形態に係る検体情報処理装置９は、図４４に示すように、検体情報検出装置１９と、情報処理装置２９とを備えて構成されている。ここで、第三実施形態に係る検体情報処理装置７では、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、並びに波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６が接続部５７に備えられていたのに対し、本実施形態に係る検体情報処理装置９では、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６が情報処理装置２９に備えられている点で相違している。
［７−１．検体情報処理装置の構成］
本実施形態に係る検体情報処理装置９、検体情報検出装置１９、及び情報処理装置２９の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図４４は、本実施形態に係る検体情報処理装置９の構成を模式的に表わしたものである。
［７−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置１９は、図４４に示すように、検体情報検出ユニット３２と、接続部５９とを備えて構成されている。
＜検体情報検出ユニット＞
本実施形態に係る検体情報検出ユニット３２は、上述の第一実施形態に係る検体情報検出ユニット３２と同様に構成されている。
図４４に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５９の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と、第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３に接続されるＦＥＴ７２とに接続している。
＜接続部＞
本実施形態に係る接続部５９は、図４４に示すように、ＦＥＴ７２、及び第一プラグ６２を備えている。
接続部５９は、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置１９と、情報処理装置２９とを接続している。接続部５９は、スマートフォン２９のジャック（第一ジャック８１）に挿入される、ヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３２のプラグ部分を構成する。
［７−１−２．情報処理装置の構成］
情報処理装置２９の構成について、図４４を参照して説明する。
本実施形態に係る情報処理装置２９（スマートフォン２９）は、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、並びに波形等化処理部２７１及び波形判定部２７２を有する周波数特性補償部９６をさらに備えている以外は、第三実施形態に係る情報処理装置２７と同様に構成されている。
すなわち、情報処理装置２９は、図４４に示すように、第一ジャック８１、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、音源９２、及び出力処理部９４を備えて構成されている。
（入力処理部）
本実施形態に係る入力処理部９７は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係る入力処理部９７と同様に構成されている。入力処理部９７により処理された信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。
（ゲイン切り替え部）
本実施形態に係るゲイン切り替え部９５は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
（周波数特性補償部）
本実施形態に係る周波数特性補償部９６は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＡＤ変換部８９に入力される。
［７−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置９を機能的に表すとき、検体情報処理装置９は、図４４に示すように、検体情報検出装置１９及び情報処理装置２９を備えている。検体情報検出装置１９は、検体情報検出ユニット３２と、接続部５９とを備えている。情報処理装置２９は、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６、ＡＤ変換部８９、周波数補正処理部９０、ＤＡ変換部９１、音源９２、及び出力処理部９４を備えている。
本実施形態に係る情報処理装置２９としてのスマートフォン２９には、信号処理用のアプリケーションソフトがダウンロードされており、このアプリケーションソフトを起動させることで、スマートフォン２９によって信号処理を行うことができる。
本実施形態に係る情報処理装置２９では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６はスマートフォン２９に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（入力処理部）
本実施形態に係る入力処理部９７の機能構成は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係る入力処理部９７と同様に構成されている。
（ゲイン切り替え部）
本実施形態に係るゲイン切り替え部９５の機能構成は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係るゲイン切り替え部９５と同様に構成されている。
（周波数特性補償部）
本実施形態に係る周波数特性補償部９６の機能構成は、情報処理装置２９に備えられている以外は、第三実施形態に係る周波数特性補償部９６と同様に構成されている。
（接続部の機能構成）
接続部５９の回路構成は、図４４により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、接続部５９の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と接続しているともに、第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３に接続されるＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）と接続している。
信号線３６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、センサ２１２により検出された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部５９の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ、音源９２からの音信号が入力されるとともに、センサ２１２で検出された信号が、情報処理装置２９に入力される。すなわち、センサ２１２はスピーカーとしてもマイクロホンとしても同時に機能する。このとき、センサ２１２で検出された信号は、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２９の入力処理部９７に入力される。
このようにして、検体情報検出装置１９は、センサ２１２により検出された検出信号を、情報処理装置２９に出力する。
［７−３．周波数特性と信号処理］
本実施形態に係る検体情報検出装置１９及び検体情報処理装置９における、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。また、入力処理部９７で行われるＬＰＦと、出力処理部９４で行われるＨＰＦとの関係は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様である。
［７−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置９の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２９へ入力される入力処理について説明する。なお、音源９２からの信号が検体情報検出装置１９へ出力される出力処理については、第三実施形態に係る検体情報処理装置７における出力処理と同様の処理となっている。
（入力処理）
図４５に示すフローチャートに従って、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２９へ入力される場合の検体情報処理装置９の動作を説明する。
検体情報処理装置９では、図４５に示すように、まず、検体情報検出ユニット３２が、Ｒヘッドホンユニット３５におけるセンサ２１２によって脈動性信号を検出する（ステップＳ４１）。検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号は、接続部５９に入力される。このとき、接続部５９に入力される信号は、センサ２１２の電磁変換系、空気漏れ、または検体情報検出ユニット３２がＤＳＰを備える場合にはその特性に起因した周波数特性を示すものとなっている。
接続部５３に入力された脈動性信号は、ＦＥＴ７２を介して、第一プラグ６２のマイク端子６３に入力され、さらに、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２９に入力される（ステップＳ４２）。
情報処理装置２９に入力された脈動性信号は、入力処理部９７に入力される。入力処理部９７は、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるＬＰＦを施す（ステップＳ４３）。このときの信号は、ＬＰＦにより、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。入力処理部９７により処理された信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。
ゲイン切り替え部９５では、入力処理部９７により処理された信号に対してレベル調整処理を施して、信号のレベルを調整する（ステップＳ４４）。ゲイン切り替え部９５により処理された信号は、周波数特性補償部９６に入力される。
周波数特性補償部９６では、ゲイン切り替え部９５により処理された信号に対して波形等化処理を施す（ステップＳ４５）。このとき信号は、波形等化処理により脈波検出帯域の周波数応答が補償されて、速度脈波となっている。周波数特性補償部９６により処理された信号は、ＡＤ変換部８９に入力されて、ＡＤ変換部８９によりデジタル信号に変換される（ステップＳ４６）。デジタル信号に変換された信号は、周波数補正処理部９０に入力される。
周波数補正処理部９０は、ＡＤ変換部８９により変換された信号に対して、周波数補正処理を施し、脈動性容積信号、脈動性速度信号、及び脈動性加速度信号のうちの一つの信号を取り出す（ステップＳ４７）。周波数補正処理部９０に入力される信号は速度脈波であるから、積分動作を行うことで容積脈波を得て、微分動作を行うことで加速度脈波を得て、増幅動作を行うことで速度脈波を得る。また、これらの信号はいずれも、脈波情報検出帯域の周波数成分からなるものとなっている。
（脈波の検出）
本実施形態に係る検体情報処理装置９は上述したように構成されており、出力処理部９４によりＨＰＦを受けた音信号がセンサ２１２に出力されて、センサ２１２からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、センサ２１２により検出された脈動性信号は情報処理装置２９に入力され、入力処理部９７によりＬＰＦを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として得られる。
本実施形態に係る検体情報処理装置９によれば、第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様に、外耳１０７に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
［７−５．第四実施形態に係る検体情報処理装置の効果］
第四実施形態に係る検体情報処理装置９によれば、前記第一実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第四実施形態に係る情報処理装置２９及び検体情報処理装置９によれば、ゲイン切り替え部９５により、検体情報検出ユニット３２から出力された信号が飽和する場合に信号を減衰させる。これにより、検体情報検出ユニット３２によって検出される信号のレベルが変化したとしても、自動的にゲインを切り替えて、信号レベルが調整された適切な信号を得ることができる。
さらに、第四実施形態に係る情報処理装置２９及び検体情報処理装置９によれば、波形等化処理部２７１によって波形等化処理を行うことで、センサ２１２により検出されて検体情報検出ユニット３２から出力された信号が示す、脈波情報検出帯域の周波数応答を補償することができる。これにより、センサ２１２の電磁変換系、空洞１０９の空気漏れ、もしくは検体情報検出ユニット３２が備えるＤＳＰに起因する、微分応答または積分応答のいずれか、またはこれらがあわさった周波数応答を補償することができる。また、波形等化処理部２７１によって、脈動性信号を、微分要素または積分要素が加わっていない速度脈波信号または加速度脈波信号として得ることができる。
また、周波数特性補償部９６において、波形等化処理部２７１により波形等化処理を行うとともに、波形判定部２７２により波形比較処理を施す。これにより、周波数特性補償部９６は、検体情報検出ユニット３２から出力された信号について、基準となる波形と同様のパターンを示すように周波数応答が補償された脈動性信号を得ることができる。また、波形判定部２７２では、入力された脈波をクロックで分割して正規化した時間において、同数のクロックで分割した基準となる波形と比較する。これにより、検体情報検出ユニット３２から出力された信号の波形の時間軸が揺らいだ際にも、同じタイミングにより脈波の信号の強度が示すパターンを比較することができる。
さらに、本実施形態に係る情報処理装置２９及び検体情報処理装置９によれば、入力処理部９７により、検体情報検出装置１９から出力された信号に対して、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させるＬＰＦ処理を施す。また、出力処理部９４により、検体情報検出装置１９に出力する信号に対して、脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる出力処理を施す。これにより、検体情報処理装置９は、センサ２１２がスピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができることで、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定することができる。
［８．第四実施形態の変形例］
本発明の第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置１０は、一部の構成が上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置９、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様に構成されており、上述の第四実施形態に係る検体情報処理装置９、または第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置４と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。以降、第四実施形態の変形例を、単に本変形例とも呼ぶ。
本変形例に係る検体情報処理装置１０は、図４６に示すように、検体情報検出装置２０と、情報処理装置２９とを備えて構成されている。ここで、第四実施形態に係る検体情報処理装置９では、検体情報検出ユニット３２が接続部５９と直接接続されていたのに対し、本変形例に係る検体情報処理装置１０では、検体情報検出ユニット３３が第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して接続部６０と接続されている点で相違している。
［８−１．検体情報処理装置の構成］
本変形例に係る検体情報処理装置１０、検体情報検出装置２０、及び情報処理装置２９の構成、並びに各部を構成する要素について説明する。図４６は、本変形例に係る検体情報処理装置１０の構成を模式的に表わしたものである。
［８−１−１．検体情報検出装置の構成］
検体情報検出装置２０は、図４６に示すように、検体情報検出ユニット３３と、接続部６０とを備えて構成されている。接続部６０のことをインターフェース装置６０ともいう。
＜検体情報検出ユニット＞
本変形例に係る検体情報検出ユニット３３は、上述の第一実施形態の変形例に係る検体情報検出ユニット３３と同様に構成されている。
＜接続部＞
本変形例に係る接続部６０は、第二ジャック７３、ＦＥＴ７２、及び第一プラグ６２を備えている。以下、接続部６０の構成について、図４６を参照して説明する。
接続部６０は、第二ジャック７３に検体情報検出ユニット３３の第二プラグ４２が挿入されることで、第二プラグ４２及び第二ジャック７３を介して、検体情報検出ユニット３３と、接続部６０とを接続している。また、接続部６０は、第一プラグ６２を情報処理装置２９の第一ジャック８１に挿入することで、第一プラグ６２及び第一ジャック８１を介して、検体情報検出装置２０と、情報処理装置２９とを接続している。接続部６０は、スマートフォン２９のジャック（第一ジャック８１）に挿入されるとともに、接続部６０の第二ジャック７３にヘッドホンとしての検体情報検出ユニット３３が挿入されることで、検体情報検出ユニット３３とスマートフォン２９とに介挿されるアダプタを構成する。
（第二ジャック）
本変形例に係る第二ジャック７３は、第一実施形態の変形例に係る第二ジャック７３と同様に構成されている。
［８−１−２．情報処理装置の構成］
本変形例に係る情報処理装置２９（スマートフォン２９）は、第四実施形態に係る情報処理装置２９と同様に構成されている。
［８−２．検体情報処理装置の機能構成］
検体情報処理装置１０を機能的に表すとき、検体情報処理装置１０は、図４６に示すように、検体情報検出装置２０及び情報処理装置２９を備えている。検体情報検出装置２０は、検体情報検出ユニット３３と、接続部６０とを備えている。本変形例に係る情報処理装置２９は、第四実施形態に係る情報処理装置２９と同様に構成されている。
本変形例に係る情報処理装置２９では、周波数補正処理部９０は、上述したアプリケーションソフトがメモリ上に展開されてＣＰＵにより実行されることで、周波数補正処理手段として機能する。また、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６はスマートフォン２９に内蔵されるアナログ回路により処理がなされる。
（接続部の機能構成）
接続部６０の回路構成は、図４６により示される。
Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、第二プラグ４２のＲヘッドホン端子４４と接続される。Ｒヘッドホン端子４４は、第二ジャック７３のＲヘッドホン端子７６と接続される。Ｒヘッドホン端子７６が、接続部６０の第一プラグ６２に設けられたＲヘッドホン端子６５と、ＦＥＴ７２とに接続されることで、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６は、Ｒヘッドホン端子６５と、ＦＥＴ７２とに接続される。
信号線３６が、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続されることで、センサ２１２により検出された信号は、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に入力される。ＦＥＴ７２のドレイン端子（Ｄ）は、接続部６０の第一プラグ６２に設けられたマイク端子６３と接続する。ＦＥＴ７２のソース端子（Ｓ）はグランド線４１と合流して、第一プラグ６２に設けられたグランド端子６４と接続する。
上述した回路構成により、Ｒヘッドホンユニット３５のセンサ２１２へ、音源９２からの音信号が入力されるとともに、センサ２１２で検出された信号が、情報処理装置２９に入力される。すなわち、センサ２１２はスピーカーとしてもマイクロホンとしても同時に機能する。このとき、センサ２１２で検出された信号は、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して、情報処理装置２９の入力処理部９７に入力される。
このようにして、検体情報検出装置２０は、センサ２１２により検出された信号を、情報処理装置２９に出力する。
［８−３．周波数特性と信号処理］
本変形例の検体情報検出装置２０及び検体情報処理装置１０における、検体情報検出ユニット３３から出力される脈動性信号が信号特性に受ける影響と信号処理との関係は、上述した第一実施形態に係る検体情報検出装置１３及び検体情報処理装置３と同様である。また、入力処理部９７で行われるＬＰＦと、出力処理部９４で行われるＨＰＦとの関係は、第三実施形態に係る検体情報処理装置７と同様である。
［８−４．検体情報処理装置の動作］
検体情報処理装置１０の動作を、センサ２１２から検出された信号が情報処理装置２９へ入力される入力処理と、音源９２からの信号が検体情報検出装置２０へ出力される出力処理とについてそれぞれ説明する。
（入力処理）
検体情報処理装置１０における入力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置９では、検体情報検出ユニット３２により検出された脈動性信号が、ＦＥＴ７２に入力されるのに対して、検体情報処理装置１０では、検体情報検出ユニット３３により検出された脈動性信号が、Ｒヘッドホン端子４４及びＲヘッドホン端子７６を介してＦＥＴ７２に入力される以外は、検体情報処理装置９における入力処理と同様になっている。
（出力処理）
検体情報処理装置１０における右耳用の音信号の出力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置９では、検体情報検出装置１９に出力された右耳用の音信号は、Ｒヘッドホンユニット３５に入力されるのに対して、検体情報処理装置１０では、検体情報検出装置２０に出力された右耳用の音信号が、Ｒヘッドホン端子７６及びＲヘッドホン端子４４を介して、Ｒヘッドホンユニット３５に入力される以外は、検体情報処理装置９における入力処理と同様になっている。
また、検体情報処理装置１０における左耳用の音信号の出力処理は、第四実施形態に係る検体情報処理装置９では、検体情報検出装置１９に出力された左耳用の音信号は、Ｌヘッドホンユニット３７に入力されるのに対して、検体情報処理装置１０では、検体情報検出装置２０に出力された左耳用の音信号が、Ｌヘッドホン端子７７及びＬヘッドホン端子４５を介して、Ｌヘッドホンユニット３７に入力される以外は、検体情報処理装置９における入力処理と同様になっている。
（脈波の検出）
本変形例に係る検体情報処理装置１０は上述したように構成されており、出力処理部９４によりＨＰＦを受けた音信号がセンサ２１２に出力されて、センサ２１２からは脈波情報検出帯域の周波数成分が減衰された音が出力される。また、センサ２１２により検出された脈動性信号は情報処理装置２９に入力され、入力処理部９７によりＬＰＦを受けて脈波情報検出帯域の周波数成分からなる信号として得られる。
本変形例に係る検体情報処理装置１０によれば、第四実施形態に係る検体情報処理装置９と同様に、外耳１０７に装着したＲヘッドホンユニット３５のセンサ２１２が、スピーカーとして音を発するとともに、同時にマイクロホンとして脈波を検出ことができる。この場合、検体１０１が、例えば音楽を聴きながら、常時脈波を測定するのに適している。
［８−５．第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置の効果］
第四実施形態の変形例に係る検体情報処理装置１０によれば、前記第四実施形態で得られる効果に加えて、以下に記載の効果を奏する。
第四実施形態の変形例に係る情報処理装置２９及び検体情報処理装置１０によれば、接続部６０（インターフェース装置６０）により、検体情報検出ユニット３３と情報処理装置２９（スマートフォン２９）とを接続することができる。このため、接続部６０に接続される検体情報検出ユニット３３は特に制限されず、第二プラグ４２を有し検出された信号を入力可能なヘッドホンであれば第二ジャック７３に接続して用いることができる。
［９．その他］
［９−１．装置の構成について］
上記の実施形態においては、Ｒヘッドホンユニット３５に設けられたセンサ２１２により、血管の脈動性信号を検出する場合について説明したが、Ｌヘッドホンユニット３７に設けられたセンサ２１２により、血管の脈動性信号を検出してもよい。
上記の実施形態においては、プラグの根元から先端へ、マイク端子６３、グランド端子６４、Ｒヘッドホン端子６５、及びＬヘッドホン端子６６を順に有する第一プラグ６２、及びプラグの根元から先端へ、グランド端子４３、Ｒヘッドホン端子４４、及びＬヘッドホン端子４５を順に有する第二プラグ４２を例に挙げて説明したが、プラグの構成はこれらに限定されず、第一プラグ６２及び第二プラグ４２の端子の順序は任意である。また、第一ジャック８１及び第二ジャック７３についても、第一プラグ６２及び第二プラグ４２の端子の順序と適合するものであれば任意である。
上記の実施形態においては、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７を備える検体情報検出ユニット３１，３２を備える構成について説明したが、Ｒヘッドホンユニット３５又はＬヘッドホンユニット３７のいずれか１方のヘッドホンユニットを備え、いずれか一方のヘッドホンユニットのセンサ２１２により、血管の脈動性信号を検出してもよい。
上記の実施形態においては、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７に対応する音源９２がステレオである場合について説明したが、音源９２が、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７に同じ音信号を出力するモノラルであってもよい。
上記の実施形態においては、音源９２から音信号が出力される構成について説明したが、音源９２としては、例えばスマートフォンに保存される音楽のデータであってもよく、または通話による受話音声を音源９２としてもよい。
上記の実施形態においては、接続部５３〜６０が第一プラグ６２を備え、検体情報検出装置１３〜２０と、情報処理装置２３，２５，２７，２９とが、プラグとジャックにより接続されて信号を入出力する構成について説明したが、センサ２１２から、情報処理装置２３，２５，２７，２９への信号の入出力はこれらに限定されない。例えば、センサ２１２と、情報処理装置２３，２５，２７，２９とを、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格のコネクタ及びケーブルを介して接続してもよい。または、Ｗｉｆｉ（登録商標）又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）を利用した無線通信によって、センサ２１２から、情報処理装置２３，２５，２７，２９への信号の入出力を行ってもよい。
また、上記の実施形態では、情報処理装置２３，２５，２７，２９としてスマートフォンを例示したが、情報処理装置はこれに限るものではない。例えば、タブレット型の端末（タブレットＰＣ）、デスクトップパソコン、ノートパソコン等、またはその他の測定機器、表示機器にも適用できる。
［９−２．信号処理について］
上記の実施形態及び変形例においては、入力処理部９７、ゲイン切り替え部９５、及び周波数特性補償部９６による処理をアナログ回路による処理について説明したが、デジタル回路、例えばデジタルシグナルプロセッサ（以下、「ＤＳＰ」ともいう）を含む回路とアナログ回路とを組み合わせたり、演算処理装置（ＣＰＵ）やＤＳＰを組み合わせたりして、このデジタル回路を含む回路により信号を処理する構成としてもよい。または、情報処理装置２３，２５，２７，２９が備えるメモリ上に信号処理用のアプリケーションソフトが展開されてＣＰＵにより実行されることで、入力処理手段、ゲイン切り替え手段、及び周波数特性補償手段として機能するようにしてもよい。
また、上記の第一実施形態においては、接続部５３の回路構成について、図１、図４７（ａ）により示されるように、周波数特性補償部９６がＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）に接続される構成について説明したが、図４７（ｂ）に示すように、周波数特性補償部９６がコンデンサ７９を介して第一プラグ６２のマイク端子６３に接続される構成にしてもよい。または、図４７（ｃ）に示すように、直流結合が可能であれば、周波数特性補償部９６がマイク端子６３に直接接続される構成にしてもよい。
また、上述した接続部５３の回路構成についての図４７（ｂ）、図４７（ｃ）についての変形例は、接続部５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０に適用してもよい。すなわち、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６と、第一プラグ６２のマイク端子６３との接続は、図４７（ａ）により示されるように、ＦＥＴ７２のゲート端子（Ｇ）とドレイン端子（Ｄ）を介して接続してもよい。または、図４７（ｂ）により示されるように、コンデンサ７９を介して接続してもよい。または、図４７（ｃ）により示されるように、直接接続してもよい。
また、上記の実施形態及び変形例においては、情報処理装置２３，２５，２７，２９によって信号の処理の一部を行う構成について説明したが、入力された信号をＡＤ変換部８９によりデジタル信号に変換した後、他の情報処理装置によって信号処理を行ってもよい。例えば入力された信号情報を記録媒体に保存して、その記録媒体により他の情報処理装置に信号情報を写してもよく、入力された信号情報を無線又は有線により他の情報処理装置に信号情報を送ってもよい。
上記の実施形態及び変形例においては、接続部５３〜６０または情報処理装置２３，２５，２７，２９が、ゲイン切り替え部９５と周波数特性補償部９６とを共に備え、順に処理を行う構成について説明した。ゲイン切り替え部９５と周波数特性補償部９６とは、接続部５３〜６０と情報処理装置２３，２５，２７，２９とのいずれかが備えていればよい。例えば、接続部５３〜６０に備えられたゲイン切り替え部９５によりレベル調整処理を行い、情報処理装置２３，２５，２７，２９に備えられた周波数特性補償部９６により波形等化処理及び波形比較処理を行うようにしてもよい。ただし、この場合、ＰＬＬ２６３からのクロック信号を、波形判定部２７２に送信するよう構成されていることが好ましい。
［９−３．波形等化処理について］
上記の実施形態及び変形例の波形等化処理においては、図１１を参照して、波形等化処理部２７１が、積分型の位相補償を行い、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に加わった微分応答の補償を行って、速度脈波として出力する場合について説明した。波形等化処理はこれに限定されず、波形等化処理部２７１が、微分型の位相補償を行い、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に加わった積分応答の補償を行ってもよい。この場合、脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させて、脈波情報検出帯域の周波数成分のゲインを周波数の減少とともに漸減させて、脈波情報検出帯域より低い周波数成分のゲインを減衰させる、微分型の位相補償を行えばよい。
または、波形等化処理部２７１が、脈動性信号に加わった微分要素または積分要素を除く程度の位相補償を行い、検体情報検出ユニット３２から出力された脈動性信号に加わった微分要素または積分要素の補償を行ってもよい。この場合、積分型または微分型の位相補償において、ブースト量を抑えたものとすればよい。
または、波形判定部２７２によって判定の基準となる波形を加速度脈波として、これと波形等化処理部２７１により位相補償された波形とを比較して、位相補償の周波数特性が適正になるまで繰り返し位相補償と判定とを行ってもよい。
例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、オンイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分応答が合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、加速度応答の脈波（加速度脈波）として出力される。このとき、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答、またはオンイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分応答が安定な微分応答となっていない場合には、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、完全な加速度脈波となっていない。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を加速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、微分要素または積分要素を除く程度の位相補償を行うことで、周波数応答が補償された加速度脈波として得ることができる。
また例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、カナル型のインイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分要素が合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、速度応答の脈波（速度脈波）に微分要素が加わった脈波として出力される。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を加速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、半微分型の位相補償を行うことで、空気漏れによる微分要素が補償された加速度脈波として得ることができる。
また例えば、例えば、センサ２１２の電磁系に起因する微分応答と、オンイヤータイプのヘッドホンの空気漏れによる微分応答と、検体情報検出ユニット３２のＤＳＰによるブースト（積分要素）とが合わさることで、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号は、加速度応答の脈波（加速度脈波）に積分要素が加わった脈波として出力される。このような脈動性信号に対して、周波数特性補償部９６では、判定の基準となる波形を加速度脈波として、検体情報検出ユニット３２から出力される脈動性信号につき、半微分型の位相補償を行うことで、ＤＳＰによる積分要素が補償された加速度脈波として得ることができる。
上記の実施形態及び変形例のゲイン切り替え部９５及び周波数特性補償部９６においては、ＰＬＬ２６３が１２８のクロックを出力する場合について説明したが、クロックはこれに限定されず適宜変更してもよい。例えば、クロックを２５６、５１２、または１０２４としてもよい。このとき、クロックが多いほど、ＰＬＬの特性を決めるループゲインがその分低下することになるためにいわゆるロックレンジが小さくなる傾向にあるが、波形判定の精度が高くなる点からは好ましい。また、クロックが小さいほど、ＰＬＬを構成する要素の一つであるＶＣＯ（電圧制御発振器）を低周波において安定に発振させるよう制御が必要となる傾向にあるが、ループゲインの低下はない点からは好ましい。
上記の実施形態及び変形例では、ロック検出部２６４が入力された位相差信号の大きさを所定の設定値と比較して、ＰＬＬ２６３が脈動性信号をロックしたかどうかを検出する場合について説明したが、ロックしたかどうかの検出は上記構成に限定されない。例えばＰＬＬを構成する位相比較器の二つの信号入力が所定のシーケンスに従っているときに、ロックしていると判定してもよい。また、上記二つの信号が所定のシーケンスに従っていない時に、ロックしていないと判定してもよい。
［９−４．両耳で脈動性信号を検出する場合について］
上記の実施形態では、検体情報検出ユニット３２，３３のＲヘッドホンユニット３５におけるセンサ２１２によって脈動性信号を検出する場合について説明した。脈動性信号の検出は、Ｒヘッドホンユニット３５に限られず、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７によって検出した信号の両方を用いて信号処理を行ってもよい。
図４８は、検体情報検出ユニット３２がカナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの場合に、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７によってそれぞれ検出した信号を重ね合わせて表示した波形を表す図である。ここでは、Ｒヘッドホンユニット３５によって検出された信号の波形を実線で、Ｒヘッドホンユニット３５によって検出された信号の波形を破線で示している。図４８に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とは、同様の波形を示すことが分かる。中でも、負の値を示すピーク部分はおおむね一致している。
図４９は、図４８に示した波形について、負の値を示すピーク部分の一部を拡大して示すものである。図４９では、図４８と同様に、Ｒヘッドホンユニット３５によって検出された信号の波形を実線で、Ｒヘッドホンユニット３５によって検出された信号の波形を破線で示している。図４９に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号の波形とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号の波形とは、ピーク位置が約４ｍｓｅｃ程ずれている。これは、心臓から右耳と左耳までの距離がそれぞれ異なることが一因であると考えられる。
Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とでは、約４ｍｓｅｃ程のずれがあるとはいえ、波形全体として考えた場合には大きなずれではないと考えられる。このため、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号と、Ｌヘッドホンユニット３７で得られた信号とを利用して信号処理を行うことで、単独の場合よりも有用な脈波波形を得ることができる。
図５０（ａ）〜（ｃ）は、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算する、加算処理による信号処理の例を説明するための図である。図５０（ａ）は、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号の波形を表し、図５０（ｂ）はＬヘッドホンユニット３７で得られた信号の波形を表す。このような波形を示す、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算した波形を示したのが図５０（ｃ）である。図５０（ｃ）に示すように、信号を加算することで、図５０（ａ）及び図５０（ｂ）に示す波形においてそれぞれ見られていたノイズが軽減されて、加算された信号のＳ／Ｎ比が向上していることが分かる。
外耳１０７を構成する部位において検出される脈動性信号には、様々な要因によりノイズ（外乱）が含まれる。例えば、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７で検出された信号が、信号線３６，３８を介して情報処理装置２２，２３，２５，２７，２９に入力されるまでに、信号線３６，３８が検体１０１の体や衣服等に触れることで、脈動性信号にノイズが発生することがある。また、血管の脈波情報に基づく信号以外の外来の音の信号が、センサ２１２によってノイズとして検出される場合がある。Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算処理することによって、左右のヘッドホンユニットにおいてそれぞれ別に入ってきた信号を軽減することが出来るために有効である。
図５１（ａ）〜（ｃ）は、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを積算する、積算処理による信号処理の例を説明するための図である。図５１（ａ）は、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号の波形を表し、図５１（ｂ）はＬヘッドホンユニット３７で得られた信号の波形を表す。このような波形を示す、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号と、Ｌヘッドホンユニット３７で得られた信号とを積算した波形を示したのが図５１（ｃ）である。図５１（ｃ）に示すように、信号を積算することで、脈波に含まれている信号の振幅に応じて、大きい信号部分が大きくなり、小さい信号部分が小さくなる波形として得られる。
以下に、加算処理を行う検体情報検出装置及び検体情報処理装置の変形例の構成について説明する。また、加算除算処理を行う検体情報検出装置及び検体情報処理装置の変形例の構成についても説明する。
＜加算処理を行う検体情報処理装置の変形例＞
図１を参照して説明した第一実施形態について、加算処理部２４１を備えるようにして、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算する加算処理を行う変形例を説明する。この第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置３ｂは、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
検体情報処理装置３ｂの検体情報検出装置１３ｂでは、図５２に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５３ｂのスイッチ回路６８と接続され、Ｌヘッドホンユニット３７の信号線３８が、接続部５３ｂのスイッチ回路８０と接続される。
Ｌヘッドホンユニット３７は左耳の外耳道に挿入されるヘッドホンユニットであって、Ｒヘッドホンユニット３５と同様に構成されている。
スイッチ回路６８は、信号線３６が、加算処理部２４１と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路８０は、信号線３８が、加算処理部２４１と接続するか、第一プラグ６２のＬヘッドホン端子６６と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。
スイッチ６９は、接続部５３ｂの外部からスイッチ回路６８，８０を操作可能に設けられたスイッチであり、スイッチ６９の操作により、スイッチ回路６８，８０の接続を同時に切り替えられるように構成されている。
加算処理部２４１は、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算する、加算処理を施すものである。加算処理部２４１により処理された信号は、ゲイン切り替え部９５に入力される。
上述した構成により、スイッチ回路６８，８０によって信号線３６，３８が加算処理部２４１と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７におけるそれぞれのセンサ２１２で検出された信号が、加算処理部２４１に入力される。さらに、加算処理部２４１により処理された信号が、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６、ＦＥＴ７２を介して、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２３の信号入力部８７に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。一方、スイッチ回路６８，８０によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続し、信号線３８がＬヘッドホン端子６６と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置１３ｂは、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７におけるそれぞれのセンサ２１２により検出され、加算処理部２４１により加算された信号を、情報処理装置２３に出力する。これにより、ノイズが軽減されて、Ｓ／Ｎ比が向上した信号を出力することができる。
上述した加算処理を行う変形例の説明では、図５２を参照して第一実施形態の変形例について説明したが、検体情報検出ユニット３２，３３により検出された信号について、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算する加算処理を行うものであれば、これに限定されない。例えば、第二実施形態〜第四実施形態及びこれらの変形例、並びに第一実施形態の変形例について、加算処理部２４１を備えるものであっても同様に行うことができる。
＜加算除算処理を行う検体情報処理装置の変形例＞
図１を参照して説明した第一実施形態について、波形乱れ検出部２５１，２５２、加算除算処理部２５３、及びセレクタ２５４を備えるようにして、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とについて加算と除算をする加算除算処理を行う変形例を説明する。この第一実施形態の変形例に係る検体情報処理装置３ｃは、一部の構成が上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様に構成されており、上述の第一実施形態に係る検体情報処理装置３と同様のものについては説明を省略し、同符号を用いて説明する。
検体情報処理装置３ｃの検体情報検出装置１３ｃでは、図５３に示すように、Ｒヘッドホンユニット３５の信号線３６が、接続部５３ｂのスイッチ回路６８と接続され、Ｌヘッドホンユニット３７の信号線３８が、接続部５３ｂのスイッチ回路８０と接続される。
Ｌヘッドホンユニット３７は左耳の外耳道に挿入されるヘッドホンユニットであって、Ｒヘッドホンユニット３５と同様に構成されている。
スイッチ回路６８は、信号線３６が、波形乱れ検出部２５１及びセレクタ２５４の端子２５６と接続するか、第一プラグ６２のＲヘッドホン端子６５と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路６８が、波形乱れ検出部２５１及びセレクタ２５４の端子２５６と接続する側に接続した場合、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号は、波形乱れ検出部２５１とセレクタ２５４の端子２５６にそれぞれ入力される。
スイッチ回路８０は、信号線３８が、波形乱れ検出部２５２及びセレクタ２５４の端子２５７と接続するか、第一プラグ６２のＬヘッドホン端子６６と接続するかを切り替えるスイッチ手段である。スイッチ回路８０が、波形乱れ検出部２５２及びセレクタ２５４の端子２５７と接続する側に接続した場合、Ｌヘッドホンユニット３７で得られた信号は、波形乱れ検出部２５２とセレクタ２５４の端子２５７にそれぞれ入力される。
スイッチ６９は、接続部５３ｃの外部からスイッチ回路６８，８０を操作可能に設けられたスイッチであり、スイッチ６９の操作により、スイッチ回路６８，８０の接続を同時に切り替えられるように構成されている。
波形乱れ検出部２５１，２５２は、入力された信号のレベルに応じて、波形の乱れの有無を表す「波形乱れ検出出力」をセレクタ２５４に出力するものである。波形乱れ検出部２５１，２５２の動作を、図５４を参照して説明する。
図５４（ａ）は、波形乱れ検出部２５１，２５２に入力された脈波波形の一例を示す図であり、図中右側の５分の１程の領域において大きな外乱が表れている。このような波形の乱れは、電源電圧一杯に脈波の振幅を大きくして脈動性信号の検出を行っている際に、例えば、ヘッドホンリードとしての信号線３６，３８のいずれかが検体１０１の身体又は衣服等に触れた場合の結果として、脈波波形にパルス状の乱れが加わったことにより生じる。ここでは、波形乱れ検出部２５１，２５２は、図５４（ｂ）に示すように、波形乱れ検出出力として、波形の乱れを検出していない場合には信号０を出力する。一方で、脈波の波形がプラス側に振り切る程の一定以上のレベルを検出した場合には、リトリガブルのような設定で波形乱れを検出したことを表す信号１を出力する。
このとき、波形乱れ検出部２５１からの出力を波形乱れ検出出力Ａとし、波形乱れ検出部２５２からの出力を波形乱れ検出出力Ｂとして、これらがそれぞれセレクタ２５４の端子２５９，２６０に入力される。
セレクタ２５４は、入力されたＲヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを、それぞれセレクタ２５４の端子２５６，２５７から加算除算処理部２５３に出力する。なお、セレクタ２５４は、端子２５８が接地されている。
加算除算処理部２５３は、入力された二つの信号の加算を行い、次に２で除算する処理を行うものである。すなわち、加算除算処理部２５３は、入力された信号の平均を取った信号を出力する。具体的には、加算除算処理部２５３は、セレクタ２５４からＲヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号が入力され、これらの信号が平均された信号をセレクタ２５４の端子２５５に出力する。加算除算処理部２５３では、２で除算する処理について、例えば、アナログ回路で行う場合にはオペアンプ１個で行うことができ、デジタル処理する場合にはでは１ビットシフトで行うことができる。
セレクタ２５４では、波形乱れ検出出力Ａ，Ｂに応じて、ゲイン切り替え部９５に信号を出力する。波形乱れ検出出力Ａ，Ｂがともに信号０である場合には、加算除算処理部２５３により処理された、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号との平均を取った結果を出力する。波形乱れ検出出力Ａが０で波形乱れ検出出力Ｂが１である場合には、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号を出力する。波形乱れ検出出力Ａが１で波形乱れ検出出力Ｂが０ある場合には、Ｌヘッドホンユニット３７で得られた信号を出力する。さらに、波形乱れ検出出力Ａ，Ｂがともに信号１である場合には、０Ｖをセレクタ２５４が選んで出力する。
上述した構成により、スイッチ回路６８，８０によって信号線３６，３８がそれぞれ波形乱れ検出部２５１，２５２とセクレタ２５４とに接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７におけるそれぞれのセンサ２１２で検出された信号について、波形乱れ検出部２５１，２５２が波形の乱れを検出して波形乱れ検出出力Ａ，Ｂをセレクタ２５４に出力する。また、セレクタ２５４には、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７においてそれぞれ検出された信号が入力されて、これらの信号が加算除算処理部２５３に出力されて信号の平均をとる処理がなされる。セレクタ２５４からは、波形乱れ検出出力Ａ，Ｂに応じた信号が、ゲイン切り替え部９５、周波数特性補償部９６、ＦＥＴ７２を介して、マイク端子６３に入力され、第一ジャック８１のマイク端子８３を介して情報処理装置２３の信号入力部８７に入力される。この場合、センサ２１２はマイクロホンとして機能する。一方、スイッチ回路６８，８０によって信号線３６がＲヘッドホン端子６５と接続し、信号線３８がＬヘッドホン端子６６と接続した場合には、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７のセンサ２１２へ音源９２からの音信号が入力される。この場合、センサ２１２はスピーカーとして機能する。
このように、検体情報検出装置１３ｃは、Ｒヘッドホンユニット３５及びＬヘッドホンユニット３７におけるそれぞれのセンサ２１２により検出された信号について、波形乱れ検出出力Ａ，Ｂに応じた信号を情報処理装置２３に出力する。このとき、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号との双方に乱れが無いのであれば、加算除算処理部２５３により平均を取る処理がなされることで、ノイズが軽減されてＳ／Ｎ比の向上した信号が出力される。また、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とのいずれかに乱れが無いのであれば、乱れが無い側の検出された信号を出力することができる。
本変形例に係る検体情報処理装置３ｃによれば、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とを加算してから２で除算して平均を取る加算除算処理を行い、Ｓ／Ｎ比が向上した信号を得ることができる。また、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号との波形の乱れに応じて、適切な信号を出力することができる。
上述した加算除算処理を行う変形例の説明では、図５３を参照して第一実施形態の変形例について説明したが、検体情報検出ユニット３２，３３により検出された信号について、Ｒヘッドホンユニット３５で得られた信号とＬヘッドホンユニット３７で得られた信号とについて平均を取る加算除算処理を行うものであれば、これに限定されない。例えば、第二実施形態〜第四実施形態及びこれらの変形例、並びに第一実施形態の変形例について、波形乱れ検出部２５１，２５２、加算除算処理部２５３、及びセレクタ２５４を備えるものであっても同様に行うことができる。
［９−５．ヘッドホンのドライバユニットについて］
上記の実施形態においては、センサ２１２として、ヘッドホンのドライバユニットにより脈波を検出することについて説明した。ここで、ヘッドホンにはドライバユニットが複数設けられている、ドライバユニットがハイブリッドのヘッドホンが知られている。例えば、主に低音を出力するウーハーと、高音を出力するツイーターとの２種類のドライバユニットを備えるものがある。また、さらに中間の領域をカバーするドライバユニットを備えるものについても知られている。
本発明のセンサ２１２としては、このようなドライバユニットがハイブリッドのヘッドホンを用いて脈波を検出することができる。このとき、ドライバユニットの周波数特性の適性の観点から、低音の出力に用いられるドライバユニット（ウーハー）を用いて脈波の検出を行うことが好ましい。
［９−６．カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンの装着部位の変形例］
上記の実施形態においては、カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ａについて、外耳道１０４の外部開口部１０５にイヤーピース２１３を挿入することで外耳１０７に装着する場合について説明した。検体情報検出ユニット３２ａの装着部位はこれには限定されず、外耳１０７を構成する部位を外部の空間から隔離して、閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞１０９を形成可能であれば、他の部位に装着してもよい。
例えば、耳珠１１１に開口部２１５を対向させて、イヤーピース２１３を押し当てて接触させることで装着してもよい。または、耳垂１１３に開口部２１５を対向させて、イヤーピース２１３を押し当てて接触させることで装着してもよい。このとき、耳珠１１１または耳垂１１３における血管の振動が、空洞１０９内を伝播して、開口部２１５を通じてセンサ２１２に伝わることにより、センサ２１２は、耳珠１１１または耳垂１１３における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し空洞１０９内を伝播する圧力情報として検出する。
［９−７．オーバーヘッドタイプのヘッドホンの適用例］
上述したオーバーヘッドタイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ｂ，３２ｃの適用例としては、例えば、救急車で搬送される患者への利用が挙げられる。カナル型のインナーイヤータイプのヘッドホンである検体情報検出ユニット３２ａの場合には、装着時に、検体情報検出ユニット３２ａを患者の外耳道１０４に向けて挿入して、外部開口部１０５を塞ぐように押し込む必要があった。また、検体情報検出ユニット３２ａでは、患者が動いた際に筐体部２１１が外耳道１０４から抜け落ちて、外れてしまうことがあった。一方、検体情報検出ユニット３２ｂ，３２ｃによれば、筐体部６１２，６２２の間を広げて、患者の両耳を挟み込むようにして装着できるため、インナーイヤータイプの場合よりも手早く装着することができる。また、筐体部６１２，６２２を装着部材６１５，６２５によって頭部１１０または耳介１０８に押し付けるようにして装着することから、患者が動いても外れにくく、さらにはクローズドキャビティの閉鎖レベルを保った状態で、脈動性信号を検出することができる。
［９−８．その他ヘッドホンの変形例］
上述の検体情報検出ユニット３２ｂ，３２ｃは、筐体部６１２，６２２が密閉型の場合について説明したが、半密閉型の場合でも脈動性信号の検出を行うことができる。このとき、クローズドキャビティの閉鎖レベルがさらに低下すると考えられるため、閉鎖レベルの低下に応じて位相補償を行うことで、波形等化処理を施せばよい。
筐体部６１２，６２２は通常、左耳用と右耳用との一対を備えるが、筐体部６１２，６２２を１個だけ備えるものであってもよい。この場合、１個の筐体部６１２，６２２のイヤーパッド６１４，６２４が、装着部材６１５，６２５の他端部によって検体１０１の頭部１１０または耳介１０８に圧迫されて変形することにより装着される。
装着部材６１５，６２５が、筐体部６１２，６２２を連結して、装着時に首の周りを周回する形状を有するネックバンドとともに、耳介１０８に引っ掛けるループ状の構造を有するものであってもよい。このような装着部材を有するヘッドホンは、いわゆるネックバンドタイプと呼ばれる。この場合、ネックバンド部分の張力により筐体部６１２，６２２を耳介１０８に押し付けて、クローズドキャビティの閉鎖レベルが脈動性信号の検出に十分な程度となるよう圧迫することが好ましい。
３，４，５，６，７，８，９，１０ 検体情報処理装置
１３，１４，１５，１６，１７，１８，１９，２０ 検体情報検出装置
２３，２５，２７，２９ 情報処理装置
３２，３３ 検体情報検出ユニット
３５ Ｒヘッドホンユニット（ヘッドホン）
３７ Ｌヘッドホンユニット（ヘッドホン）
４２ 第二プラグ
４３ 第二プラグのグランド端子
４４ 第二プラグのＲヘッドホン端子（ヘッドホン端子）
４５ 第二プラグのＬヘッドホン端子（ヘッドホン端子）
５３，５４，５５，５６，５７，５８，５９，６０ 接続部（インターフェース装置）
６２ 第一プラグ
６３ 第一プラグのマイク端子（マイク端子）
６５ 第一プラグのＲヘッドホン端子（ヘッドホン端子）
６６ 第一プラグのＬヘッドホン端子（ヘッドホン端子）
６８ スイッチ回路
７３ 第二ジャック
８１ 第一ジャック
９０ 周波数補正処理部
９５ ゲイン切り替え部
９６ 周波数特性補償部
９７ 入力処理部
１０１ 検体
１０４ 外耳道
１０５ 外部開口部
１０７ 外耳
１０９ 空洞
２１１，６１２，６２２ 筐体部
２１２ センサ
２４１ 加算処理部
２７１ 波形等化処理部
２７２ 波形判定部

Claims (14)

  1. 検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた検体情報検出ユニットと、
    該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部とを備え、
    上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備える
    ことを特徴とする、検体情報検出装置。
  2. 該検体情報検出ユニットが、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプいずれかのヘッドホンである
    ことを特徴とする、請求項１に記載の検体情報検出装置。
  3. 上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備える
    ことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の検体情報検出装置。
  4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の検体情報検出装置と、情報処理装置とを備える検体情報処理装置であって、
    該検体情報検出装置が、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す入力処理部を備え、
    該情報処理装置が、該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる処理を施す出力処理部を備え、
    該出力処理部により処理された信号が、該センサに入力され、
    該センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能することを特徴とする、検体情報処理装置。
  5. 上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す周波数補正処理部を備える
    ことを特徴とする、請求項４に記載の検体情報処理装置。
  6. 検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた検体情報検出ユニットを備える検体情報検出装置から、該センサにより検出された信号が入力される情報処理装置であって、
    該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備え、
    上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備える
    ことを特徴とする、情報処理装置。
  7. 該検体情報検出ユニットが、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプいずれかのヘッドホンである
    ことを特徴とする、請求項６に記載の情報処理装置。
  8. 上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備える
    ことを特徴とする、請求項６に記載の情報処理装置。
  9. 該情報処理装置が、該検体情報検出装置から入力された信号に対して、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す入力処理部と、
    該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる処理を施す出力処理部とを備え、
    該出力処理部により処理された信号が、該センサに入力され、
    該センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  10. 上記の波形等化処理部により処理された信号に対して、該脈波情報の有する周波数帯域で少なくとも増幅動作、積分動作および微分動作のうちの１つの動作を行なう周波数補正処理を施すことにより、少なくとも脈動性容積信号、脈動性速度信号および脈動性加速度信号のうちの１つの信号を取り出す周波数補正処理部を備える
    ことを特徴とする、請求項６〜９のいずれか１項に記載の情報処理装置。
  11. 検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた検体情報検出ユニットを備える検体情報検出装置から、該センサにより検出された信号が入力される情報処理装置であって、
    該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備え、
    該情報処理装置が、該検体情報検出装置から入力された信号に対して、上記の血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域より高い周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域の周波数成分を通過させる処理を施す入力処理部と、
    該検体情報検出装置に出力する信号に対して、該脈波情報検出帯域の周波数成分を減衰させて、該脈波情報検出帯域より高い周波数成分を通過させる処理を施す出力処理部とを備え、
    該出力処理部により処理された信号が、該センサに入力され、
    該センサは、入力された信号に応じて空気振動を生じさせるスピーカーとして機能することを特徴とする、情報処理装置。
  12. 該検体情報検出ユニットが、カナル型のインナーイヤータイプ、オンイヤータイプ、またはアラウンドイヤータイプいずれかのヘッドホンである
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の情報処理装置。
  13. 検体に装着された状態で、該検体の外耳を構成する部位を外部の空間から隔離するとともに閉鎖またはほぼ閉鎖された空間構造となる空洞を形成する筐体部と、該筐体部に設けられ、該外耳を構成する部位における血管の脈動性信号を、該脈動性信号に起因し該空洞内を伝播する圧力情報として検出するセンサとが設けられた該検体情報検出ユニットと、該センサにより検出された信号の処理を行う情報処理装置との間に介装されるインターフェース装置であって、
    該検体情報検出ユニットから出力された信号の飽和を検出し、飽和が検出された際に信号を減衰させるゲイン切り替え部を備え、
    上記の検体情報検出ユニットから出力された信号に対して、血管の脈波情報が検出される周波数帯域である脈波情報検出帯域を含む低周波数領域の位相補償を行い、該低周波数領域の周波数応答を補償する波形等化処理部を備える
    ことを特徴とする、インターフェース装置。
  14. 上記の波形等化処理部により位相補償をされた信号の脈波について、該脈波の１周期を所定の数のクロックで等分割したときに特定のタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンと、速度脈波または加速度脈波を示す場合の脈波を同数のクロックで等分割したときに同じタイミングのクロックにおける信号の強度が示すパターンとを比較する波形判定部を備える
    ことを特徴とする、請求項１３に記載のインターフェース装置。
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