JPWO2012165064A1 - 脈波センサ装置 - Google Patents

Abstract

レバー（４）の左側面（４Ａ）には、発光器（８）および受光器（９）を設ける。利用者が左手（ＬＨ）でレバー（４）を握ったときに、発光器（８）および受光器（９）を、掌（Ｐ）の測定部位（Ｓ）として、中指（Ｆ3）、薬指（Ｆ4）、小指（Ｆ5）の付け根近傍の部位に配置する。また、レバー（４）の左側面（４Ａ）には、周囲よりも突出した血流阻害低減部（１８）を設ける。この血流阻害低減部（１８）の周囲には段差が形成される。そして、血流阻害低減部（１８）は、掌（Ｐ）の接触部位（Ｃ）として、人差し指（Ｆ2）および中指（Ｆ3）と親指（Ｆ1）との間の部位に接触する。

Description

本発明は、光を手に照射して脈波を検出する脈波センサ装置に関する。

一般に、指に光を照射する発光器と、指が反射した光を受光する受光器とを備え、発光器が照射した光と受光器が受光した光との間の光量変化に基づいて脈波を検出する脈波センサ装置が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。

指を発光器や受光器に強く押付けると、指が圧迫されて動脈血流が阻害されるので脈波信号が弱くなり、脈波が検出できなくなる。この点を考慮して、特許文献１には、指の押圧力を検出する押圧力検出手段を設け、押圧力が高いときに利用者に告知する機能を付加する構成が開示されている。

また、特許文献２，３には、発光器を周囲に比べて突出して設け、発光器を指に確実に接触させて脈波を検出し易くする構成が開示されている。

国際公開第９４／１５５２５号 特開２００４−４６７号公報 特開２００８−４８９８７号公報

特許文献１による脈波センサ装置では、指の押圧力が強過ぎて測定ができない旨を利用者に告知する機能を備えている。しかし、この構成では、指の押圧力が強くて測定ができないときでも、その旨を告知するだけである。このため、一定時間測定を行うためには、指の押圧力を弱い状態に保持して安定させる必要があり、利用者に負担を強いるという問題がある。

また、特許文献２，３には、発光器を周囲に比べて突出して設け、発光器を指に確実に接触させる構成が開示されている。しかし、これらは指の押圧力を低下させるものではないから、指の押圧力が強過ぎたときに脈波が検出できないことに変わりなく、前述と同様な問題がある。

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、本発明の目的は、血流の阻害を低減して脈波を容易に検出することができる脈波センサ装置を提供することにある。

（１）．上記課題を解決するために、本発明は、生体に向けて光を出力する発光器と、該発光器からの光を前記生体が反射した光を受光する受光器とを備え、脈波を検出する脈波センサ装置において、前記発光器および前記受光器は、前記生体の掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって脈波の測定を行う測定部位に配設すると共に、前記掌の測定部位を前記発光器および前記受光器に配置したときに、前記掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって前記測定部位と同じ部位または前記測定部位と異なる部位に接触する血流阻害低減部を設け、該血流阻害低減部の周囲に段差を形成したことを特徴としている。

指先を用いて脈波を検出する場合には、指を強く圧迫すると、血流が阻害されて脈波の検出ができなくなる。また、例えば手によって各種の操作をしているときや運動しているときには、指が動くことが多いため、脈波が安定しない傾向がある。

以上の点を考慮して、本発明では、掌と対向した位置に発光器および受光器を配置して、掌の脈波を検出している。このため、指が動くときでも、その上流側に位置する掌の血流は比較的安定するから、脈波を安定して検出することができる。

また、生体の手においては、掌の中央部分で動脈のアーチを形成した後に、それぞれの指に向けて動脈が広がっている。このため、掌の中央部分と手首側部分とを強く圧迫したときには、掌の血流が阻害される傾向がある。

これに対し、本発明では、発光器および受光器は、掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって脈波の測定を行う測定部位に配設すると共に、掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって測定部位と同じ部位または測定部位と異なる部位に接触する血流阻害低減部を設けた。

このため、脈波センサ装置の利用者が掌の測定部位を発光器および受光器に配置すると、掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位が血流阻害低減部に接触する。このとき、血流阻害低減部の周囲には段差が形成されるから、例えば掌の中央部分や手首側部分のように、掌における測定部位よりも血流の上流側部位に作用する圧迫を小さくすることができる。この結果、発光器および受光器に向けて掌を強く押付けたときでも、測定部位における血流が阻害されることがなく、利用者の負担を軽減して、脈波を容易に検出することができる。

（２）．本発明では、前記血流阻害低減部の周囲に形成した段差によって、前記掌における前記測定部位よりも血流の上流側部位に作用する圧迫を小さくし、前記測定部位における血流の阻害を低減する構成としている。これにより、掌の測定部位における血流の阻害を低減して、脈波を容易に検出することができる。

（３）．本発明では、前記測定部位は、前記掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位としている。これにより、例えば手で握る形状のものに発光器および受光器を取付けたときに、発光器および受光器を測定部位となる指の付け根近傍に容易に接近させることができる。

（４）．本発明では、前記発光器および前記受光器は、手で握ることによって操作されるレバーに取付け、前記血流阻害低減部は、前記掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に接触する構成としている。

この場合、発光器および受光器をレバーに取付けたから、手でレバーを握ったときには、掌の測定部位に発光器および受光器が配置されると共に、掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に血流阻害低減部が接触する。これにより、利用者がレバーを強く握ったときでも、血流阻害低減部の周囲に段差が形成されるから、掌の中央部分および手首側部分の圧迫を小さくして、血流阻害を抑制することができ、脈波を安定して検出することができる。また、測定部位が掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位であるため、レバーの操作に伴って指先が動くときでも、測定部位での血流の影響を低減することができる。このため、レバー操作時であっても、安定して脈波を検出することができる。

（５）．本発明では、前記発光器および前記受光器は、前記レバーのうち左手用と右手用とで互いに異なる位置に取付ける構成としている。

これにより、例えば大人と子供のように、脈波センサ装置の利用者によって掌の大きさが異なるときでも、左手用のレバーと右手用のレバーのうち少なくともいずれか一方で発光器および受光器を掌の適切な測定部位に接触させることができる。

（６）．本発明では、前記発光器および前記受光器は、手で握った状態で指先によって操作される操作装置に取付け、前記血流阻害低減部は、前記掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に接触する構成としている。

本発明によれば、発光器および受光器を操作装置に取付けたから、手で操作装置を把持したときには、掌の測定部位に発光器および受光器が配置されると共に、掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に血流阻害低減部が接触する。これにより、操縦装置を強く握ったときでも、血流阻害低減部の周囲に段差が形成されるから、掌の中央部分および手首側部分の圧迫を小さくして、血流阻害を抑制することができ、脈波を安定して検出することができる。また、測定部位が掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位であるため、操縦装置を指先で操作したときでも、測定部位における血流の影響が少なくなる。このため、操作装置の操作時であっても、安定して脈波を検出することができる。

（７）．本発明では、前記測定部位は、前記掌の小指球としている。このとき、掌の小指球は他の部位に比べて軟らかいから、センサケーシングを強く掌の小指球に接触させても、血流が阻害されない傾向がある。また、手を握ったときでも、掌の小指球は指先が接触し難く、センサケーシングを小指球に接触する状態で取付けても邪魔にならない傾向がある。このため、例えば運動時であっても継続して脈波を検出することができる。

（８）．本発明では、前記発光器および前記受光器は、センサケーシングに収容され、該センサケーシングは、前記掌の小指球と接触する状態で手に装着される固定具に取付けられ、前記センサケーシングは、前記固定具よりも前記掌に向けて突出し、前記血流阻害低減部を構成している。

本発明によれば、センサケーシングは、掌の小指球と接触する状態で手に装着される固定具に取付けたから、センサケーシングに収容された発光器および受光器を測定部位となる掌の小指球に接近させることができる。また、センサケーシングは固定具よりも掌に向けて突出するから、固定具よりも先にセンサケーシングを掌の小指球に接触させることができると共に、センサケーシングの周囲に段差を形成することができる。このため、センサケーシングによって血流阻害低減部を構成することができ、測定部位よりも血流の上流側部位として掌の中央部分および手首側部分に作用する圧迫を小さくして、脈波を安定して検出することができる。

（９）．本発明では、前記発光器および前記受光器は、センサケーシングに収容され、該センサケーシングは、前記掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位と接触する状態で手に装着される固定具に取付けられ、前記センサケーシングは、前記固定具よりも前記掌に向けて突出し、前記血流阻害低減部を構成している。

本発明によれば、センサケーシングは、掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位と接触する状態で手に装着される固定具に取付けたから、センサケーシングに収容された発光器および受光器を測定部位となる掌の指の付け根近傍に接近させることができる。また、センサケーシングは固定具よりも掌に向けて突出するから、固定具よりも先にセンサケーシングを掌の指の付け根近傍に接触させることができると共に、センサケーシングの周囲に段差を形成することができる。このため、センサケーシングによって血流阻害低減部を構成することができ、測定部位よりも血流の上流側部位として掌の中央部分および手首側部分に作用する圧迫を小さくして、脈波を安定して検出することができる。さらに、掌の薬指の付け根近傍にセンサケーシングを配置すると共に、掌のうち人差し指および中指と親指との間の部位に接触する血流阻害低減部を追加して設けた場合には、より安定して脈波を検出することができる。

（１０）．本発明では、前記生体の手に接触して心電信号を計測するための心電電極を備える構成としている。

これにより、心電電極を用いて心電信号を光電脈波信号と同時に計測することができる。このため、光電脈波信号と心電信号とに基づいて、心電図、心拍数（脈拍数）、酸素飽和度、脈波伝搬時間、加速度脈波、心拍ゆらぎ等の各種の生体情報を生成することができる。

（１１）．本発明では、前記心電電極は、前記血流阻害低減部の表面位置、前記掌の人差し指と親指との間に接触する位置および前記掌の小指球に接触する位置のうち少なくともいずれか１つの位置に配置する構成としている。

これにより、利用者の手と安定して接触する位置に心電電極を取付けることができる。この結果、例えば指を動かした場合に発生するノイズの心電信号への重畳が少ないため、心電信号を安定して計測することができる。

（１２）．本発明では、前記血流阻害低減部の表面位置、前記掌の人差し指と親指との間に接触する位置および前記掌の小指球に接触する位置のうち少なくともいずれか１つの位置には、前記心電電極と異なる位置に配置されグランド電位に接続されたグランド電極を設ける構成としている。

これにより、グランド電位を利用者（生体）と一致させることができる。このため、商用電源ノイズ等のノイズが利用者を通じて混入する場合でも、安定して心電信号の計測を行うことができる。

第１の実施の形態による脈波センサ装置を左側からみた斜視図である。 図１中の脈波センサ装置を右側からみた斜視図である。 図１中の脈波センサ装置を示す正面図である。 脈波センサ装置の発光器および受光器等を図３中の矢示IV−IV方向からみた断面図である。 第１の実施の形態による脈波センサ装置の電気的構成を示すブロック図である。 光電脈波信号の時間変化を示す特性線図である。 第１の実施の形態による脈波センサ装置の測定部位と掌の動脈との関係を示す説明図である。 第２の実施の形態による脈波センサ装置を示す正面図である。 第３の実施の形態による脈波センサ装置を示す平面図である。 図９中の脈波センサ装置を左側からみた側面図である。 第４の実施の形態による脈波センサ装置を利用者の左手に装着した状態で示す斜視図である。 図１１中の脈波センサ装置を装着して利用者が左手を握った状態を示す斜視図である。 脈波センサ装置の発光器および受光器等を図１１中の矢示XIII−XIII方向からみた断面図である。 第４の実施の形態による脈波センサ装置の測定部位と掌の動脈との関係を示す説明図である。 第５の実施の形態による脈波センサ装置を利用者の左手に装着した状態で示す斜視図である。 第６の実施の形態による脈波センサ装置を示す斜視図である。 第６の実施の形態による脈波センサ装置を図１６と異なる方向からみた斜視図である。 第６の実施の形態による脈波センサ装置の電気的構成を示すブロック図である。 図１８中の心電信号検出部を示す回路図である。 第７の実施の形態による脈波センサ装置を示す平面図である。 図２０中の脈波センサ装置を左側からみた側面図である。 変形例による脈波センサ装置を左側からみた斜視図である。

以下、本発明の実施の形態による脈波センサ装置について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明の便宜上、図１中の矢示Ｘ方向を左，右方向、矢示Ｙ方向を前，後方向、矢示Ｚ方向を上，下方向とする。また、左手ＬＨを用いて脈波を測定する場合を例示して、説明を進める。

図１ないし図３は第１の実施の形態による脈波センサ装置１を示している。この脈波センサ装置１は、一例としてゲーム画面中の操作対象を操作するレバー装置２に適用した場合を示している。そして、脈波センサ装置１は、掌Ｐから脈波に応じた光電脈波信号（脈波信号）を検出し、この光電脈波信号に基づいて、酸素飽和度、加速度脈波、脈拍ゆらぎ等の生体情報を生成することができ、さらに、脈拍ゆらぎから自律神経状態を推定することもできる。

レバー装置２は、台座３と、該台座３に傾転可能に取付けられた操縦桿としてのレバー４とを備えている。台座３は、例えばＸ方向とＹ方向とに広がった平板状に形成され、その中央部分が上側に向けて隆起している。レバー４は、センサ取付体を構成し、Ｚ方向に延びる棒状または筒状に形成され、その下端側が台座３に支持されている。このレバー４は、利用者の左手ＬＨで握ることができる形状となっている。なお、右手でのレバー４の操作を防ぐために、例えばレバー４の外周面には左手ＬＨの親指Ｆ1、人差し指Ｆ2、中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5をガイドする窪みや突起を設ける構成としてもよい。

このとき、レバー４は、例えばユニバーサルジョイントを用いて台座３に取付けられ、Ｘ方向とＹ方向のいずれの方向にも傾転可能となっている。また、台座３には、レバー４の傾転方向や傾転角度を検出するセンサ（図示せず）が設けられている。

レバー４は、左側面４Ａと右側面４Ｂとを有すると共に、その前側には、トリガーボタン５が設けられている。このトリガーボタン５の上側には、前側に向けて突出したガイド突起４Ｃが形成され、このガイド突起４Ｃによって左手ＬＨの人差し指Ｆ2はトリガーボタン５の位置にガイドされている。このため、利用者は、左手ＬＨの人差し指Ｆ2をトリガーボタン５に引っ掛けた状態でレバー４を把持すると共に、人差し指Ｆ2を握ることによってトリガーボタン５を押圧操作することができる。なお、レバー４の上面側や後面側に親指Ｆ1で操作可能なボタン（図示せず）を設ける構成としてもよい。また、レバー４には必ずしもトリガーボタン５を設ける必要はなく、トリガーボタン５を省く構成としてもよい。

レバー装置２の台座３には、レバー４の傾転方向等を検出するセンサからの信号やトリガーボタン５からの信号を出力する信号出力回路（図示せず）が設けられている。また、レバー装置２は、有線方式または無線方式によって例えばゲーム機、コンピュータ等に接続されている。そして、レバー装置２は、ゲームコントローラとして機能し、レバー４の傾転方向や傾転角度に応じた信号やトリガーボタン５の押圧操作に応じた信号を出力する。例えばモニタ（図示せず）のゲーム画面中の操作対象は、これらの信号に応じて移動、回転、跳躍、射撃等のような各種の動作を行う。

レバー４の左側面４Ａには、発光器８および受光器９を備えたセンサユニット７が取付けられている。具体的には、レバー４の左側面４Ａには開口面積の小さい２個の素子用開口部６Ａ，６Ｂが形成され、これらの素子用開口部６Ａ，６Ｂには、発光器８および受光器９がそれぞれ取付けられている。また、レバー４の内部には、図４に示すように、２個の素子用開口部６Ａ，６Ｂと対向した位置に基板１０が収容されている。基板１０は、例えばレバー４の取付け部（図示せず）に嵌め込まれ、レバー４に固定されている。この基板１０には、発光器８および受光器９が実装されている。

発光器８は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を透明樹脂で封止することによって形成されており、脈波センサ装置１の利用者の左手ＬＨの掌Ｐに所定波長の光（例えば可視光または赤外光）を照射する。なお、発光器８は、発光素子として面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）または共振器型ＬＥＤを用いて形成してもよい。

また、発光器８は、素子用開口部６Ａを通じて掌Ｐに向けて光が出力可能となるように、素子用開口部６Ａと対向した位置に配置されている。このとき、発光器８の表面は、利用者の左手ＬＨと接触するように、例えばレバー４の左側面４Ａと一致するように配設してもよく、左側面４Ａから突出するように配設してもよく、また、窪ませて配設してもよい。なお、発光器８は、後述する発光器駆動部１４により駆動される。

受光器９は、前述のように発光器８から左手ＬＨの掌Ｐに光が照射されると、掌Ｐからの反射光を受光して光検出信号に変換し、この光検出信号を処理回路１２の光検出信号増幅部１５に出力する。この受光器９は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子を透明樹脂で封止することによって形成されている。なお、受光器９は、受光素子として例えばフォトトランジスタを用いて形成してもよい。

また、受光器９は、素子用開口部６Ｂを通じて掌Ｐからの光が受光可能となるように、素子用開口部６Ｂと対向した位置に配置されている。このとき、受光器９の表面は、利用者の左手ＬＨの掌Ｐと接触するように、例えばレバー４の左側面４Ａと一致するように配設してもよく、左側面４Ａから突出するように配設してもよく、また、窪ませて配設してもよい。即ち、発光器８および受光器９は、掌Ｐに接触してもよく、光電脈波が検出可能な範囲で掌Ｐから離れてもよい。外部光の混入を防止するためには、レバー４のうち発光器８および受光器９の周囲部分、即ちレバー４の素子用開口部６Ａ，６Ｂの周縁部分が掌Ｐに接触して、発光器８および受光器９の周囲が遮光されているのが好ましい。

これらの発光器８と受光器９とは、左手ＬＨの掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとを除いた部位であって脈波の測定を行う測定部位Ｓに配設されている。このとき、測定部位Ｓは、掌Ｐのうち中央部分Ｍよりも指の付け根に近い部位である。

ここで、人差し指Ｆ2は、トリガーボタン５の操作に伴って動く。また、親指Ｆ1もレバー４の操作に伴って動き易い。このような指Ｆ1，Ｆ2の動きが生じると、その根元部分でのレバー４と皮膚との接触状態や血流にも変動が生じ易い。このため、測定部位Ｓとしては、掌Ｐのうち親指Ｆ1と人差し指Ｆ2とを除いた残りの３本の指Ｆ3〜Ｆ5の付け根近傍の部分が好ましい。より具体的には、測定部位Ｓは、掌Ｐのうち薬指Ｆ4の付け根に位置する手掌指節皮線ＰＣから遠位手掌皮線ＤＰＣの近傍までの部位であることが好ましい。この遠位手掌皮線ＤＰＣの近傍には、遠位手掌皮線ＤＰＣが含まれる。

特に、測定部位Ｓを薬指Ｆ4の付け根近傍の部位に設定した場合には、左手ＬＨでレバー４を握ったときに、自然に発光器８および受光器９を測定部位Ｓに接近した状態で対向させて脈波を計測することができる。これに加えて、レバー４やトリガーボタン５の操作時でも薬指Ｆ4の動きが少なく、安定して脈波を検出することができる。

また、利用者が左手ＬＨでレバー４を握ったときには、人差し指Ｆ2がトリガーボタン５に引っ掛かる状態になる。このため、トリガーボタン５によって人差し指Ｆ2の付け根の位置が推定できるから、発光器８と受光器９は、トリガーボタン５よりもレバー４の下側に位置して、平均的な掌Ｐの大きさ等を考慮した位置に配置されている。

発光器８と受光器９との間の距離は、例えば４〜２０ｍｍまでの範囲内で設定されている。また、発光器８と受光器９との間には、発光器８から照射される光を受光器９が直接受光しないようにするために、例えば光学的に不透明な樹脂材料からなる遮光部１１が設けられている。なお、受光器９は、発光器８の周囲であればいずれの位置に配置されていてもよい。

図５に示すように、処理回路１２は、光電脈波信号検出部１３および演算処理部１７から大略構成されており、例えばレバー４の内部に設けられている。

光電脈波信号検出部１３は、発光器駆動部１４、光検出信号増幅部１５およびフィルタ部１６を備え、演算処理部１７と協働して利用者の光電脈波信号を生成する。ここで、発光器駆動部１４は、発光器８に接続され、発光器８を発光させるための駆動電流を供給する。光検出信号増幅部１５は、受光器９に接続され、受光器９から供給された光検出信号に対して電流−電圧変換を行い、電流−電圧変換された光検出信号を増幅する。フィルタ部１６は、例えば低域通過フィルタ等によって構成されると共に、光検出信号増幅部１５の後段に接続され、光検出信号増幅部１５から出力された光検出信号からノイズを除去する。

そして、光電脈波信号検出部１３は、発光器駆動部１４を用いて発光器８を駆動し、光検出信号増幅部１５およびフィルタ部１６を用いて掌Ｐからの反射光に応じた光検出信号を演算処理部１７に向けて出力する。

演算処理部１７は例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、発光器８の検出光を制御する処理、光検出信号から光電脈波信号を抽出する処理、光電脈波信号に基づいて脈波情報を生成する処理、脈波センサ装置１の全体的な制御等を行う。

具体的には、演算処理部１７は、発光器８の検出光の強度やタイミングを制御するための制御信号を発光器駆動部１４に供給し、この制御信号に対応するように発光器８を発光させる。また、演算処理部１７は、受光器９から光検出信号増幅部１５およびフィルタ部１６を介して供給された光検出信号から光電脈波信号を抽出する処理を行う。さらに、演算処理部１７は、この光電脈波信号に基づいて、例えば脈拍数、酸素飽和度、加速度脈波、脈拍ゆらぎ等の各種の生体情報を生成する。

なお、処理回路１２は、光電脈波信号検出部１３および演算処理部１７の両方を基板１０に実装してもよく、光電脈波信号検出部１３だけを基板１０に実装する構成としてもよい。光電脈波信号検出部１３と演算処理部１７を分離する場合には、演算処理部１７は、例えばゲーム内容の処理を行うためにゲーム機等に搭載された処理装置を用いる構成としてもよく、このような処理装置とは別個に設ける構成としてもよい。また、演算処理部１７は、光電脈波信号のデータを記憶するメモリを備える構成としてもよく、外部の計測機器等に向けて光電脈波信号のデータを送信する送信装置を備える構成としてもよい。

血流阻害低減部１８は、掌Ｐを発光器８および受光器９に接触させたときに、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとを除いた部位に接触するように、レバー４の左側面４Ａに設けられている。この血流阻害低減部１８が接触する掌Ｐの接触部位Ｃとしては、例えば以下のものが考えられる。

利用者がレバー４を左手ＬＨで握ったときには、親指Ｆ1とその他の指Ｆ2〜Ｆ5とによってレバー４を強く握る傾向がある。このため、血流阻害低減部１８が接触する掌Ｐの接触部位Ｃとしては、掌Ｐとレバー４との接触圧力が高くなり易い部位として、例えば掌Ｐのうち親指Ｆ1に近い部位、即ち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に設定される。

この点を考慮してレバー４での配置を考えたときには、トリガーボタン５によって人差し指Ｆ2の付け根の位置が推定できる。このため、血流阻害低減部１８は、例えばＺ方向に対してトリガーボタン５と略同じ高さから指一本分低い高さまでの位置であって、発光器８と受光器９よりもレバー４の後側に配置されている。

ここで、血流阻害低減部１８は、レバー４の左側面４Ａよりも突出した突起によって形成され、この突起の突出寸法ｔは例えば１ｍｍ以上の値に設定され、好ましくは３ｍｍ以上の値に設定されている。突出寸法ｔが過小になると、掌Ｐの接触部位Ｃ以外の部位にも押圧力が作用し易くなる。一方、突出寸法ｔが過大になると、掌Ｐと受光器９との間に隙間が生じ、掌Ｐと受光器９との距離が不安定になって測定値が安定し難くなる。これに加えて、受光器９と空気との界面および空気と皮膚との界面での反射が大きいため、発光器８から出た光が皮膚内に侵入せずに、受光器９に直接入射してしまう割合が増加してしまう。この結果、光電脈波信号のＳ／Ｎ（Signal to Noise ratio）が低下するという問題が生じる。

このため、突出寸法ｔの具体例としては、例えば１〜９ｍｍ程度であり、より好ましくは３〜６ｍｍ程度である。これにより、血流阻害低減部１８の周囲には段差が形成される。

脈波センサ装置１の利用者が左手ＬＨによってレバー４を握り、掌Ｐの測定部位Ｓを発光器８および受光器９に配置すると、掌Ｐのうち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の接触部位Ｃ、より具体的には人差し指Ｆ2および中指Ｆ3の付け根から親指Ｆ1の付け根に繋がる部位が血流阻害低減部１８に接触する。このとき、血流阻害低減部１８はレバー４の左側面４Ａから突出しているから、掌Ｐの他の部位よりも先に人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の接触部位Ｃが血流阻害低減部１８の突出端面に接触する。また、掌Ｐのうち薬指Ｆ4の付け根近傍に位置する測定部位Ｓもレバー４の左側面４Ａに接触する。これにより、掌Ｐの接触部位Ｃは血流阻害低減部１８によって支持されると共に、測定部位Ｓはレバー４の左側面４Ａによって支持されるから、接触部位Ｃと測定部位Ｓとは異なる掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗは、レバー４との間に隙間が生じ易くなる。この結果、掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗに作用する圧力が低減されて、これらに作用する圧迫が低下するから、測定部位Ｓの血流の阻害が抑制される。

なお、血流阻害低減部１８には、掌Ｐの接触部位Ｃを調整するため、レバー４に対して前，後方向や上，下方向に移動可能な機構を設けてもよく、また、脈波を測定するときだけ左側面４Ａから血流阻害低減部１８が突出する構成としてもよい。さらに、血流阻害低減部１８は、硬質な金属材料、樹脂材料等を用いて形成してもよく、掌Ｐに馴染ませるために例えば軟質な材料等によって形成してもよい。

Ｚ方向に対する血流阻害低減部１８と発光器８との離間寸法Ｄ1は、一般的な人体の掌Ｐの大きさや５本の指Ｆ1〜Ｆ5の間隔寸法に基づいて設定される。血流阻害低減部１８の突出端面の大きさも同様な基準に基づいて設定され、Ｙ方向およびＺ方向に数十ｍｍ程度の長さ寸法を有している。

本発明の第１の実施形態による脈波センサ装置１は以上のような構成を有するものであり、次にその動作を説明する。

まず、利用者が左手ＬＨでレバー４を握った状態で脈波センサ装置１を起動すると、演算処理部１７から発光器駆動部１４に向けて制御信号が供給され、この制御信号に応じて発光器８が検出光を発光する。この検出光は利用者の掌Ｐで反射し、この反射光が受光器９によって受光される。そして、受光器９は、この反射光に対応する光検出信号を出力する。この光検出信号は、光検出信号増幅部１５により電流−電圧変換された後に増幅され、さらにフィルタ部１６によりノイズが除去された後に、演算処理部１７に供給される。

演算処理部１７は、フィルタ部１６から供給された光検出信号から発光器８の検出光に対応する光電脈波信号を抽出する。そして、演算処理部１７は、抽出した光電脈波信号に基づいて、例えば脈波波形、脈拍数、酸素飽和度、血管硬化度等の脈波情報を生成する。

このとき、利用者がレバー４を強く握ると、掌Ｐの血流が阻害されて、脈波が検出できなくなる。血流が阻害されない場合は、図６中の実線に示すような光電脈波信号が得られる。これに対し、血流が阻害された場合には、図６中の二点鎖線に示すように、光電脈波信号の変動が小さくなったり、図６中の破線に示すように、光電脈波信号が殆ど変動しなくなる。しかしながら、掌Ｐのどの部位を押した場合でも測定部位Ｓの血流が一様に阻害される訳ではなく、圧迫する掌Ｐの部位に応じて血流に対する影響は異なる。即ち、掌Ｐには、血流が阻害され易い部位と血流が阻害され難い部位とが存在する。

そこで、本発明者が鋭意検討したところ、掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗを圧迫したときに、掌Ｐの血流が阻害され易いことを見出した。この点について、図７に基づいて詳細に検討する。

人体の手（例えば左手ＬＨ）には、主として腕の橈骨動脈Ｒと尺骨動脈Ｕやこれらから分岐した動脈を通じて血液が供給される。これらの動脈は、掌Ｐで一緒になって浅掌動脈弓ＡＶＳと深掌動脈弓ＡＶＰからなる２重のアーチを形成し、そこから５本の指Ｆ1〜Ｆ5に向かう動脈が分岐する。浅掌動脈弓ＡＶＳと深掌動脈弓ＡＶＰは掌Ｐの中央部分Ｍに形成されるから、掌Ｐの中央部分Ｍを圧迫すると、浅掌動脈弓ＡＶＳ等が潰れてしまい、掌Ｐの血流が全般的に阻害されるものと考えられる。また、手首側部分Ｗを圧迫した場合でも、橈骨動脈Ｒと尺骨動脈Ｕ等に影響を与え易く、掌Ｐの血流が阻害される傾向がある。

この点を考慮して、本実施の形態では、脈波を測定し易い部位として、測定部位Ｓを、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとを除いた部位に設定している。具体的には、レバー４を操作したときでも安定して脈波の検出ができる位置として、測定部位Ｓを、掌Ｐの中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根近傍に設定している。これに加えて、レバー４には、左側面４Ａから突出した血流阻害低減部１８を、接触部位Ｃとして、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとを除いた部位、具体的には人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触させている。

これにより、利用者が掌Ｐの測定部位Ｓを発光器８および受光器９に配置すると、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとは異なる接触部位Ｃが血流阻害低減部１８に接触するから、中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗに作用する押圧力を低減することができる。この結果、掌Ｐの測定部位Ｓに比べて、中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗに作用する圧迫が小さくなり、測定部位Ｓを含めた掌Ｐ全体での血流の阻害を低減することができる。

以上説明した通り、第１の実施の形態による脈波センサ装置１によれば、掌Ｐと対向した位置に発光器８および受光器９を配置して、掌Ｐの脈波を検出する構成とした。このため、指Ｆ1〜Ｆ5が動くときでも、その上流側に位置する掌Ｐの血流を比較的安定させることができ、指先で脈波を検出する場合に比べて、脈波を安定して検出することができる。

また、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗとを除いた部位に、発光器８および受光器９を配置すると共に、血流阻害低減部１８を接触させる構成とした。このとき、血流阻害低減部１８の周囲には段差が形成されるから、例えば掌Ｐの中央部分Ｍや手首側部分Ｗのように、掌Ｐにおける測定部位Ｓよりも血流の上流側部位に作用する圧迫を小さくすることができる。この結果、発光器８および受光器９に向けて掌Ｐを強く押付けたときでも、測定部位Ｓにおける血流が阻害されることがなく、利用者の負担を軽減して、脈波を容易に検出することができる。

また、測定部位Ｓを掌Ｐのうち中央部分Ｍよりも指Ｆ3〜Ｆ5の付け根に近い部位に設定した。具体的には、測定部位Ｓを薬指Ｆ4の付け根近傍に設定したから、利用者がレバー４を左手ＬＨで握ったときには、レバー４のうち素子用開口部６Ａ，６Ｂの周囲部位を掌Ｐに接触させて、発光器８および受光器９を測定部位Ｓに容易に接近させることができる。

これに加えて、左手ＬＨでレバー４を握ったときには、掌Ｐのうち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間に血流阻害低減部１８が接触する。これにより、利用者がレバー４を強く握ったときでも、血流阻害低減部１８の周囲に段差が形成されるから、掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗの圧迫を小さくして、血流阻害を抑制することができ、脈波を安定して検出することができる。また、測定部位Ｓが掌Ｐのうち中央部分Ｍよりも指Ｆ3〜Ｆ5の付け根に近い部位であるため、レバー４の操作やトリガーボタン５の押圧操作に伴って指先が動くときでも、測定部位Ｓでの血流の影響を低減することができる。このため、レバー４の操作時であっても、安定して脈波を検出することができる。

次に、図８は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、発光器および受光器を、右手用のレバーと左手用のレバーで互いに異なる位置に取付ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置２１は、第１の実施の形態による脈波センサ装置１とほぼ同様に、センサユニット７と血流阻害低減部１８を、左手用のレバー装置２２と右手用のレバー装置２３にそれぞれ取付ける構成としている。

左手用のレバー装置２２は、第１の実施の形態によるレバー装置２と同様に、台座３とセンサ取付体としてのレバー４を備え、レバー４の前側にはトリガーボタン５が設けられている。右手用のレバー装置２３も、左手用のレバー装置２２とほぼ同様に、台座２４とセンサ取付体としてのレバー２５を備え、レバー２５の前側にはトリガーボタン５が設けられている。但し、右手用のレバー２５は、左手用のレバー４と左，右対称な形状となっている。

左手用のレバー装置２２では、レバー４の左側面４Ａにセンサユニット７と血流阻害低減部１８が取付けられている。これに対し、右手用のレバー装置２３では、レバー２５の右側面２５Ａにセンサユニット７と血流阻害低減部１８が取付けられている。

また、左手用のレバー装置２２では、Ｚ方向に対する血流阻害低減部１８と発光器８との離間寸法Ｄ1は、一般的な成人の左手ＬＨの掌Ｐの大きさに基づいて設定される。一方、右手用のレバー装置２３では、Ｚ方向に対する血流阻害低減部１８と発光器８との離間寸法Ｄ2は、一般的な子供（例えば６歳〜１２歳程度）の右手ＲＨの掌Ｐの大きさに基づいて設定される。

このため、右手側の離間寸法Ｄ2は、左手側の離間寸法Ｄ1に比べて小さい値になる。これにより、左手用のレバー装置２２と右手用のレバー装置２３では、発光器８の取付位置が互いに異なる。これに伴って、発光器８の周囲に配置された受光器９も、左手用のレバー装置２２と右手用のレバー装置２３では互いに異なる位置に取付けられる。

かくして、第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第２の実施の形態では、発光器８および受光器９は、左手用のレバー４と右手用のレバー２５で互いに異なる位置に取付けた。このため、例えば大人と子供のように、脈波センサ装置２１の利用者によって掌Ｐの大きさが異なるときでも、左手用のレバー４と右手用のレバー２５のうち少なくともいずれか一方で発光器８および受光器９を掌Ｐの適切な測定部位に接触させることができ、利用者毎の掌Ｐの大きさの相違を許容することができる。この結果、例えば左，右のレバー装置２２，２３から出力される光電脈波信号を比較し、正確と思われる信号を選択することによって、測定の安定性を向上させることができる。

なお、第２の実施の形態では、発光器８および受光器９の取付位置を左手用のレバー４と右手用のレバー２５で互いに相違させる構成としたが、これに併せて血流阻害低減部１８の大きさや突出寸法も左手用のレバー４と右手用のレバー２５で相違させる構成としてもよい。

また、左手用のレバー装置２２と右手用のレバー装置２３とを異なる台座３，２４を用いて構成したが、単一の台座に左手用と右手用の２本のレバーを取付ける構成としてもよい。

次に、図９および図１０は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、手で握った状態で指先によって操作されるゲームコントローラに発光器および受光器を取付ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置３１は、一例としてゲーム画面中の操作対象を操作する操作装置としてのゲームコントローラ３２に取付けた場合を示している。

ゲームコントローラ３２は、利用者の両手（左手ＬＨと右手ＲＨ）で把持されると共に、センサ取付体を構成するケーシング３３を備えている。このケーシング３３は、左，右方向（Ｙ方向）に延びる箱状の本体部３３Ａと、本体部３３ＡのＹ方向両端側にそれぞれ設けられた左，右のグリップ部３３Ｂ，３３Ｃと、本体部３３Ａから前方に突出した左，右の前方突出部３３Ｄ，３３Ｅとによって構成されている。

本体部３３Ａの上面左側には、左手ＬＨの親指Ｆ1で操作するための複数のボタン３４が設けられると共に、ボタン３４よりも手元側（後側）に位置してスティック型のアナログ入力部３５が設けられている。同様に、本体部３３Ａの上面右側には、右手ＲＨの親指Ｆ1で操作するための複数のボタン３６とアナログ入力部３７が設けられている。さらに、本体部３３Ａの上面中央側には、例えばモード変更等を行うための複数のボタン３８が設けられている。

また、左側の前方突出部３３Ｄには、左手ＬＨの人差し指Ｆ2で操作するための２個のボタン３９が設けられている。これらのボタン３９は、上，下方向に離間すると共に、前側に向けてそれぞれ突出している。同様に、右側の前方突出部３３Ｅには、右手ＲＨの人差し指Ｆ2で操作するための２個のボタン４０が設けられている。

ケーシング３３の内部には、ボタン３４，３６，３８，３９，４０からの信号やアナログ入力部３５，３７からの信号を出力する信号出力回路（図示せず）が設けられている。そして、ゲームコントローラ３２は、第１の実施の形態によるレバー装置２と同様に、有線方式または無線方式によって例えばゲーム機、コンピュータ等に接続され、ゲーム機等に向けて信号出力回路から信号を出力する。

左側のグリップ部３３Ｂは、略三角形状をなして本体部３３Ａの左側から斜め後方に向けて延びている。このグリップ部３３Ｂは、その断面形状が略楕円形状をなし、左手ＬＨの親指Ｆ1やその付け根部分となる母指球と、中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5とによって掴まれる。

グリップ部３３Ｂの左側面には、第１の実施の形態によるセンサユニット７とほぼ同様なセンサユニット４１が取付けられている。このため、センサユニット４１は発光器８および受光器９を備え、これらの発光器８および受光器９は、グリップ部３３Ｂのうち底面寄りの位置に配置されると共に、グリップ部３３Ｂに設けられた素子用開口部６Ａ，６Ｂに挿入されている。これにより、利用者がグリップ部３３Ｂを左手ＬＨで掴んだときには、発光器８および受光器９は、左手ＬＨの掌Ｐの測定部位Ｓとして、例えば中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根に近い部位に配置される。

また、グリップ部３３Ｂの左側面には、左側に向けて突出した血流阻害低減部４２が設けられている。この血流阻害低減部４２は、第１の実施の形態による血流阻害低減部１８とほぼ同様に形成され、発光器８および受光器９よりも上側に配置されている。これにより、血流阻害低減部４２は、利用者が左手ＬＨでゲームコントローラ３２を掴んだときに、左手ＬＨの掌Ｐの接触部位Ｃとして、例えば人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

同様に、右側のグリップ部３３Ｃも略三角形状をなして本体部３３Ａの右側から斜め後方に向けて延び、右手ＲＨの親指Ｆ1やその付け根部分となる母指球と、中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5とによって掴まれる。

このグリップ部３３Ｃの右側面には、センサユニット４１および血流阻害低減部４２と左，右対称な位置に、センサユニット４３および血流阻害低減部４４が設けられている。このため、利用者がグリップ部３３Ｃを右手ＲＨで掴んだときには、センサユニット４３の発光器８および受光器９は、右手ＲＨの掌Ｐの測定部位Ｓとして、例えば中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根に近い部位に配置される。このとき、グリップ部３３Ｃの右側面に設けられた血流阻害低減部４４は、右手ＲＨの掌Ｐの接触部位Ｃとして、例えば人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

かくして、第３の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。また、ゲームコントローラ３２のグリップ部３３Ｂ，３３Ｃに発光器８および受光器９を設けたから、グリップ部３３Ｂ，３３Ｃのうち発光器８および受光器９の周囲部位を掌Ｐに接触させて、発光器８および受光器９を利用者の掌Ｐの測定部位Ｓに配置して脈波を検出することができる。このため、ゲームコントローラ３２を指先で操作したときでも、測定部位Ｓでの血流の影響を低減することができ、安定して脈波を検出することができる。

なお、第３の実施の形態では、左側のグリップ部３３Ｂと右側のグリップ部３３Ｃにおいて、発光器８および受光器９を左，右対称な位置に配置した。しかし、本発明はこれに限らず、第２の実施の形態のように、左側のグリップ部３３Ｂと右側のグリップ部３３Ｃにおいて、発光器８および受光器９を互いに異なる位置に配置してもよい。また、発光器８および受光器９は、左，右のグリップ部３３Ｂ，３３Ｃのうちいずれか一方にのみ取付ける構成としてもよい。

さらに、第３の実施の形態では、両手で保持するゲームコントローラ３２を例に挙げて説明したが、片手で保持するゲームコントローラに適用してもよい。

次に、図１１ないし図１３は本発明の第４の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、掌に装着される固定具にセンサケーシングを取付けると共に、センサケーシング内に収容した発光器および受光器を掌の小指球に配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置５１は、固定具５２、センサケーシング５３等を備えている。固定具５２は、例えばバンテージや伸縮可能な布を用いて、略袋状または筒状に形成されている。この固定具５２は、３個の指貫穴５２Ａ〜５２Ｃが設けられ、指貫穴５２Ａに親指Ｆ1と人差し指Ｆ2が挿入され、指貫穴５２Ｂに中指Ｆ3が挿入され、指貫穴５２Ｃに薬指Ｆ4と小指Ｆ5が挿入される。このため、指貫穴５２Ａ〜５２Ｃにそれぞれの指Ｆ1〜Ｆ5を通した状態で固定具５２を掌Ｐに装着すると、指貫穴５２Ｂを取囲む環状の指掛け部５２Ｄは中指Ｆ3の付け根の周囲に掛止めされる。

固定具５２の内側には、センサケーシング５３が取付けられている。このセンサケーシング５３は、例えば略四角形の箱状に形成され、固定具５２よりも掌Ｐに向けて突出している。また、センサケーシング５３の突出端面５３Ａは、掌Ｐとの接触面になり、２個の素子用開口部６Ａ，６Ｂを備えている。

センサケーシング５３の内部には、第１の実施の形態によるセンサユニット７と同様なセンサユニット５４が実装されている。具体的には、図１３に示すように、センサケーシング５３の内部には、発光器８および受光器９が実装された基板１０が収容され、発光器８および受光器９が素子用開口部６Ａ，６Ｂと対向した位置にそれぞれ配置されている。

ここで、センサケーシング５３は、掌Ｐの小指球ＨＥと対応した位置に配置されている。このため、発光器８および受光器９は、掌Ｐの中央部分Ｍと手首側部分Ｗを除いた測定部位Ｓとして、掌Ｐの小指球ＨＥに配置される。また、センサケーシング５３は、固定具５２よりも掌Ｐに向けて突出しているから、センサケーシング５３の周囲には段差が形成される。このため、センサケーシング５３は、血流阻害低減部として機能し、掌Ｐの中央部分Ｍと手首側部分Ｗに作用する圧迫を小さくする。

かくして、第４の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。図１４に示すように、第４の実施の形態では、測定部位Ｓを掌Ｐの小指球ＨＥにした。このとき、掌Ｐの小指球ＨＥは他の部位に比べて軟らかいから、発光器８および受光器９を収容するセンサケーシング５３を強く掌Ｐの小指球ＨＥに接触させても、血流が阻害されない傾向がある。このため、センサケーシング５３を掌Ｐの測定部位Ｓに強く押付けても脈波の検出が可能となり、強く押付けた方が安定して脈波を計測することができる。

これに加え、図１２に示すように、左手ＬＨを握ったときでも、掌Ｐの小指球ＨＥは指先が接触し難く、センサケーシング５３を小指球ＨＥに接触する状態で取付けても邪魔にならない傾向がある。このため、センサケーシング５３に設けた発光器８および受光器９を用いることによって、例えば運動時であっても継続して脈波を検出することができる。

また、手首でも運動時の脈波を検出することは可能であるが、光電脈波信号のＳ／Ｎが不安定になるという問題がある。この理由として、次のものが考えられる。例えば手首では脈波が検出できる位置が限られる。手首をひねったりすると光電脈波信号が取れなくなる。手首の太さや動脈の位置は個人差が大きい。これに対し、第４の実施の形態のように、掌Ｐで脈波を測定した場合には、このような問題が少なく、運動中でも光電脈波信号のＳ／Ｎを安定させることができる。

なお、小指球ＨＥで脈波を検出する場合、掌Ｐの中央部分Ｍや手首側部分Ｗに限らず、掌Ｐの小指Ｆ5側の側面部分ＳＰを強く圧迫したときでも、血流が阻害される傾向がある（図１４参照）。このため、固定具５２のうち側面部分ＳＰと接触する部分には、他の部分よりも柔軟な素材を使用する、またはクッションを設ける構成としてもよい。また、固定具５２の側面部分ＳＰと対向した位置に、穴を設ける構成としてもよい。

次に、図１５は本発明の第５の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、掌に装着される固定具にセンサケーシングを取付けると共に、センサケーシング内に収容した発光器および受光器を掌の薬指の付け根近傍に配置する構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置６１は、固定具６２、センサケーシング６３等を備えている。固定具６２は、５本の指Ｆ1〜Ｆ5に対応した５個の指貫穴６２Ａ〜６２Ｅが形成され、指Ｆ1〜Ｆ5の部分を省いた手袋状に形成されている。

固定具６２の内側には、センサケーシング６３が取付けられている。このセンサケーシング６３は、第４の実施の形態によるセンサケーシング５３とほぼ同様に形成され、固定具６２よりも掌Ｐに向けて突出すると共に、その突出端面に２個の素子用開口部６Ａ，６Ｂが形成されている。センサケーシング６３の内部には、第１の実施の形態によるセンサユニット７と同様なセンサユニット（図示せず）が実装されると共に、発光器８および受光器９は素子用開口部６Ａ，６Ｂと対向した位置にそれぞれ配置されている。

ここで、センサケーシング６３は、掌Ｐのうち薬指Ｆ4の付け根近傍と対応した位置に配置されている。このため、発光器８および受光器９は、掌Ｐの中央部分Ｍと手首側部分Ｗを除いた測定部位Ｓとして、掌Ｐの薬指Ｆ4の付け根近傍に配置される。また、センサケーシング６３は、固定具６２よりも掌Ｐに向けて突出しているから、センサケーシング６３の周囲には段差が形成される。このため、センサケーシング６３は、血流阻害低減部として機能し、掌Ｐの中央部分Ｍと手首側部分Ｗに作用する圧迫を小さくする。

かくして、第５の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

次に、図１６ないし図１９は本発明の第６の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、血流阻害低減部の表面位置に心電電極を設けたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置７１は、第１の実施の形態による脈波センサ装置１とほぼ同様に、センサユニット７と血流阻害低減部１８を、左手用のレバー装置７２と右手用のレバー装置７５にそれぞれ取付ける構成としている。

左手用のレバー装置７２は、第１の実施の形態によるレバー装置２と同様に、台座３とセンサ取付体としてのレバー４を備え、レバー４の前側にはトリガーボタン５が設けられている。また、左手用のレバー装置７２では、レバー４の左側面４Ａにセンサユニット７と血流阻害低減部１８が取付けられている。この血流阻害低減部１８は、レバー４の左側面４Ａよりも突出した突起によって形成され、例えば掌Ｐのうち親指Ｆ1に近い部位、即ち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

左手用のレバー装置７２には、血流阻害低減部１８の表面位置およびその周囲位置に、心電信号を計測するための心電電極７３が設けられている。この心電電極７３は、例えば血流阻害低減部１８の突出端面や側面の全体を覆うと共に、レバー４の左側面４Ａのうち血流阻害低減部１８の上側位置やレバー４のうち血流阻害低減部１８の後側位置を覆っている。これにより、利用者がレバー４を左手ＬＨで握ったときに、心電電極７３は利用者の左手ＬＨの掌Ｐに安定して接触する。

また、左手用のレバー装置７２には、例えばレバー４のうちセンサユニット７よりも台座３に近い下側に位置してグランド電極７４が設けられている。このグランド電極７４は、心電電極７３と異なる位置として、心電電極７３よりも例えば１０ｍｍ以上離れた位置に配置されている。具体的には、グランド電極７４は、レバー４のうち掌Ｐの小指球と接触する位置に取付けられている。そして、グランド電極７４は、グランド電位に接続されている。

右手用のレバー装置７５も、左手用のレバー装置７２とほぼ同様に、台座７６とセンサ取付体としてのレバー７７を備え、レバー７７の前側にはトリガーボタン５が設けられている。但し、右手用のレバー７７は、左手用のレバー４と左，右対称な形状となっている。右手用のレバー装置７５では、レバー７７の右側面７７Ａにセンサユニット７と血流阻害低減部１８が取付けられている。また、右手用のレバー装置７５にも、左手用のレバー装置７２とほぼ同様に、心電電極７８とグランド電極７９が設けられている。

図１８および図１９に示すように、処理回路８０は、光電脈波信号検出部１３、心電信号検出部８１および演算処理部８４から大略構成されており、例えば左，右両方のレバー装置７２，７５に接続されたゲーム機等に設けられている。

心電信号検出部８１は、利用者の心電信号を生成するものである。この心電信号検出部８１は、差動増幅部８２および信号処理部８３を備えている。

差動増幅部８２は、例えばオペアンプ（演算増幅器）等を含んだ差動増幅回路により構成され、入力端子が心電電極７３，７８にそれぞれ接続されている。ここで、心電電極７３，７８およびグランド電極７４，７９からの配線は、差動増幅部８２に接続されている。このため、差動増幅部８２のグランド電位は、グランド電極７４，７９のグランド電位と同じ電位になっている。そして、差動増幅部８２は、心電電極７３，７８から出力された心電信号に係る電気信号を差動増幅することにより心電信号（心電図信号）を生成する。即ち、差動増幅部８２は、心電電極７３により利用者の左手ＬＨの掌Ｐから検出された電気信号と、心電電極７８により利用者の右手ＲＨの掌Ｐから検出された電気信号とを差動増幅することにより、心電信号を生成する。この心電信号は、例えばフィルタ回路等からなる信号処理部８３によってノイズ除去や各種の信号処理が行われた後、演算処理部８４に入力される。

演算処理部８４は、例えば中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、第１の実施の形態による演算処理部１７と同様に、光電脈波信号検出部１３を用いて受光器９から出力される光検出信号から光電脈波信号を抽出する処理を行う。また、演算処理部８４は、光電脈波信号と差動増幅部８２により生成された心電信号とに基づいて、心電図、心拍数（脈拍数）、酸素飽和度、脈波伝搬時間、加速度脈波、心拍ゆらぎ等の生体情報を生成する。

かくして、第６の実施の形態でも第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。特に、第６の実施の形態では、心電電極７３，７８を備える構成としたから、心電電極７３，７８を用いて心電信号を計測することができる。このため、光電脈波信号と心電信号とを同時に安定して計測することができ、光電脈波信号と心電信号とに基づいて、各種の生体情報を生成することができる。

ここで、心電信号を安定して計測するためには、よく動く部位ではなく、接触状態の安定する部位に心電電極を配置することが必要である。接触状態が変化すると、ノイズが乗って、心電信号の計測が安定してできなくなるためである。利用者がレバー４，７７を把持した場合、指（特に、親指Ｆ1と人差し指Ｆ2）ではレバー４，７７やトリガーボタン５の操作のために頻繁に接触状態が変化する。これに対し、掌Ｐはレバー４，７７に設けた心電電極７３，７８に安定して接触するため、安定して心電信号を計測することができる。

また、光電脈波信号は、例えば掌Ｐの中央部分Ｍを圧迫すると、測定部位Ｓの血流が阻害され、測定が困難になる。一方、心電信号は、心電電極７３，７８と利用者の皮膚との接触が不安定だと安定して計測できない。このため、心電電極７３，７８は、血流阻害を考慮して皮膚の圧迫を避けたい位置として、掌Ｐの中央部分Ｍや手首側部分Ｗに接触する位置への配置は避ける。

以上の点を考慮して、本実施の形態では、光電脈波信号を計測するセンサユニット７と、心電信号を計測する心電電極７３，７８とを、掌Ｐの中央部分Ｍや手首側部分Ｗを除いた部位に接触する位置に配置する。これに加え、血流阻害低減部１８のような安定して皮膚と接触する位置に心電電極７３，７８を配置する。これにより、例えば掌Ｐの中央部分Ｍや手首側部分Ｗと接触する位置に配置した場合に比べて、測定部位Ｓの血流の阻害を抑制しつつ、心電電極７３，７８を利用者の掌Ｐと安定して接触させることができる。この結果、安定して光電脈波信号と心電信号を同時に計測することができると共に、例えば指を動かした場合に発生するノイズの心電信号への重畳が少ないため、心電信号を安定して計測することができる。

さらに、掌Ｐの小指球に接触する位置にグランド電極７４，７９を設ける構成とした。このため、指を動かした場合に発生するノイズの心電信号への重畳が少ないため、心電信号が安定して計測することができる。また、グランド電位を利用者（生体）と一致させているため、商用電源ノイズ等のノイズが利用者を通じて混入する場合でも、安定して心電信号の計測を行うことができる。

次に、図２０および図２１は本発明の第７の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、ゲームコントローラに発光器および受光器を取付けると共に、心電電極を取付ける構成としたことにある。なお、本実施の形態では、前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

脈波センサ装置９１は、一例としてゲーム画面中の操作対象を操作する操作装置としてのゲームコントローラ９２に取付けた場合を示している。

ゲームコントローラ９２は、第３の実施の形態によるゲームコントローラ３２とほぼ同様に形成されている。このため、ゲームコントローラ９２は、ケーシング９３、ボタン９４，９６，９８，９９，１００およびアナログ入力部９５，９７を備えている。また、ケーシング９３は、本体部９３Ａと、左，右のグリップ部９３Ｂ，９３Ｃと、左，右の前方突出部９３Ｄ，９３Ｅとを備え、センサ取付体を構成している。

ケーシング９３の内部には、ボタン９４，９６，９８，９９，１００からの信号やアナログ入力部９５，９７からの信号を出力する信号出力回路（図示せず）が設けられている。そして、ゲームコントローラ９２は、第１の実施の形態によるレバー装置２と同様に、有線方式または無線方式によって例えばゲーム機、コンピュータ等に接続され、ゲーム機等に向けて信号出力回路から信号を出力する。

左側のグリップ部９３Ｂは、略三角形状をなして本体部９３Ａの左側から斜め後方に向けて延びている。このグリップ部９３Ｂは、その断面形状が略楕円形状をなし、左手ＬＨの親指Ｆ1やその付け根部分となる母指球と、中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5とによって掴まれる。

グリップ部９３Ｂの左側面には、第１の実施の形態によるセンサユニット７とほぼ同様なセンサユニット１０１が取付けられている。このため、センサユニット１０１は発光器８および受光器９を備え、これらの発光器８および受光器９は、グリップ部９３Ｂのうち底面寄りの位置に配置されると共に、グリップ部９３Ｂに設けられた素子用開口部６Ａ，６Ｂに挿入されている。これにより、利用者がグリップ部９３Ｂを左手ＬＨで掴んだときには、発光器８および受光器９は、左手ＬＨの掌Ｐの測定部位Ｓとして、例えば中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根に近い部位に配置される。

また、グリップ部９３Ｂの左側面には、左側に向けて突出した血流阻害低減部１０２が設けられている。この血流阻害低減部１０２は、第１の実施の形態による血流阻害低減部１８とほぼ同様に形成され、発光器８および受光器９よりも上側に配置されている。これにより、血流阻害低減部１０２は、利用者が左手ＬＨでゲームコントローラ９２を掴んだときに、左手ＬＨの掌Ｐの接触部位Ｃとして、例えば人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

グリップ部９３Ｂのうち後方の底面側には、心電信号を計測するための心電電極１０３が設けられている。この心電電極１０３は、左手ＬＨでグリップ部９３Ｂを掴んだときに、例えば左手ＬＨの小指球と接触する位置に配置されている。一方、血流阻害低減部１０２の表面位置およびその周辺位置には、グランド電位に接続されたグランド電極１０４が設けられている。このグランド電極１０４は、例えば左手ＬＨの掌Ｐのうち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

同様に、右側のグリップ部９３Ｃも略三角形状をなして本体部９３Ａの右側から斜め後方に向けて延び、右手ＲＨの親指Ｆ1やその付け根部分となる母指球と、中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5とによって掴まれる。

このグリップ部９３Ｃの右側面には、センサユニット１０１および血流阻害低減部１０２と左，右対称な位置に、センサユニット１０５および血流阻害低減部１０６が設けられている。このため、利用者がグリップ部９３Ｃを右手ＲＨで掴んだときには、センサユニット１０５の発光器８および受光器９は、右手ＲＨの掌Ｐの測定部位Ｓとして、例えば中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根に近い部位に配置される。このとき、グリップ部９３Ｃの右側面に設けられた血流阻害低減部１０６は、右手ＲＨの掌Ｐの接触部位Ｃとして、例えば人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

また、グリップ部９３Ｃの右側面には、心電電極１０３およびグランド電極１０４と左，右対称な位置に、心電電極１０７およびグランド電極１０８が設けられている。このとき、心電電極１０７は、例えば右手ＲＨの掌Ｐの小指球に接触し、グランド電極１０８は、例えば人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する。

かくして、第７の実施の形態でも、第１，第３，第６の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、第６の実施の形態では、心電電極７３，７８を血流阻害低減部１８の表面位置に配置し、人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、心電電極は、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗのように、測定部位Ｓの血流の阻害する部位を除いた位置で、かつ皮膚との接触状態が安定する位置に配置すればよい。このため、心電電極は、例えば掌の人差し指と親指との間に接触する位置や掌の小指球に接触する位置に配置してもよく、これらの複数個所に配置してもよい。

また、第７の実施の形態では、心電電極１０３，１０７は掌Ｐの小指球と接触する位置に配置したが、血流阻害低減部１０２，１０６の表面位置や掌の人差し指と親指との間に接触する位置に配置してもよく、これらの複数個所に配置してもよい。さらに、利用者がケーシング９３を両手で持ったときには、薬指Ｆ4や小指Ｆ5は比較的動きが少なく、安定してグリップ部９３Ｂ，９３Ｃに接触する。このため、心電電極は、グリップ部９３Ｂ，９３Ｃのうち薬指Ｆ4や小指Ｆ5と接触する位置に配置する構成としてもよい。

また、第６，第７の実施の形態では、左手ＬＨに接触するグランド電極７４，１０４を１個設けると共に、右手ＲＨに接触するグランド電極７９，１０８を１個設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、左手ＬＨに接触する複数個のグランド電極を設ける構成としてもよく、右手ＲＨに接触する複数個のグランド電極を設ける構成としてもよい。さらに、左手ＬＨと右手ＲＨに接触するグランド電極のうち、いずれか一方を省く構成としてもよく、両手に接触する全てのグランド電極を省く構成としてもよい。

また、第１ないし第３，第６，第７の実施の形態では、血流阻害低減部１８，４２，４４，１０２，１０６はレバー４，７７やケーシング３３，９３から突出して設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、図２２に示す変形例による脈波センサ装置１１１のように、レバー４には掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗと対応した位置に左側面４Ａよりも窪んだ窪み部１１２を設け、この窪み部１１２の周囲によって血流阻害低減部１１３を構成してもよい。これにより、血流阻害低減部１１３と窪み部１１２との間に段差が形成されるから、利用者がレバー４を強く握ったときでも、掌Ｐの中央部分Ｍおよび手首側部分Ｗに作用する圧迫を小さくすることができる。この構成は、第２，第３，第６，第７の実施の形態にも適用することができる。

前記第１，第２，第６の実施の形態では、レバー４，２５，７７は台座３，２４，７６に支持される構成とした。しかし、例えば角速度センサ、加速度センサ等のように各種の動作や変位を検出するセンサを備えたレバーであれば台座に取付ける必要はなく、このような台座を省いたレバーにも本発明を適用することができる。

前記第４，第５の実施の形態では、左手ＬＨに装着する脈波センサ装置５１，６１を例に挙げて説明したが、右手ＲＨに装着する脈波センサ装置も同様に構成することができる。

前記第４，第５の実施の形態では、固定具５２，６２はバンテージ等を用いて形成するものとしたが、指まで覆う手袋を用いて形成してもよく、掌Ｐに貼着と剥離が可能なシールを用いる構成としてもよい。

前記第４，第５の実施の形態では、センサケーシング５３，６３に発光器８および受光器９を設けたから、掌Ｐの測定部位Ｓと同じ部位に血流阻害低減部となるセンサケーシング５３，６３が接触する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、第１ないし第３の実施の形態と同様に、センサケーシングとは別個に血流阻害低減部を設け、この血流阻害低減部を掌Ｐの測定部位Ｓと異なる部位に接触させる構成としてもよい。例えば、第５の実施の形態で、センサケーシング６３に加えて、掌Ｐのうち人差し指Ｆ2および中指Ｆ3と親指Ｆ1との間の部位に接触する血流阻害低減部を別個に設けることで、より安定して脈波を検出することができる。

前記第１ないし第３，第６，第７の実施の形態では、発光器８および受光器９が接触する測定部位Ｓと血流阻害低減部１８が接触する接触部位Ｃとが異なる部位となる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、測定部位Ｓと接触部位Ｃとを同じ部位にする構成としてもよい。この場合、例えば第４，第５の実施の形態と同様に、センサケーシングを周囲から掌Ｐに向けて突出させて設けると共に、このセンサケーシング内に発光器８および受光器９を設け、センサケーシングを血流阻害低減部として機能させる構成としてもよい。

前記第１ないし第７の実施の形態では、単一の発光器８を用いる構成としたが、例えば互いに波長範囲の異なる検出光を発光する複数個の発光器を設ける構成としてもよい。

前記第１ないし第３，第６，第７の実施の形態では、脈波センサ装置１，２１，３１，７１，９１をゲーム機に接続されるレバー装置２，２２，２３，７２，７５やゲームコントローラ３２，９２に適用した場合を例に挙げて説明したが、例えば自動車のステアリングホイール、自転車やバイクのハンドル、傘、杖のように、手で握る任意のものに適用することができる。

前記第３の実施の形態では、指先で操作する操作装置としてゲームコントローラ３２を例に挙げて説明したが、操作装置として例えばテレビモニタ等を操作するリモートコントロール装置に適用してもよい。

前記第１，第２，第３，第５，第６，第７の実施の形態では、測定部位Ｓを掌Ｐの中指Ｆ3、薬指Ｆ4、小指Ｆ5の付け根近傍に設定し、前記第４の実施の形態では、測定部位Ｓを掌Ｐの小指球ＨＥに設定した。しかし、本発明はこれに限らず、測定部位Ｓは、掌Ｐのうち中央部分Ｍと手首側部分Ｗを除いた任意の部位として、例えば掌Ｐの親指Ｆ1や人差し指Ｆ2の付け根近傍に設定してもよく、掌Ｐの母指球に設定してもよい。

１，２１，３１，５１，６１，７１，９１，１１１ 脈波センサ装置
２，２２，２３，７２，７５ レバー装置
４，２５，７７ レバー
８ 発光器
９ 受光器
１８，４２，４４，１０２，１０６，１１３ 血流阻害低減部
３２，９２ ゲームコントローラ（操作装置）
３３，９３ ケーシング
５２，６２ 固定具
５３，６３ センサケーシング（血流阻害低減部）
７３，７８，１０３，１０７ 心電電極
７４，７９，１０４，１０８ グランド電極
１１２ 窪み部

Claims (12)

1. 生体に向けて光を出力する発光器と、該発光器からの光を前記生体が反射した光を受光する受光器とを備え、脈波を検出する脈波センサ装置において、
   前記発光器および前記受光器は、前記生体の掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって脈波の測定を行う測定部位に配設すると共に、
   前記掌の測定部位を前記発光器および前記受光器に配置したときに、前記掌のうち中央部分と手首側部分とを除いた部位であって前記測定部位と同じ部位または前記測定部位と異なる部位に接触する血流阻害低減部を設け、
   該血流阻害低減部の周囲に段差を形成したことを特徴とする脈波センサ装置。
2. 前記血流阻害低減部の周囲に形成した段差によって、前記掌における前記測定部位よりも血流の上流側部位に作用する圧迫を小さくし、前記測定部位における血流の阻害を低減する請求項１に記載の脈波センサ装置。
3. 前記測定部位は、前記掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位である請求項１に記載の脈波センサ装置。
4. 前記発光器および前記受光器は、手で握ることによって操作されるレバーに取付け、
   前記血流阻害低減部は、前記掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に接触する請求項３に記載の脈波センサ装置。
5. 前記発光器および前記受光器は、前記レバーのうち左手用と右手用とで互いに異なる位置に取付ける構成としてなる請求項４に記載の脈波センサ装置。
6. 前記発光器および前記受光器は、手で握った状態で指先によって操作される操作装置に取付け、
   前記血流阻害低減部は、前記掌のうち人差し指、中指と親指との間の部位に接触する請求項３に記載の脈波センサ装置。
7. 前記測定部位は、前記掌の小指球である請求項１に記載の脈波センサ装置。
8. 前記発光器および前記受光器は、センサケーシングに収容され、
   該センサケーシングは、前記掌の小指球と接触する状態で手に装着される固定具に取付けられ、
   前記センサケーシングは、前記固定具よりも前記掌に向けて突出し、前記血流阻害低減部を構成してなる請求項７に記載の脈波センサ装置。
9. 前記発光器および前記受光器は、センサケーシングに収容され、
   該センサケーシングは、前記掌のうち中央部分よりも指の付け根に近い部位と接触する状態で手に装着される固定具に取付けられ、
   前記センサケーシングは、前記固定具よりも前記掌に向けて突出し、前記血流阻害低減部を構成してなる請求項３に記載の脈波センサ装置。
10. 前記生体の手に接触して心電信号を計測するための心電電極を備える構成としてなる請求項１に記載の脈波センサ装置。
11. 前記心電電極は、前記血流阻害低減部の表面位置、前記掌の人差し指と親指との間に接触する位置および前記掌の小指球に接触する位置のうち少なくともいずれか１つの位置に配置する構成としてなる請求項１０に記載の脈波センサ装置。
12. 前記血流阻害低減部の表面位置、前記掌の人差し指と親指との間に接触する位置および前記掌の小指球に接触する位置のうち少なくともいずれか１つの位置には、前記心電電極と異なる位置に配置されグランド電位に接続されたグランド電極を設ける構成としてなる請求項１０に記載の脈波センサ装置。

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