JP5578100B2

JP5578100B2 - 脈波計測装置およびプログラム

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Publication number: JP5578100B2
Application number: JP2011024685A
Authority: JP
Inventors: 宇谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2011-02-08
Filing date: 2011-02-08
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2031-02-08
Also published as: JP2012161507A

Description

本発明は、脈波を光学的に計測する技術に関する。

身体のある部位の血管への血液の流入によって生じる血管の容積変化を示す波形を脈波という。脈波における振幅の起伏は心電図の波形における振幅の起伏と全く同じにはならないものの、それと同じ周期性を持ったものとなる。このため、心疾患の診断においては、患者の身体に脈拍計を装着して脈波を測定し、この脈波にピークとして表れる脈拍の間隔を心臓の左心室から大動脈への血液の送出の間隔である心電ＲＲ間隔（以下単にRR間隔と記す）とみなしてその患者についての診断を下す、という簡易的な診断手法が広く採り入れられている。

この種の診断に用いられる脈拍計の中には、腕時計を模した形状を有し、被験者の手に装着して利用するものがある。このような腕時計型の脈拍計は、被験者の脈波を長期間に亙ってモニタリングするのに好適である。しかし、腕時計型の脈拍計では、被験者が脈拍計を装着して歩行などの体動を行っている場合、脈波の測定信号に体動の影響によるノイズが混入してしまい、Ｓ／Ｎが低下する場合がある。

特許文献１には、このような体動の影響によるノイズを脈波の測定信号から除去する技術の開示がある。この文献に開示された脈拍計は、被験者の手首に装着される装置本体と、測定部位である被験者の指に装着されるセンサーモジュールと、これらを接続するケーブルとを有する。センサーモジュールは、脈波センサーと圧力センサーとを併有している。脈波センサーは、測定部位に向けて光を照射してその反射光を電気信号に変換し、この電気信号を被験者の脈波を示す信号として装置本体に送る。圧力センサーは、測定部位の体表面の圧力を電気信号に変換し、この電気信号を測定部位の体表面の圧力を示す信号として装置本体に送る。装置本体は、圧力センサーの出力信号に対して適応フィルタ処理を施すことにより、体動の影響によるノイズを模擬した信号を生成し、この信号を脈波センサーの出力信号から減算することにより、ノイズの除去された信号を生成する。そして、このノイズの除去された信号を測定対象信号とし、この信号に現れるピークの間隔を脈拍間隔として測定し、被験者に提示する。

特開２０１０−１７６０２号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、被験者が測定部位である指を自身の心臓よりも下に位置させる姿勢をとり続けるなどして指が鬱血している場合、適応フィルタ処理によるノイズ除去を行った信号から得られる脈拍間隔が本来の診断対象であるＲＲ間隔から乖離しまうという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、脈波の測定を行う被験者の身体における測定部位の鬱血の如何に拘わらず、高い確度を持った測定結果を得ることを解決課題とする。

上記課題を解決するために本発明は、被験者の身体の部位に装着される手段であって、前記被験者の身体の測定部位に向けて光を照射し、照射した光のうち前記測定部位にて反射された光、または前記測定部位を透過した光を受光し、この受光した光の受光強度を示す信号を出力する光検出手段と、前記光検出手段または前記光検出手段とともに前記被験者の身体に装着される装置の前記被験者の身体における装着部位の姿勢を示す物理量を検出し、検出した物理量を示す信号を出力する姿勢検出手段と、前記測定部位に加わる力に応じて生じた加速度を検出し、検出した加速度を示す信号を出力する加速度検出手段と、前記姿勢検出手段の出力信号から前記測定部位が鬱血しているか否かを判定し、前記測定部位が鬱血していると判定した場合に、前記加速度検出手段の出力信号に基づいて前記光検出手段の出力信号に重畳されているノイズの推定波形を生成し、このノイズの推定波形を前記光検出手段の出力信号から除去して脈波信号を生成する処理手段とを具備する脈波計測装置を提供する。

この脈波計測装置では、測定部位が鬱血している場合、加速度検出手段の出力信号を用いて生成されたノイズの推定波形を光検出手段の出力信号から減算し、この減算結果を測定部位の脈波を示す脈波信号とする。そして、推定波形の減算を経ることにより、光検出手段の出力信号から体動の影響によるノイズが除去される。よって、本発明によると、測定部位が鬱血している場合に、光検出手段の出力信号に現れるピークの間隔が本来の測定対象であるＲＲ間隔から乖離する、という事態が発生しなくなる。従って、本発明によると、測定部位の鬱血の有無に拘わらず、高い確度を持った測定結果を得ることができる。

上述した脈波計測装置において、前記測定部位が鬱血していると判定した場合に、前記加速度検出信号の出力信号にフィルタ係数を用いたフィルタ処理を施し、このフィルタ処理後の信号を前記光検出手段の出力信号から減算するとともに、この減算結果が減少するように前記フィルタ処理に用いられるフィルタ係数を更新する適応フィルタ処理を実行し、前記減算結果を前記脈波信号として生成してもよい。これによると、適応フィルタ処理において、当該フィルタ処理に用いるフィルタ係数列がノイズの発生源である体動から測定部位までの伝達関数を模擬したものとなるように遂次更新される。よって、ノイズの推定波形を効率よく生成することができる。

上述した脈波計測装置において、前記測定部位における鬱血を増す姿勢の種類と、それらの姿勢を取り始めてから前記測定部位が鬱血状態になるまでの所要時間とを対応付けて記憶した記憶手段を具備し、前記処理手段は、前記姿勢検出手段の出力信号から前記測定部位の姿勢を求め、求めた姿勢の持続時間が当該姿勢の種類と対応付けて前記記憶手段に記憶されている所要時間を超えた場合に、前記測定部位が鬱血していると判定するようにしてもよい。これによると、測定部位が鬱血しているか否かの判定を容易に行うことができる。

また、本発明はプログラムの発明として捉えることも可能である。この発明は、コンピュータに、被験者の身体の測定部位の姿勢を検出する第１のセンサーの出力信号から前記測定部位が鬱血しているか否かを判定する判定部と、前記測定部によって前記測定部位が鬱血していると判定された場合に、前記測定部位に加わる力によって発生する加速度を検出する第２のセンサーの出力信号に基づいて、前記測定部位に向けて照射した光の反射光または透過光を検出する第３のセンサーの出力信号に重畳されているノイズの推定波形を生成し、このノイズの推定波形を前記第３のセンサーの出力信号から除去して脈波信号を生成する適応フィルタ処理部とを実現させるプログラムを提供する。

本発明の一実施形態である脈波計測装置の外観を示す図である。同測定装置の電気的構成例を示すブロック図である。被験者の姿勢と同測定装置のジャイロセンサーの検出値との関係を示す図である。被験者の姿勢と同測定装置の加速度センサーの検出値との関係を示す図である。同測定装置の鬱血度判定テーブルのデータ構造の一例を示す図である。同測定装置による効果を裏付ける測定の結果を示す図である。同測定装置による効果を裏付ける測定の結果を示す図である。同測定装置による効果を裏付ける測定の結果を示す図である。

＜１．実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態である脈波計測装置１の外観を示す図である。図２は、脈波計測装置１の電気的構成例を示すブロック図である。図１に示すように、脈波計測装置１は、脈波センサー３０と、装置本体１０と、これらを接続するケーブル２０とを有する。脈波センサー３０は、被験者の左手人差し指の根元から第２指関節までの間の部位（以下、測定部位）における血液の流れを光学的に検出する光検出手段としての役割を果たすセンサーである。脈波センサー３０は、測定部位の幅よりも小さな寸法を持った扁平な板状をなしている。脈波センサー３０は、発光素子３２ａと受光素子３２ｂを併有している。発光素子３２ａは、血液に吸収され易い波長の発光色（例えば、青色とする）を持ったＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。受光素子３２ｂは、フォドダイオードである。脈波センサー３０には、センサー固定用バンド３４が取り付けられている。

脈波センサー３０は、測定部位に発光素子３２ａ及び受光素子３２ｂを向けるようにして測定部位の周りにセンサー固定用バンド３４を巻きつけることにより、被験者の身体に装着される。この装着状態において、脈波センサー３０の発光素子３２ａは、装置本体１０からケーブル２０を介して当該発光素子３２ａに供給される電流に応じた強度の光を測定部位に向けて照射する。発光素子３２ａから照射された光は、測定部位の表皮を透過してその奥の真皮の毛細血管に到達する。血管に到達した光の一部は血管内を流れる血液により吸収される。また、血管に到達した光のうち血管内の血液により吸収されなかった光は、一部は測定部位を透過し、残りは生体組織における散乱等を経た後に反射光として受光素子３２ｂに到達する。受光素子３２ｂには、この反射光の受光強度に応じた大きさの電流ＲＡが流れる。ここで、測定部位における血管は、心拍と同じ周期で膨張と収縮を繰り返している。そして、血管の膨張と収縮の周期と同じ周期で光の吸収量が増減し、これに合わせて反射光の強度も変化する。このため、受光素子３２ｂに流れる電流ＲＡは、測定部位における血管の容積変化を示す成分をもったものとなる。

装置本体１０は、脈波センサー３０の発光素子３２ａを点滅させつつ同センサー３０の受光素子３２ｂに流れる電流ＲＡを検出し、その電流ＲＡから被験者の体動の影響によるノイズＮを除去し、ノイズＮを除去した信号から測定部位における血管の容積変化を示す波形である脈波を計測する。

装置本体１０は、腕時計を模した形状を有している。装置本体１０の表面には、長方形状の表示面を持った表示部１４が設けられている。表示部１４には、当該脈波計測装置１による測定結果である脈拍間隔や脈拍数等が表示される。装置本体１０の筐体の外周部にはボタンスイッチ１６が設けられている。ボタンスイッチ１６は、脈波の測定開始や測定終了、測定結果のリセットなどの各種指示の入力に用いられる。図１では詳細な図示は省略したが、表示部１４およびボタンスイッチ１６は演算処理回路１２０に接続されている。また、図１に示す構成要素の他にも、脈波計測装置１は、演算処理回路１２０に接続され装置本体１０に収納される音声出力部も有している。また、装置本体１０の外周部における表示部１４を挟んで対向する部分にはリストバンド１２の一端と他端が取り付けられている。装置本体１０は、リストバンド１２を被験者の手首（図１に示す例では、左手首）に巻きつけることにより、被験者の身体に装着される。

図２に示すように、装置本体１０には、ジャイロセンサー１５０、加速度センサー１６０、アナログ回路部１１０、演算処理回路１２０、及びデータ記憶回路１３０が内蔵されている。ジャイロセンサー１５０は、被験者の身体における装置本体１０の装着部位の姿勢を示す物理量である傾斜角度θを検出する姿勢検出手段としての役割を果たす。より具体的に説明すると、ジャイロセンサー１５０は、装置本体１０の表示部１４の周縁における両短辺の対向方向（装置本体１０が装着されている手の延在方向）と水平方向とがなす角度を傾斜角度θとし、この角度θを示すアナログ信号である検出信号θＡを出力する。

例えば、図３に示すように、被験者が、装置本体１０が装着されている手を真下に向けた姿勢をとると、角度θは−９０度になり、手を前方に向けた姿勢をとると、傾斜θは０度になり、手を真上に向けた姿勢をとると、角度θは＋９０度になる。そして、この角度θが０度を下回ると測定部位の位置が心臓の位置よりも低くなって測定部位の鬱血度が増す。本実施形態では、このジャイロセンサー１５０の出力信号θＡから測定部位が鬱血状態であるか虚血状態であるかを判定し、測定部位が鬱血状態である間だけ、電流ＲＡに含まれるノイズＮを除去する処理を行う。詳しくは、後述する。

加速度センサー１６０は、当該加速度センサー１６０に加わる力により生じる加速度を、装置本体１０の表示部１４の周縁における両短辺の対向方向（手の延在方向）の加速度成分Ｘと、表示部１４の周縁における両長辺の対向方向（手首の幅方向）の加速度成分Ｙと、これら２つの方向に直交する方向（表示部１４から手首に向かう方向）の加速度成分Ｚとに分解して検出し、検出した加速度成分Ｘ，Ｙ，Ｚを各々示すアナログ信号である検出信号ＸＡ，ＹＡ，ＺＡを出力する。

ここで、加速度センサー１６０には重力Ｇ（Ｇ＝９．８ｍ／ｓ^２）が加わっている。例えば、図４に示すように、被験者が、装置本体１０が装着されている手を真下に伸ばした姿勢をとっていると、加速度成分Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝９．８ｍ／ｓ^２，Ｙ＝０ｍ／ｓ^２，Ｚ＝０ｍ／ｓ^２となる。また、被験者が、装置本体１０が装着されている手をその掌を内側に向けて前方に伸ばした姿勢をとっていると、加速度成分Ｘ，Ｙ，Ｚは、Ｘ＝０ｍ／ｓ^２，Ｙ＝９．８ｍ／ｓ^２，Ｚ＝０ｍ／ｓ^２となる。

図２において、アナログ回路部１１０は、駆動回路１１２０、ＩＶ変換回路１１１２、及びアンプ１１１６を有する。駆動回路１１２０は、脈波センサー３０の発光素子３２ａを駆動させる回路である。より詳細に説明すると、駆動回路１１２０には、発光素子３２ａの発光強度とその発光タイミングを制御する制御信号がアナログ制御回路（不図示）から供給される。駆動回路１１２０は、この制御信号の振幅に応じた大きさの電流を脈波センサー３０の発光素子３２ａに供給する。これにより、発光素子３２ａから測定部位に向けて光が照射され、その反射光の受光強度に応じて受光素子３２ｂを流れる電流ＲＡが変化する。受光素子３２ｂを流れる電流ＲＡが測定部位における血管の容積変化を示す成分をもったものとなることは、上述した通りである。

ＩＶ変換回路１１１２は、受光素子３２ｂに流れる電流ＲＡに応じた電圧ＲＡ’をアンプ１１１６へ出力する。アンプ１１１６は、ＩＶ変換回路１１１２の出力電圧ＲＡ’を増幅し、増幅した信号ＲＡ”を出力する。

データ記憶回路１３０には、鬱血度判定テーブルＴＢＬが記憶されている。図５は、鬱血度判定テーブルＴＢＬのデータ構造の一例を示す図である。このテーブルＴＢＬには、測定部位の傾斜角度θの角度範囲ＲＮＧが「−９０≦θ＜−６０」となる姿勢Ｐ１とその姿勢Ｐ１をとった場合に測定部位が鬱血するのに要する所要時間Ｔ１、角度範囲ＲＮＧが「−６０≦θ＜−３０」となる姿勢Ｐ２とその姿勢Ｐ２をとった場合に測定部位が鬱血するのに要する所要時間Ｔ２（Ｔ２＞Ｔ１）、及び角度範囲ＲＮＧが「−３０≦θ＜０」となる姿勢Ｐ３とその姿勢Ｐ３をとった場合に測定部位が鬱血するのに要する所要時間Ｔ３（Ｔ３＞Ｔ２）の各対を示す３つのレコードが収録されている。これらの所要時間は、予め被測定者毎に測定し、設定された値である。このテーブルＴＢＬは、測定部位における鬱血の有無の判定に用いられる。詳しくは、後述する。

演算処理回路１２０は、アンプ１１１６の出力信号ＲＡ”から測定部位が鬱血しているか否かを判定し、測定部位が鬱血していると判定した場合に、加速度センサー１６０の出力信号ＸＡ，ＹＡ，及びＺＡに基づいて信号ＲＡ”に重畳されているノイズＮの推定波形を生成し、ノイズＮの推定波形を信号ＲＡ”から除去して脈波信号ＰＤを生成し、この脈波信号ＰＤから脈拍間隔及び脈拍数を計測する。

より詳細に説明すると、演算処理回路１２０は、Ａ／Ｄ変換回路１２１１，１２１２，１２１３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１５、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの揮発性メモリー１２１６、およびＲＯＭ（Read Only Memory）などの不揮発性メモリー１２１７を含んでいる。

Ａ／Ｄ変換回路１２１１は、アンプ１１１６の出力信号ＲＡ”をデジタル形式に変換し、変換した信号ＲＤを出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２１２は、ジャイロセンサー１５０の出力信号θＡをデジタル形式に変換し、変換した信号θＤを出力する。Ａ／Ｄ変換回路１２１３は、加速度センサー１６０の出力信号ＸＡ，ＹＡ，ＺＡをデジタル形式に変換し、変換した信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤを出力する。

ＣＰＵ１２１５は、揮発性メモリー１２１６をワークエリアとして利用しつつ、不揮発性メモリー１２１７に記憶された波形解析プログラムを実行する。この波形解析プログラムは、判定部１２２１、適応フィルタ処理部１２２２、及び解析部１２２３の各部をＣＰＵ１２１５に実現させるプログラムである。これら各部１２２１，１２２２，１２２３は次のような処理を行う。

判定部１２２１は、Ａ／Ｄ変換回路１２１２から０度よりも小さい角度θを示す信号θＤが出力されている間は被験者が測定部位の鬱血を増す姿勢を取っているとみなし、Ａ／Ｄ変換回路１２１２から０度以上の角度θを示す信号θＤが出力さている間は被験者がそのような姿勢を取っていないとみなす。判定部１２２１は、Ａ／Ｄ変換回路１２１２から０度よりも小さい角度θを示す信号θＤが出力されると、その角度θが鬱血度判定テーブルＴＢＬにおけるどの姿勢の角度範囲ＲＮＧに該当するかを判定する。判定部１２２１は、鬱血度判定テーブルＴＢＬから該当する姿勢Ｐ１，Ｐ２，又はＰ３（例えば、姿勢Ｐ１とする）と対応する所要時間Ｔ１を取得する。そして、ＣＰＵ１２１５は、以降のＡ／Ｄ変換回路１２１２の出力信号θＤが示す角度θがこの姿勢Ｐ１の角度範囲ＲＮＧ内にある間は被験者が姿勢Ｐ１をとり続けているとみなし、姿勢Ｐ１の持続時間が所要時間Ｔ１を越えた場合に、測定部位が鬱血したとみなす。また、Ａ／Ｄ変換回路１２１２から０度以上の角度θを示す信号θＤが出力された場合、鬱血が解消されたとみなす。

適応フィルタ処理部１２２２は、測定部位が鬱血していない間は、Ａ／Ｄ変換回路１２１１の出力信号ＲＤを脈波信号ＰＤとして解析部１２２３に出力する。また、適応フィルタ処理部１２２２は、測定部位が鬱血している間は、Ａ／Ｄ変換回路１２１１の出力信号ＲＤに含まれているノイズＮの推定波形を適応フィルタ処理によって生成し、この推定波形をＡ／Ｄ変換回路１２１１の出力信号ＲＤから減算し、この減算結果を脈波信号ＰＤとして解析部１２２３に出力する。

より詳細に説明すると、適応フィルタ処理部１２２２は、加速度センサー１６０の出力信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤを次式に代入して合成加速度信号ＡＳＤを求め、この合成加速度信号ＡＳＤにフィルタ係数列ｗを畳み込み、この畳込み演算結果をノイズＮの推定波形信号ＷＤとする。
ＡＳＤ＝（ＸＤ^２＋ＹＤ^２＋ＺＤ^２）^１／２…（１）

そして、適応フィルタ処理部１２２２は、この信号ＷＤをＡ／Ｄ変換回路１２１１の出力信号ＲＤから減算した減算結果を脈波信号ＰＤとするとともに、この信号ＰＤが減少するように（すなわち、ノイズを含まない脈波信号ＰＤとなるように）フィルタ係数列ｗを更新する。このフィルタ係数列ｗの更新は、ＬＭＳ（Least Mean Square）アルゴリズムなどの周知の適応アルゴリズムに従って行うとよい。

ここで、以上のように、本実施形態では、測定部位が鬱血している場合、加速度センサー１６０の出力信号を用いた適応フィルタ処理の処理結果を脈波センサー３０の出力信号から減算したものを、脈波信号ＰＤとする。これにより、脈波信号ＰＤに現れるピークの間隔である脈拍間隔と心電図のＲ波におけるピークの間隔であるＲＲ間隔との乖離が改善される。このことは、本願発明者らが本願発明の案出のために行った次の測定の結果からも裏付けられる。

本願発明者らは、まず、被験者に測定部位が鬱血するような姿勢をとらせた場合と鬱血しないような姿勢をとらせた場合の各々について、測定部位における脈拍間隔を青色と緑色の発光色をもった脈拍計により各々計測し、この脈拍間隔を同じ被験者にて同時に測定したRR間隔と比較した。

図６における波形Ｗ１Ｂ及びＷ１Ｇは、被験者に測定部位が鬱血するような姿勢をとらせて測定部位に青色の光および緑色の光を照射した場合における受光素子３２ｂの出力信号ＤＡを測定対象信号とし、それぞれの波長の信号から測定した脈拍間隔値の経時変化を示すものである。波形Ｗ１Ｒは、同じ被験者にて上記測定と同時に測定したRR間隔の変化を示すものである。

図７における波形Ｗ２Ｂ及びＷ２Ｇは、被験者に測定部位が鬱血しないような姿勢をとらせて測定部位に青色及び緑色の光を照射した場合における受光素子３２ｂの出力信号ＲＡを測定対象信号とし、それぞれの波長の信号から測定した脈拍間隔値の経時変化を示すものである。波形Ｗ２Ｒは、同じ被験者にて上記測定と同時に測定したRR間隔の経時変化を示すものである。

図６及び図７を参照すると、測定部位が鬱血しないような姿勢をとっている場合、脈拍間隔とRR間隔が略一致しているのに対し、測定部位が鬱血するような姿勢をとった場合、その姿勢をとってからしばらく経つと脈拍間隔とRR間隔との間に大きな隔たりが生じることが分かる。

次に、発明者らは、受光素子３２ｂの出力信号ＲＡに上述した適応フィルタ処理を施し、その効果を調べた。図８における波形Ｗ３Ｂ及びＷ３Ｇは、図6の波形Ｗ１Ｂ及びＷ１Ｇに対し、上述した適応フィル処理を施した結果の波形から得られた脈拍間隔値の経時変化を示すものである。波形Ｗ３Ｒは、W1Rと同じであり、RR間隔の経時変化を示すものである。

図６及び図８を参照すると、受光素子３２ｂの出力信号ＲＡに対して加速度センサー１６０の出力信号ＲＡを用いた適応フィルタ処理を施すことにより、脈拍間隔値とRR間隔との間の乖離が改善される、ということが分かる。

以上の計測の結果から、加速度センサー１６０の出力信号を用いた適応フィルタ処理の処理結果を脈波センサー３０の出力信号から減算したものを脈波信号ＰＤとすることにより、脈拍間隔とＲＲ間隔との乖離が改善される、ということが裏付けられる。

図２において、解析部１２２３は、適応フィルタ処理部１２２２の出力信号ＰＤから脈拍間隔及び脈拍数を検出する。より具体的に説明すると、解析部１２２３は、信号ＰＤにピークが現れる度に、最新のピークと１つ前のピークとの間の時間差を求め、この時間差を脈拍間隔としてデータ記憶回路１３０に記憶させる。また、ＣＰＵ１２１５は、信号ＰＤにおける所定時間（例えば、１分間）毎のピークの出現数をカウントし、カウントした数を脈拍数としてデータ記憶回路１３０に記憶させる。データ記憶回路１３０に記憶された脈拍間隔および脈拍数は、ボタンスイッチ１６の操作に従ってデータ記憶回路１３０から読み出され、計測結果として表示部１４に表示される。

以上説明したように、本実施形態では、測定部位が鬱血している場合、加速度センサー１６０の検出信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤを用いた適応フィルタ処理の処理結果を脈波センサー３０の検出信号ＲＤから減算し、この減算結果を脈波を示す脈波信号ＰＤとする。そして、この適応フィルタ処理の処理結果の減算を経ることにより、脈波センサー１６０の検出信号から体動の影響によるノイズＮが除去される。よって、本実施形態によると、測定部位が鬱血している場合に、脈波センサー３０の検出信号に現れるピークの間隔が本来の測定対象であるＲＲ間隔から乖離する、という事態が発生しなくなる。従って、本発明によると、測定部位の鬱血の有無に拘わらず、高い確度を持った測定結果を得ることができる。

また、本実施形態では、脈波センサー３０の検出信号から減算する信号を加速度センサー１６０の検出信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤを用いた適応フィルタ処理により生成する。この適応フィルタ処理では、当該フィルタ処理に用いるフィルタ係数列ｗがノイズＮの発生源である体動から測定部位までの伝達関数を模擬したものとなるように遂次更新される。従って、体動の影響によるノイズＮの推定信号を効率よく生成することができる。
また、上述した実施形態においては、動体ノイズを除去するための適応フィルタ処理を実行した。適応フィルタ処理は通常時と比較してＣＰＵの１２１５の負荷が重くなるが、測定部位が鬱血している場合に限って適応フィルタ処理を実行した。このため、常時、適応フィルタ処理を実行する場合と比較して、脈波計測装置１の消費電力を低減することができる。

＜２．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明したが、この実施形態に以下に述べる変形を加えても勿論良い。
（１）上記実施形態では、脈波センサー３０の発光素子３２ａの発光色は青であったが、この発光色を緑やその他の色にしてもよい。

（２）上記実施形態における適応フィルタ処理部１２２２は、適応フィルタ処理では、加速度センサー１６０の出力信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤの合成加速度信号ＡＳＤを求め、この合成加速度信号ＡＳＤにフィルタ係数列ｗを畳み込むことにより推定波形信号ＷＤを生成した。しかし、信号ＸＤ，ＹＤ，ＺＤのうち１つ、または２つを加算した加算信号にフィルタ係数列ｗを畳み込むことにより推定波形信号ＷＤを生成してもよい。また、ＲＤ”信号から上記の推定波形信号ＷＤを減算する代わり、ＲＤ”信号から信号ＸＤ、ＹＤ、ＺＤをひとつずつ減算してもよい。例えば、まず、ＲＤ”信号から信号ＸＤを減算して、その結果からさらに信号ＹＤを減算する。そして最後に、その結果から信号ＺＤを減算するといった方法で行ってもよい。

（３）上記実施形態では、脈波センサー３０の受光素子３２ｂは、同センサー３０の発光素子３２ａが測定部位に向けて照射した光の反射光を受光し、この反射光の受光強度を示す信号を検出信号ＲＡとして出力した。しかし、脈波センサー３０の受光素子３２ｂは、同センサー３０の発光素子３２ａが測定部位に向けて照射した光の透過光を受光し、この透過光の受光強度を示す信号を検出信号ＲＡとして出力してもよい。

（４）上記実施形態では、測定部位の姿勢を示す物理量を検出する姿勢検出手段としてジャイロセンサー１５０を用いた。しかし、被験者の姿勢を示す物理量を示す他の種類のセンサー（例えば、圧力センサーや地磁気センサー）によってこれを代用してもよい。また、加速度センサー１６０に姿勢検出手段としての役割をも与え、このセンサー１６０によって検出される３軸方向の加速度成分のバランスから測定部位の姿勢を求めるようにしてもよい。

（５）また、上述した実施形態では、脈波検出部３０はセンサー固定用バンド３４により被験者の人指し指の根元から第２指関節までの間の部分に巻きつけられているが、脈波検出部３０をカフ（腕帯）により被験者の上腕部または前腕部に巻き付ける構造にしても良い。
さらに、上述した実施形態では、脈波計測装置１は、手首に装着される装置本体１０と、人指し指の根元から第２指関節までの間の部分に装着される脈波検出部３０とを備え、これらはケーブル２０を介して接続される構造を有しているが、脈波検出部３０と装置本体１０とが一体として構成され、共にリストバンド１２により被験者の手首に装着する構造にしても良い。この場合、ケーブル２０が不要となり、装置本体１０と脈波検出部３０とが一体となった腕時計構造を有するため、脈波計測装置１の使い勝手の向上が可能となる。
また、上述した実施形態では、装置本体１０を腕時計構造とし、リストバンド１２により被験者の手首に巻き付ける構造を有しているが、装置本体１０を携帯電話等の外部の機器上に設け、装置本体１０が設けられた携帯電話等と脈波検出部３０との間で無線通信を実行してもよい。この場合、脈波検出部３０は、手首、上腕部あるいは前腕部に巻きつけるカフ（腕帯）としてもよい。あるいは、耳朶に装着する構成としてもよい。装置本体１０は、携帯電話の有する表示機能、入力機能、及びＣＰＵを利用できるため、脈波計測装置１の低コスト化が可能となる。

１…脈波計測装置、１０…装置本体、１２…リストバンド、１４…表示部、１６…ボタンスイッチ、２０…ケーブル、３０…脈波センサー、３２ａ…発光素子、３２ｂ…受光素子、３４…センサー固定用バンド、１１０…アナログ回路部、１１１２…ＩＶ変換回路、１１１６…アンプ、１１２０…駆動回路、１２０…演算処理回路、１２１１，１２１２，１２１３…Ａ／Ｄ変換回路、１２１５…ＣＰＵ、１２１６…揮発性メモリー、１２１７…不揮発性メモリー、１２２１…判定部、１２２２…適応フィルタ処理部、１２２３…解析部、１３０…データ記憶回路、１５０…ジャイロセンサー、１６０…加速度センサー。

Claims

被験者の身体の部位に装着される手段であって、前記被験者の身体の測定部位に向けて光を照射し、照射した光のうち前記測定部位にて反射された光、または前記測定部位を透過した光を受光し、この受光した光の受光強度を示す信号を出力する光検出手段と、
前記光検出手段または前記光検出手段とともに前記被験者の身体に装着される装置の前記被験者の身体における装着部位の姿勢を示す物理量を検出し、検出した物理量を示す信号を出力する姿勢検出手段と、
前記測定部位に加わる力に応じて生じた加速度を検出し、検出した加速度を示す信号を出力する加速度検出手段と、
前記姿勢検出手段の出力信号から前記測定部位が鬱血しているか否かを判定し、前記測定部位が鬱血していると判定した場合に、前記加速度検出手段の出力信号に基づいて前記光検出手段の出力信号に重畳されているノイズの推定波形を生成し、このノイズの推定波形を前記光検出手段の出力信号から除去して脈波信号を生成する処理手段と
を具備することを特徴とする脈波計測装置。
前記処理手段は、前記測定部位が鬱血していると判定した場合に、前記加速度検出信号の出力信号にフィルタ係数を用いたフィルタ処理を施し、このフィルタ処理後の信号を前記光検出手段の出力信号から減算するとともに、この減算結果が減少するように前記フィルタ処理に用いられるフィルタ係数を更新する適応フィルタ処理を実行し、前記減算結果を前記脈波信号として生成することを特徴とする請求項１に記載の脈波計測装置。
前記測定部位における鬱血を増す姿勢の種類と、それらの姿勢を取り始めてから前記測定部位が鬱血状態になるまでの所要時間とを対応付けて記憶した記憶手段を具備し、
前記処理手段は、前記姿勢検出手段の出力信号から前記測定部位の姿勢を求め、求めた姿勢の持続時間が当該姿勢の種類と対応付けて前記記憶手段に記憶されている所要時間を超えた場合に、前記測定部位が鬱血していると判定する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の脈波計測装置。
コンピュータに、
被験者の身体の測定部位の姿勢を検出する第１のセンサーの出力信号から前記測定部位が鬱血しているか否かを判定する判定部と、
前記測定部によって前記測定部位が鬱血していると判定された場合に、前記測定部位に加わる力によって発生する加速度を検出する第２のセンサーの出力信号に基づいて、前記測定部位に向けて照射した光の反射光または透過光を検出する第３のセンサーの出力信号に重畳されているノイズの推定波形を生成し、このノイズの推定波形を前記第３のセンサーの出力信号から除去して脈波信号を生成する適応フィルタ処理部と
を実現させるプログラム。