特許 5958222 生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5958222

(24)【登録日】2016年7月1日

(45)【発行日】2016年7月27日

(54)【発明の名称】生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20160714BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20160714BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALN20160714BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/02 310H

   A61B5/02ZDM

   A61B5/02 711B

   !A61B5/14 322

【請求項の数】10

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2012-204437(P2012-204437)

(22)【出願日】2012年9月18日

(65)【公開番号】特開2014-57717(P2014-57717A)

(43)【公開日】2014年4月3日

【審査請求日】2015年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】503246015

【氏名又は名称】オムロンヘルスケア株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100122286

【弁理士】

【氏名又は名称】仲倉 幸典

(72)【発明者】

【氏名】小林 達矢

(72)【発明者】

【氏名】山下 祐輝

【審査官】 伊知地 和之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１６０２７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２５４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０５３３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００８８２２５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５８０７２６７（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０２ − ５／０３

Ａ６１Ｂ ５／０６ − ５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係を記憶する第１の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第１の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、を備える、生体情報測定装置。

【請求項2】

被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係を記憶する第２の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第２の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、
前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。

【請求項3】

被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係を記憶する第３の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第３の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、
前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。

【請求項4】

被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係と、をそれぞれ記憶する第４の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、
前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、
前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、
前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、
前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備える、生体情報測定装置。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記測定部の前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させる期間は、少なくとも１拍分を含む期間である、生体情報測定装置。

【請求項6】

請求項１、４又は５のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、ｍを定数とし、且つ、或る検出可能発光強度での前記ＡＣ成分の前記出力信号レベルに対する比をヘモグロビン吸光度と規定するとき、
（必要発光強度）＝ｍ／｛（ヘモグロビン吸光度）×（脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度で発光させたときの発光強度１ｍＡ当たりの出力信号レベル）｝
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。

【請求項7】

請求項１、４又は５のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、ｆとｇを定数とするとき、
（必要発光強度）＝ｆ／（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅−ｇ）
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。

【請求項8】

請求項２、４又は５のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係は、ｈを定数とするとき、
（出力信号レベルの予測値）＝ｈ×｛（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される出力信号レベル）×（必要発光強度）｝
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。

【請求項9】

請求項３、４又は５のいずれか一つに記載の生体情報測定装置において、
前記予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係は、ｆとｇを定数とするとき、
（脈波信号の振幅の予測値）＝｛ｆ×（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅）−ｇ｝×（必要発光強度）
という関係式によって規定される、生体情報測定装置。

【請求項10】

請求項４記載の生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法であって、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって、前記検出可能発光強度と、前記測定された前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅との関係をそれぞれ予め取得して、当該関係を前記第４の記憶部に記憶するステップと、
前記検出可能発光強度で前記発光部を試行的に発光させるステップと、
前記被測定者の少なくとも１拍分の期間にわたって、前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅とを測定するステップと、
前記発光強度設定部によって、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定するステップと、
前記出力信号予測値算出部によって、前記出力信号のレベルの予測値を算出するステップと、
前記出力信号増幅ゲイン設定部によって、前記出力信号出力部における光電出力の増幅ゲインを設定するステップと、
前記脈波信号予測値算出部によって、前記脈波信号の振幅の予測値を算出するステップと、
前記脈波信号増幅ゲイン設定部によって、前記脈波信号出力部における増幅ゲインを設定するステップと、を備える、生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、被測定者の脈波や脈拍数や血圧や酸素飽和度等の生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被測定者の腕や手首等の被測定部位に装着して、被測定者の脈波や脈拍数や血圧や酸素飽和度等の生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置が知られている。生体情報測定装置は、例えば、発光部及び受光部を備える光学センサを備え、光学センサの発光部から照射された光の一部が血液中のヘモグロビンによって吸収され、他の一部の光が生体の組織によって反射され、その反射光を受光部で受光し、受光部で受光した出力信号からＡＣ成分を取り出して増幅したものを脈波信号として出力し、演算手段を用いて脈波信号を処理することにより上記生体情報を算出している（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−２３４６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、生体情報測定装置を腕や手首に装着して生体情報を光学的に測定する場合、発光部から照射された測定光が皮膚で吸収される度合いが、被測定者の腕や手首における皮膚の色で異なる。この皮膚の色の違いが光の吸収に影響を及ぼすため、発光部の発光強度や受光部の出力を増幅するゲインを適切に設定する必要がある。

【0005】

例えば、発光部の発光強度を大きめに設定し過ぎた場合、常時測定用としてあるいは携帯用として使用される生体情報測定装置は、通常、電池を駆動源として用いていることから、消費電力が増大して装置の動作時間が短くなって、利用者の利便性を低下させるという問題がある。

【0006】

また、出力信号からＡＣ成分を取り出して増幅することによって得られる脈波信号について、増幅ゲインを予め大きめに設定し過ぎた場合、脈波信号の振幅が増幅回路のダイナミックレンジ又はＡ／Ｄ変換器のレンジを超えて飽和してしまい、脈波信号を正常に検出できなくなってしまう。逆に、生体情報測定装置の腕や手首への装着状態が不適切であると、脈波信号の振幅が小さくなってしまい、脈波信号を検出できなってしまう。

【0007】

そこで、この発明の課題は、発光部及び受光部を備える光学センサを備え、被測定者の脈波や脈拍数や血圧や酸素飽和度等の生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置であって、発光部の発光強度及び／又は受光部の出力を増幅するゲイン等のパラメータを適切に設定できる生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するため、第１の局面では、この発明の生体情報測定装置は、
被測定者の被測定部位に装着される本体と、
或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、
前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、
前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、
複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係を記憶する第１の記憶部と、
前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第１の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、を備えることを特徴とする。

【0009】

本明細書における「検出可能発光強度」は、ＡＣ成分（脈波信号）が脈波信号出力部で取り出し可能（すなわち検出可能）である或る大きさの発光強度（駆動電流）のことを意味している。また、本明細書における「必要発光強度」は、ＡＣ成分（脈波信号）が脈波信号出力部で検出される最低限の振幅を超えるのに必要な或る大きさの発光強度（駆動電流）のことを意味している。

【0010】

第１の局面の発明の生体情報測定装置では、第１の記憶部が、複数のサンプル被測定者に関して、脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係を記憶している。発光強度設定部が、被測定者に関して発光部を検出可能発光強度で試行的に発光させることによって出力信号出力部で出力信号を取得し、取得された出力信号と第１の記憶部に記憶された必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、ＡＣ成分が脈波信号出力部で取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、発光部を発光させる必要発光強度を設定している。その結果、生体情報を光学的に測定するための条件を規定するパラメータの一つである発光部での必要発光強度（すなわち駆動電流）が、適切に設定される。したがって、生体情報の測定を簡便に行うことができる。

【0011】

第２の局面では、この生体情報測定装置は、被測定者の被測定部位に装着される本体と、或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係を記憶する第２の記憶部と、前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第２の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、を備えることを特徴とする。

【0012】

第２の局面の生体情報測定装置では、第２の記憶部が、複数のサンプル被測定者に関して、脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係を記憶している。出力信号予測値算出部が、被測定者に関して発光部を検出可能発光強度で試行的に発光させることによって出力信号出力部で出力信号レベルを取得し、取得された出力信号レベルと第２の記憶部に記憶された必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、出力信号レベルの予測値を算出している。出力信号増幅ゲイン設定部が、出力信号レベルの予測値に基づいて、出力信号レベルが出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、出力信号出力部の増幅ゲインを設定している。その結果、生体情報を光学的に測定するための条件を規定するパラメータの一つである出力信号出力部での増幅ゲイン（すなわち受光感度）が、適切に設定されている。したがって、生体情報の測定を簡便に行うことができる。

【0013】

第３の局面では、この生体情報測定装置は、被測定者の被測定部位に装着される本体と、或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係を記憶する第３の記憶部と、前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第３の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備えることを特徴とする。

【0014】

第３の局面の生体情報測定装置では、第３の記憶部が、複数のサンプル被測定者に関して、脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係を記憶している。脈波信号予測値算出部が、被測定者に関して発光部を検出可能発光強度で試行的に発光させることによって脈波信号出力部で脈波信号の振幅を取得し、取得された脈波信号の振幅と第３の記憶部に記憶された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、脈波信号の振幅の予測値を算出している。脈波信号増幅ゲイン設定部が、脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定している。その結果、生体情報を光学的に測定するための条件を規定するパラメータの一つである脈波信号出力部での増幅ゲイン（すなわち脈波信号ゲイン）が、適切に設定されている。したがって、生体情報の測定を簡便に行うことができる。

【0015】

第４の局面では、この生体情報測定装置は、被測定者の被測定部位に装着される本体と、或る発光強度で発光して前記被測定部位に向けて光を照射する発光部と、前記被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部と、を有する測定部と、前記受光部から出力される光電出力を増幅して出力信号として出力する出力信号出力部と、前記出力信号からＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号として出力する脈波信号出力部と、複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係と、をそれぞれ記憶する第４の記憶部と、前記被測定者に関して前記発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって前記出力信号出力部で前記出力信号を取得し、前記取得された出力信号と前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部と、前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記出力信号出力部で前記出力信号レベルを取得し、前記取得された出力信号レベルと前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、前記出力信号レベルの予測値を算出する出力信号予測値算出部と、前記出力信号レベルの予測値に基づいて、前記出力信号レベルが前記出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記出力信号出力部の増幅ゲインを設定する出力信号増幅ゲイン設定部と、前記検出可能発光強度での試行的な発光によって前記脈波信号出力部で前記脈波信号の振幅を取得し、前記取得された脈波信号の振幅と前記第４の記憶部に記憶された前記必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、前記脈波信号の振幅の予測値を算出する脈波信号予測値算出部と、前記脈波信号の振幅の予測値に基づいて、前記脈波信号の振幅が前記脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、前記脈波信号出力部の増幅ゲインを設定する脈波信号増幅ゲイン設定部と、を備えることを特徴とする。

【0016】

第４の局面の生体情報測定装置では、第４の記憶部が、複数のサンプル被測定者に関して、脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号の関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係と、或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光部を発光させることによって予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係と、をそれぞれ記憶している。発光強度設定部が、被測定者に関して発光部を前記検出可能発光強度で試行的に発光させることによって出力信号出力部で出力信号を取得し、取得された出力信号と第４の記憶部に記憶された必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、ＡＣ成分が脈波信号出力部で取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、発光部を発光させる必要発光強度を設定している。出力信号予測値算出部が、検出可能発光強度での試行的な発光によって出力信号出力部で出力信号レベルを取得し、取得された出力信号レベルと第４の記憶部に記憶された必要発光強度−出力信号レベルの関係とに基づいて、出力信号レベルの予測値を算出している。出力信号増幅ゲイン設定部が、出力信号レベルの予測値に基づいて、出力信号レベルが出力信号出力部の処理可能レンジに入るように、出力信号出力部の増幅ゲインを設定している。脈波信号予測値算出部が、検出可能発光強度での試行的な発光によって脈波信号出力部で脈波信号の振幅を取得し、取得された脈波信号の振幅と第４の記憶部に記憶された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係とに基づいて、脈波信号の振幅の予測値を算出している。脈波信号増幅ゲイン設定部が、脈波信号の振幅の予測値に基づいて、脈波信号の振幅が脈波信号出力部の処理可能レンジに入るように、脈波信号出力部の増幅ゲインを設定している。その結果、生体情報を光学的に測定するための測定条件を規定するパラメータである、発光部での必要発光強度と、出力信号出力部での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号出力部での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）とが、それぞれ、適切に設定されている。したがって、生体情報の測定を簡便に且つ正確に行うことができる。

【0017】

一実施形態の生体情報測定装置では、前記測定部の前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させる期間は、少なくとも１拍分を含む期間であることを特徴とする。

【0018】

この一実施形態の生体情報測定装置では、測定時間の短縮を可能にする。

【0019】

一実施形態の生体情報測定装置では、前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、ｍを定数とし、且つ、或る発光強度での前記ＡＣ成分の前記出力信号レベルに対する比をヘモグロビン吸光度と規定するとき、（必要発光強度）＝ｍ／｛（ヘモグロビン吸光度）×（脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度で発光させたときの発光強度１ｍＡ当たりの出力信号レベル）｝という関係式によって規定されることを特徴とする。

【0020】

この一実施形態の生体情報測定装置では、複数のサンプル被測定者に関して実験で予め取得されるとともに記憶部に記憶された関係式に基づいて必要発光強度が設定されるので、生体情報に関する測定精度を高めることができる。

【0021】

一実施形態の生体情報測定装置では、前記前記予め取得された必要発光強度−出力信号の関係は、ｆとｇを定数とするとき、（必要発光強度）＝ｆ／（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅−ｇ）という関係式によって規定されることを特徴とする。

【0022】

この一実施形態の生体情報測定装置では、複数のサンプル被測定者に関して実験で予め取得されるとともに記憶部に記憶された関係式に基づいて必要発光強度が設定されるので、生体情報に関する測定精度を高めることができる。

【0023】

一実施形態の生体情報測定装置では、前記予め取得された必要発光強度−出力信号レベルの関係は、ｈを定数とするとき、（出力信号レベルの予測値）＝ｈ×｛（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される出力信号レベル）×（必要発光強度）｝という関係式によって規定されることを特徴とする。

【0024】

この一実施形態の生体情報測定装置では、複数のサンプル被測定者に関して実験で予め取得されるとともに記憶部に記憶された関係式に基づいて出力信号出力部での増幅ゲイン（受光感度）が設定されるので、生体情報に関する測定精度を高めることができる。

【0025】

一実施形態の生体情報測定装置では、前記予め取得された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係は、ｆとｇを定数とするとき、（脈波信号の振幅の予測値）＝｛ｆ×（前記発光部を前記検出可能発光強度で発光させたときに取得される脈波信号の振幅）−ｇ｝×（必要発光強度）という関係式によって規定されることを特徴とする。

【0026】

この一実施形態の生体情報測定装置では、複数のサンプル被測定者に関して実験で予め取得されるとともに記憶部に記憶された関係式に基づいて脈波信号出力部での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）が設定されるので、生体情報に関する測定精度を高めることができる。

【0027】

この発明の生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法は、複数のサンプル被測定者に関して、前記脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で前記発光部を発光させることによって、前記検出可能発光強度と、前記測定された前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅との関係をそれぞれ予め取得して、当該関係を前記第４の記憶部に記憶するステップと、前記検出可能発光強度で前記発光部を試行的に発光させるステップと、前記被測定者の少なくとも１拍分の期間にわたって、前記出力信号のレベルと前記脈波信号の振幅とを測定するステップと、前記発光強度設定部によって、前記ＡＣ成分が前記脈波信号出力部でAC成分を取り出し可能な最低限の振幅を超えるように、前記発光部を発光させる必要発光強度を設定するステップと、前記出力信号予測値算出部によって、前記出力信号のレベルの予測値を算出するステップと、前記出力信号増幅ゲイン設定部によって、前記出力信号出力部における光電出力の増幅ゲインを設定するステップと、前記脈波信号予測値算出部によって、前記脈波信号の振幅の予測値を算出するステップと、前記脈波信号増幅ゲイン設定部によって、前記脈波信号出力部における増幅ゲインを設定するステップと、を備えることを特徴とする。

【0028】

この発明のパラメータ設定方法によれば、生体情報を光学的に測定するための条件を規定するパラメータである、発光部での必要発光強度（駆動電流）と出力信号出力部での増幅ゲイン（受光感度）と脈波信号出力部での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）とが、それぞれ、短時間で適切な値に設定されている。したがって、生体情報の測定を簡便に且つ正確に行うことができる。

【発明の効果】

【0029】

以上より明らかなように、この発明の生体情報測定装置及び該装置におけるパラメータ設定方法は、発光部の発光強度及び／又は出力信号出力部での増幅ゲイン（受光感度）及び／又は脈波信号出力部での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）という、生体情報の光学的な測定に重要である３つのパラメータを適切に設定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】この発明の生体情報測定装置を例示する模式的断面図である。

【図2】この発明の生体情報測定装置の機能ブロック図である。

【図3】測定回路の構成を例示する図である。

【図4】出力信号の波形を説明する図である。

【図5】脈波信号の波形を説明する図である。

【図6】サンプル被測定者のそれぞれに対して、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光させたときに得られる脈波信号の振幅と、脈波信号の振幅／発光強度との関係をプロットした散布図である。

【図7】図６の散布図における回帰直線からのオフセット誤差を示す図である。

【図8】サンプル被測定者のそれぞれに対して、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光させたときに得られる出力信号レベルと、出力信号レベル／発光強度との関係をプロットした散布図である。

【図9】サンプル被測定者のそれぞれに対する必要発光強度（駆動電流）を示す図である。

【図10】この発明の第１実施形態に係る生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法を示すフローチャートである。

【図11】この発明の第２実施形態に係る生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法を示すフローチャートである。

【図12】この発明の第３実施形態に係る生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法を示すフローチャートである。

【図13】この発明の第４実施形態に係る生体情報測定装置におけるパラメータ設定方法を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の都合上、生体情報測定装置１の構成を説明する場合において、図示しない被測定部位の側を本体１０の「下面側」、被測定部位の反対側を本体１０の「上面側」としている。

【0032】

この発明の一実施形態における生体情報測定装置１は、測定対象である人（以下、被測定者という）の生体情報を光学的に測定する機能を有する。測定される生体情報は、測定部５０を含む本体１０が被測定者の被測定部位に対して密着した状態で光学的に測定することが要求されるものであり、例えば、脈波や脈拍数や血圧や酸素飽和度等の生体情報である。したがって、この発明の生体情報測定装置１は、例えば、脈波測定装置である。また、生体情報測定装置１が装着される被測定部位は、例えば、手首又は腕である。以下、生体情報測定装置１が脈波測定装置である場合について説明する。

【0033】

まず、図１を参照して、脈波測定装置１の構成を説明する。

【0034】

図１の模式的断面図に示すように、脈波測定装置１は、本体１０と、バンド２０と、を含む。

【0035】

脈波測定装置１の本体１０は、下面１５から上面１６にかけて、基部１１と首部１２と頭部１３とが、順次積層された積層構造をしている。首部１２は、基部１１と頭部１３との間に位置する。基部１１と首部１２と頭部１３のいずれもが、略直方体形状をしており、各略直方体のコーナー部分には丸みが形成されている。本体１０は、被測定者の被測定部位（図示しない）に対して密着して配置されて被測定部位との接触面を形成する下面１５と、当該下面１５の反対側に位置する上面１６と、を有する。本体１０は、下面１５に沿った面方向に関して、頭部１３のサイズが基部１１のサイズよりも小さく、首部１２のサイズが頭部１３のサイズよりも小さく構成された段差構造をしている。すなわち、本体１０の首部１２が、くびれた形状をしている。

【0036】

脈波測定装置１の本体１０は、下面１５の側に配置されて被測定者の生体情報を測定する測定部５０と、上面１６の側に配置されて測定部５０によって測定された生体情報に関する情報を表示する表示部１１４と、を備える。下面１５の側に配置された測定部５０は、赤外光又は近赤外光を発光する発光ダイオードのような発光素子５４と、フォトダイオード又はフォトトランジスタのような受光素子５６と、を備える光学式センサである。発光素子５４は、被測定部位に向けて或る発光強度で光を照射する発光部として働く。また、受光素子５６は、被測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光部として働く。

【0037】

本体１０が被測定部位に密着して配置された状態で、発光素子５４から発せられた測定光（例えば赤外光又は近赤外光）を被測定部位にある動脈に照射すると、動脈を流れる赤血球によって照射光が反射され、この反射光が受光素子５６で受光される。受光素子５６で受光される反射光の光量は、脈波に応じて変化する。したがって、当該測定部５０により、脈波情報を検出して脈拍数を計測することができる。なお、図１では、測定部５０が下面１５に接するように配置されているが、測定部５０が本体１０の内部に配置されるとともに、本体１０の内部に配置された測定部５０と本体１０の下面１５と連通する空間部を備える構成であってもよい。また、図１に示した脈波測定装置１は、測定部５０が発光素子５４と発光素子５４の近傍に配置された受光素子５６とから構成されて、被測定部位からの反射光を検出するタイプのものを例示しているが、測定部５０が発光素子５４と発光素子５４に対して対向配置された受光素子５６とから構成されて、被測定部位を透過した透過光を検出するタイプとすることもできる。

【0038】

表示部１１４が、本体１０の上面１６の側すなわち頭部１３に配置されている。表示部１１４は、表示画面（例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）またはＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイなど）を含む。表示部１１４は、被測定者の生体情報に関する情報（例えば、脈拍数）等を表示画面に表示する。当該表示画面の制御は、表示制御部として機能する制御部１１１によって行われる。

【0039】

本体１０を被測定者の被測定部位に取り付けるためのバンド２０は、本体１０を密着保持するための本体保持部２３と、被測定部位を取り巻くための取り巻き部２５と、を有する。

【0040】

本体保持部２３に形成された開口部２４は、表示部１１４に対応する位置に形成されて、表示部１１４が本体１０の外部から見えることを許容する窓部として機能して、本体１０の頭部１３及び首部１２を受け入れるように開いている。上述したように、本体１０の頭部１３及び首部１２がコーナー部分に丸みを持った略矩形形状をしているので、本体１０の当該矩形形状に対応して、バンド２０の開口部２４も、バンド２０の面方向に関して、コーナー部分が丸みを持った略矩形形状をしている。開口部２４の開口サイズは、くびれた首部１２の外形サイズに略一致するように構成されている。本体１０をバンド２０に取り付けた脈波測定装置１においては、首部１２の外形部分と略矩形の開口部２４とが係合している。したがって、本体１０の基部１１の上面から下面１５とは反対側に向けて突出する部分すなわち本体１０の首部１２の４つの側面部分と、バンド２０の略矩形の開口部２４を構成する４つの開口辺と、によって、本体１０とバンド２０とが本体１０の下面１５に沿った面方向に関して相対的に移動することを規制する規制部を形成している。

【0041】

取り巻き部２５と、終端部２７の上面２２ａとにおいては、長手方向に延びる長めの雌側面ファスナー２６及び長手方向に延びる短めの雄側面ファスナー２８がそれぞれ取り付けられている。雌側面ファスナー２６及び雄側面ファスナー２８は、互いに着脱自在に係合する面ファスナー係合構造を形成する。本体保持部２３の左側端部２９には、略矩形形状に屈折されたバックル部材３０が取り付けられている。左側端部２９とバックル部材３０との間には、取り巻き部２５を挿通させることのできる隙間を持った取り付け穴３２が形成されている。

【0042】

次に、図２を参照して、脈波測定装置１のハードウェア構成について説明する。

【0043】

図２は、脈波測定装置１をネットワーク上でも使用可能な構成として例示したものである。脈波測定装置１は、ネットワーク（図示しない）を介して、サーバ（図示しない）に対して有線又は無線によって相互に通信可能であるように構成されている。

【0044】

図２に示すように、脈波測定装置１の本体１０は、制御部１１１と、記憶部１１２と、電源１１３と、表示部１１４と、操作部１１５と、測定部５０と、通信部１２２と、を含む。

【0045】

制御部１１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit；中央演算処理装置）およびその補助回路を含み、脈波測定装置１を構成する各部を制御し、記憶部１１２に記憶されたプログラムおよびデータに従って各種の処理を実行する。すなわち、制御部１１１は、操作部１１５、および、通信部１２２から入力されたデータを処理し、処理したデータを、記憶部１１２に記憶させたり、表示部１１４で表示させたり、通信部１２２から出力させたりする。

【0046】

制御部１１１は、ＣＰＵがプログラムを実行することにより、測定部５０の発光素子５４及び受光素子５６の発光及び受光をそれぞれ制御して、測定部５０によって測定されたデータ（例えば、脈波）に基づいて脈拍数を算出する、脈拍数算出部として働く。

【0047】

制御部１１１は、算出された脈拍数を表示部１１４に表示することを制御する表示制御部として働く。

【0048】

記憶部１１２は、制御部１１１でプログラムを実行するために必要な作業領域として用いられるＲＡＭ（Random Access Memory）と、制御部１１１で実行するための基本的なプログラムを記憶するためのＲＯＭ（Read Only Memory）と、を含む。また、記憶部１１２の記憶領域を補助するための補助記憶装置の記憶媒体として、半導体メモリ（メモリカード、ＳＳＤ（Solid State Drive））などを用いることができる。記憶部１１２は、被測定者の脈拍数を時系列で被測定者毎に記憶部１１２に格納することができる。

【0049】

記憶部１１２のＲＯＭは、第１乃至第４の記憶部として、後で詳細に説明する関係であって、必要発光強度−出力信号の関係と、必要発光強度−出力信号レベルの関係と、必要発光強度−脈波信号の振幅の関係をそれぞれ記憶している。

【0050】

操作部１１５は、例えば、脈波測定装置１の電源１１３をＯＮ又はＯＦＦするために操作される電源スイッチと、被測定者毎の測定結果を記憶部１１２に保存するためにいずれの被測定者であるか、あるいは、どのような測定を行うか、を選択するために操作される操作スイッチと、を備える。なお、操作部１１５は、本体１０の上面１６の側あるいは側面に設置することができる。

【0051】

通信部１２２は、ネットワークを介して、制御部１１１によって生成されたデータや記憶部１１２に格納されていたデータをサーバへ送信したり、サーバの制御部（図示しない）によって生成されたデータやサーバの記憶部（図示しない）に格納されていたデータを受信したりするために用いられる。ここで、サーバとあるのは、通常のサーバに加えて、例えば、パーソナルコンピュータのような据え置き型端末、あるいは、携帯電話やスマートフォンやＰＤＡ（パーソナル・デジタル・アシスタンツ）やタブレット（tablet）のような携帯型端末を含む広い概念を意味している。

【0052】

次に、図３を参照して、脈波測定装置１の測定部５０の回路構成を例示する。測定部５０は、図３に示すように、発光素子５４のパルス駆動を制御するパルス駆動回路４７と、発光素子５４の発光強度（すなわち駆動電流）を制御する発光強度制御回路４５と、受光素子５６の受光感度（すなわち光電出力の増幅ゲイン）を制御する出力信号増幅回路４６と、出力信号（ＤＣ成分）Ｓ_ＤＣからＡＣ成分を取り出すとともにＡＣ成分を増幅して脈波信号Ｓ_ＡＣとして取り出す脈波信号増幅回路４０と、ＡＣ成分用のＡ／Ｄ変換回路４３と、ＤＣ成分用のＡ／Ｄ変換回路４４と、を備える。なお、Ａ／Ｄ変換回路４３，４４は、ＣＰＵ１１１に内蔵された態様であってもよい。

【0053】

制御部としてのＣＰＵ１１１がパルス駆動回路４７に接続されており、パルス駆動回路４７は、ＣＰＵ１１１から供給された駆動パルスでｎｐｎ形のトランジスタをスイッチングすることにより、発光素子５４の発光状態（周波数とデューティ）を制御する。そして、ＣＰＵ１１１が発光強度制御回路４５に接続されており、発光強度制御回路４５は、ＣＰＵ１１１からの発光強度制御信号に応じて、可変抵抗の抵抗値によって規定される駆動電流で発光素子５４を駆動することにより、発光素子５４の発光強度を制御する。すなわち、発光素子５４を流れる駆動電流が大きくなるほど、発光素子５４の発光強度（すなわち発光光量）が大きくなる。

【0054】

したがって、ＣＰＵ１１１及び発光強度制御回路４５は、後述するように、被測定者に関して発光素子５４を検出可能発光強度で発光させて出力信号増幅回路４６で出力信号Ｓ_ＤＣを取得し、取得された出力信号Ｓ_ＤＣと記憶部１１２に記憶された必要発光強度−出力信号の関係とに基づいて、ＡＣ成分が脈波信号増幅回路４０で取り出される最低限の振幅を超えるように、発光素子５４を発光させる必要発光強度を設定する発光強度設定部として働く。

【0055】

受光素子５６は、受光した光の強さに応じた光電出力を出力する。出力信号増幅回路４６は、ＣＰＵ１１１からの光電出力制御信号に応じて、可変抵抗の抵抗値を増減させることで、受光素子５６からの光電出力を増幅して、出力信号Ｓ_ＤＣとして出力する。出力信号増幅回路４６から出力された出力信号Ｓ_ＤＣのレベル、すなわち出力電圧Ｖ_ＤＣは、図示しない増幅器及びＤＣ成分用のＡ／Ｄ変換器４４を経て、デジタル信号となる。デジタルの出力信号レベルＶ’_ＤＣは、ＣＰＵ１１１に入力されて、脈波等の生体情報の演算処理に用いられる。

【0056】

したがって、ＣＰＵ１１１及び出力信号増幅回路４６は、受光素子５６から出力される光電出力を増幅して、出力信号レベルＶ_ＤＣを持った出力信号Ｓ_ＤＣを出力する出力信号出力部として働く。

【0057】

脈波信号増幅回路４０は、出力信号増幅回路４６から出力された出力信号Ｓ_ＤＣに対して、所定の周波数帯域を通過させるバンドパスフィルタ４１で帯域制限を施すことで出力信号Ｓ_ＤＣからＡＣ成分を取り出した後、オペアンプ４２でＡＣ成分を増幅し、脈波信号Ｓ_ＡＣとして出力する。オペアンプ４２は、ＣＰＵ１１１からの脈波信号制御信号に応じて、図示しない入力抵抗と帰還抵抗との抵抗比を調整することによって、脈波信号の増幅ゲインを制御する。オペアンプ４２から出力された脈波信号Ｓ_ＡＣは、ＡＣ成分用のＡ／Ｄ変換器４３を経て、デジタル信号の脈波信号として出力される。デジタルで出力された脈波信号の振幅Ｖ’_ＡＣは、ＣＰＵ１１１に入力されて、生体情報の演算処理に用いられる。

【0058】

したがって、ＣＰＵ１１１及び脈波信号増幅回路４０は、出力信号Ｓ_ＤＣからＡＣ成分を取り出すとともに、当該ＡＣ成分を増幅して脈波信号Ｓ_ＡＣを出力する脈波信号出力部として働く。

【0059】

受光素子５６から出力される出力信号Ｓ_ＤＣは、組織や滞留している血液などに吸収及び散乱された光から生じて周期的に変動しないＤＣ成分（直流成分）に対して、生体の脈動（すなわち血液の脈波）を反映して周期的に変動するＡＣ成分（交流成分）が重畳した波形として出力される。そして、ＡＣ成分がＤＣ成分よりも相対的に微小であるので、脈波信号増幅回路４０によってＡＣ成分が増幅される。受光素子５６から出力される出力信号Ｓ_ＤＣ及び脈波信号増幅回路４０から出力される脈波信号Ｓ_ＡＣの一例を、それぞれ、図４及び５に示す。図４において、横軸が時間（秒）を表し、縦軸が出力信号レベルＶ_ＤＣ（単位を省略）を表す。また、図５において、横軸が時間（秒）を表し、縦軸が脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ（単位を省略）を表す。図４に示した出力信号Ｓ_DＣでは周期的な変動がほとんど見えないのに対して、図５に示した脈波信号Ｓ_ＡＣは、生体の脈動（すなわち血液の脈波）に応じて周期的に変化していることを示している。

【0060】

被測定者の脈波を光学的に測定する脈波測定装置１は、発光素子５４での発光強度（駆動電流）と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）と、という主要な３つのパラメータによって光学的測定条件を規定することができる。当該３つのパラメータは、記憶部１１２のＲＯＭに記憶された以下に説明する関係式に基づいて求めることができる。この発明では、３つのパラメータの内の少なくとも１つを関係式に従って算出することを特徴としており、関係式に従って算出されないその他のパラメータについては、予め準備されていて記憶部１１２のＲＯＭに記憶された典型的な所与の値を用いることができる。

【0061】

発光素子５４の必要発光強度と、脈波信号増幅回路４０から出力される脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣとの間の関係は、以下の手順によって求めることができる。

【0062】

複数のサンプル被測定者について、脈波信号（ＡＣ成分）Ｓ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０（脈波信号出力部）で取り出し可能（検出可能）となる検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）を少なくとも含む複数の発光強度（例えば、駆動電流が、２ｍＡ、６ｍＡ、１１ｍＡ）で発光素子５４を発光させる。すると、各発光強度に対する脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが得られる。発光強度を横軸（ｘ軸）に、得られた脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを縦軸（ｙ軸）にして、得られた脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣをそれぞれプロットした散布図（図示しない）を作成する。この散布図から最小二乗法で求められる回帰直線の傾き［（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）／（発光強度）］を算出する。

【0063】

そして、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）での脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを横軸（ｘ軸）に、上記の傾き［（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）／（発光強度）］を縦軸（ｙ軸）にして、複数のサンプル被測定者について得られた測定結果をそれぞれプロットする。その結果を図６に示す。なお、図６において、横軸（ｘ軸）の単位はＶであり、縦軸（ｙ軸）の単位はＶ／ｍＡである。図６の散布図から分かるように、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光素子５４を試行的に発光させた場合において、ｘ軸の脈波信号Ｓ_ＡＣとｙ軸の傾き［（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）／（発光強度）］との間には右上がりの相関関係が認められた。そして、散布図に示した点列の測定データに最もよくフィットする回帰直線を最小二乗法で求めると、当該回帰直線の式は、
ｙ＝ａ・ｘ±ｂ （式１）
として求められる。但し、ｘが検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）での脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ、ｙが傾き［（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）／（発光強度）］を表し、ａ、ｂは図６の散布図から求められる定数である。

【0064】

上記の（式１）を変形すると、
（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）＝｛ｆ×（検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）−ｇ｝×（発光強度） （式１−１）
となる。但し、ｆ、ｇは実験的に決められる定数である。（式１−１）によれば、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光素子５４を試行的に発光させた場合に得られる脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを用いて、発光強度と脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣとの間の関係を求めることができる。

【0065】

そして、ＡＣ成分が脈波信号増幅回路４０で取り出される最低限の振幅を超えるような必要発光強度が発光強度制御回路４５によって設定されると、以下の（式１−２）によって、脈波信号増幅回路４０で取り出し可能な最低限の振幅を有する脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値が算出される。上記の（式１−１）を変形すると、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値（単位：Ｖ）は、
（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値）＝｛ｆ×（検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）−ｇ｝×（必要発光強度） （式１−２）
となる。但し、ｆ、ｇは実験的に決められる定数である。

【0066】

なお、（式１−２）において、ｇは、図６に示した散布図における回帰直線からのオフセット誤差を示している。図７は、図６に示した散布図における回帰直線からのオフセット誤差を例示している。オフセット誤差の大小は、複数のサンプル被測定者における皮膚の色の違い等による個人差を反映している。

【0067】

このように、（式１−２）は、検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを含んでいることから、必要発光強度−出力信号の一部分である脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの関係を示す関係式である。

【0068】

検出可能発光強度は、ＡＣ成分（脈波信号）が脈波信号増幅回路４０（脈波信号出力部）で取り出し可能（検出可能）である或る大きさの発光強度（駆動電流）である。検出可能発光強度というのは、例えば６ｍＡの駆動電流のことである。必要発光強度は、ＡＣ成分（脈波信号）が脈波信号増幅回路４０（脈波信号出力部）で取り出される最低限の振幅を超えるのに必要な或る大きさの発光強度（駆動電流）である。脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値は、必要発光強度で発光素子５４を発光させたときに脈波信号増幅回路４０から出力されることが予測される、脈波信号の振幅である。

【0069】

逆に、或る大きさｄ（単位：Ｖ）の脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが、回路処理上、最低限必要とされる場合、或る大きさｄ（Ｖ）の脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを得るために必要な発光強度すなわち必要発光強度（単位：ｍＡ）は、
（式１−２）における左辺の（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値）にｄを代入して整理すると、
（必要発光強度）＝ｄ／｛ｆ×（検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）−ｇ｝ （式２）
となる。但し、ｆ、ｇは実験的に決められる定数である。

【0070】

ここで、（式２）は、検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを含んでいることから、必要発光強度−出力信号の一部分である脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの関係を示す関係式である。したがって、（式２）の関係式を用いて、必要発光強度を算出することができる。

【0071】

発光素子５４の必要発光強度と、受光素子５６から出力される出力信号レベル（出力電圧）Ｖ_ＤＣとの間の関係は、上記脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの場合と同様の手順によって求めることができる。

【0072】

複数のサンプル被測定者について、ＡＣ成分（脈波信号Ｓ_ＡＣ）が脈波信号増幅回路４０（脈波信号出力部）で取り出し可能（検出可能）となる検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）を少なくとも含む複数の発光強度（例えば、駆動電流が、２ｍＡ、６ｍＡ、１１ｍＡ）で発光素子５４を発光させる。すると、各発光強度に対する出力信号レベルＶ_ＤＣが得られる。発光強度を横軸（ｘ軸）に、得られた出力信号レベルＶ_ＤＣを縦軸（ｙ軸）にして、得られた出力信号レベルＶ_ＤＣをそれぞれプロットした散布図（図示しない）を作成する。この散布図から最小二乗法で求められる回帰直線の傾き［（出力信号レベルＶ_ＤＣ）／（発光強度）］を算出する。

【0073】

そして、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）での出力信号レベルＶ_ＤＣを横軸（ｘ軸）に、上記の傾き［（出力信号レベルＶ_ＤＣ）／（発光強度）］を縦軸（ｙ軸）にして、複数のサンプル被測定者について得られた測定結果をそれぞれプロットする。その結果を図８に示す。なお、図８において、横軸（ｘ軸）の単位はＶであり、縦軸（ｙ軸）の単位はＶ／ｍＡである。図８の散布図から分かるように、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光素子５４を試行的に発光させた場合において、ｘ軸の出力信号レベルＶ_ＤＣとｙ軸の傾き［（出力信号レベルＶ_ＤＣ）／（発光強度）］との間には右上がりの相関関係が認められた。そして、散布図に示した点列の測定データに最もよくフィットする回帰直線を最小二乗法で求めると、当該回帰直線の式は、
ｙ＝ａ’・ｘ±ｂ’ （式３）
として求められる。但し、ｘが検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）での出力信号レベルＶ_ＤＣ、ｙが傾き［（出力信号レベルＶ_ＤＣ）／（発光強度）］を表し、ａ’、ｂ’は図８の散布図から求められる定数である。

【0074】

上記の（式３）を変形すると、
（出力信号レベルＶ_ＤＣ）＝｛ｈ×（検出可能発光強度で発光させたときの出力信号レベルＶ_ＤＣ）｝×（発光強度） （式３−１）
となる。但し、ｈは実験的に決められる定数である。（式３−１）によれば、検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で発光素子５４を試行的に発光させた場合に得られる出力信号レベルＶ_ＤＣを用いて、発光強度と出力信号レベルＶ_ＤＣとの間の関係を求めることができる。

【0075】

そして、ＡＣ成分が脈波信号増幅回路４０で取り出される最低限の振幅を超えるような必要発光強度が発光強度制御回路４５によって設定されると、以下の（式３−２）によって、受光素子５６から出力されると予測される出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値が算出される。
上記の（式３−１）を変形すると、出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値（単位：Ｖ）は、
（出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値）＝｛ｈ×（検出可能発光強度で発光させたときの出力信号レベルＶ_ＤＣ）｝×（必要発光強度） （式３−２）
となる。但し、ｆ、ｇは実験的に決められる定数である。

【0076】

このように、（式３−２）は、検出可能発光強度で発光させたときの出力信号レベルＶ_ＤＣを含んでいることから、必要発光強度−出力信号の一部分である出力信号レベルＶ_ＤＣの関係を示す関係式である。

【0077】

上述したように、（式２）の関係式を用いて、必要発光強度が求められるが、必要発光強度は、以下に説明する関係を用いることによっても求めることができる。

【0078】

脈波信号の振幅が検出可能となる或る検出可能発光強度で発光素子５４を発光させたときのＡＣ成分（脈波信号Ｓ_ＡＣ）の出力信号レベル（Ｖ_ＤＣ）に対する比をヘモグロビン吸光度と規定するとき、ＡＣ成分（脈波信号Ｓ_ＡＣ）が脈波信号増幅回路４０（脈波信号出力部）で取り出し可能な最低限の振幅を超えるのに必要な必要発光強度は、
（必要発光強度）＝ｍ／｛（ヘモグロビン吸光度）×（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度で発光させたときの発光強度１ｍＡ当たりの出力信号レベル）｝ （式４）
という関係式によって求めることができる。但し、ｍは設計的に決められる値である。ヘモグロビン吸光度は、複数のサンプル被測定者における皮膚の色の違い等による個人差を反映したものであり、例えば、０．０１〜０．４の値を取る。

【0079】

ここで、（式４）は、ヘモグロビン吸光度の項目において、検出可能発光強度で発光させたときの脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを含んでいることから、必要発光強度−出力信号の一部分である脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの関係を示す関係式である。

【0080】

図９は、複数のサンプル被測定者について、（式４）の関係式を用いて、必要発光強度を算出した結果である。図９において、例えば、被測定者ＩＤが３であるものは必要発光強度が非常に小さくても脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを測定することができ、被測定者ＩＤが１７であるものは必要発光強度が非常に大きなものでなければ脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣを測定することができないことを示している。したがって、図９は、皮膚の色の違い等による個人差を反映している。

【0081】

そして、上述した（式１−２）、（式２）、（式３−２）及び（式４）の関係式が、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度を少なくとも含む発光強度で発光素子５４を発光させることによって予め取得された関係式として、記憶部１１２のＲＯＭにそれぞれ記憶されている。記憶部１１２のＲＯＭに記憶された（式２）及び（式４）の関係式、（式３−２）の関係式、及び、（式１−２）の関係式は、それぞれ、必要発光強度、受光感度、及び、脈波信号ゲインを算出する際に使用される。

【0082】

（必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインを関係式に基づいて算出する場合）
次に、図１０を参照しながら、この発明の第１実施形態に係る脈波測定装置１の動作について詳細に説明する。図１０のフローチャートに示される処理は、制御部１１１のＣＰＵが、記憶部１１２のＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出して、図２及び３に示した各構成要素を制御することで実行される。

【0083】

或る特定の被測定者の腕や手首に脈波測定装置１を装着し、脈波測定装置１の操作部１１５に設けられている電源スイッチをＯＮにしたあと測定開始スイッチをＯＮにすることで、一連の処理が開始される。測定開始スイッチをＯＮにすると、まず、発光素子５４での必要発光強度（駆動電流）と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）と、という３つのパラメータがすでに決定されているか否かが判断される。当該パラメータがすでに決定されているならば、通常の脈波測定を行う。当該パラメータが決定されていないならば、図１０のフローチャートに示される処理を行う。

【0084】

図１０に示すように、ステップＳ１０では、或る特定の被測定者の被測定部位に脈波測定装置１の測定部５０を密着して配置した状態で、測定部５０の発光素子５４を、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で、少なくとも１拍分の期間にわたって試行的に発光させる。試行的な発光時の発光素子５４の検出可能発光強度の制御は、ＣＰＵ１１１が発光強度制御回路４５の可変抵抗の抵抗値を調整することによって行われる。発光素子５４から発せられた光が被測定部位の動脈に照射されると、動脈を流れる赤血球によって照射光が反射され、この反射光が受光素子５６で受光される。試行的な発光の期間は、少なくとも１拍分の期間に限定されるものではないが、少なくとも１拍分の期間によって、出力信号の測定に対する十分な測定データが得られて、測定時間の短縮が可能になる。

【0085】

ステップＳ１１では、少なくとも１拍分の期間にわたる出力信号Ｓ_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの測定が行われる。すなわち、反射光を受光した受光素子５６は、受光した反射光の強さに応じた光電出力を出力する。出力された光電出力は、出力信号増幅回路４６によって或る増幅ゲインで増幅されて、出力信号レベルＶ_ＤＣを持った出力信号Ｓ_ＤＣが出力される。出力信号Ｓ_ＤＣの出力信号レベルＶ_ＤＣは、Ａ／Ｄ変換器４４を経て、デジタル信号の出力信号として出力され、デジタル処理された出力信号の出力信号レベルＶ’_ＤＣは、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0086】

それとともに、出力された出力信号Ｓ_ＤＣが、バンドパスフィルタ４１を通過することによって出力信号Ｓ_ＤＣからＡＣ成分が取り出される。取り出されたＡＣ成分は、オペアンプ４２によって、或る増幅ゲインで増幅されて、振幅Ｖ_ＡＣを持った脈波信号Ｓ_ＡＣが出力される。脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣは、Ａ／Ｄ変換器４３を経て、デジタル信号の脈波信号として出力され、デジタル処理された脈波信号の振幅Ｖ’_ＡＣは、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0087】

ステップＳ１２では、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶された必要発光強度−出力信号の関係式に基づいて、必要発光強度が設定される。すなわち、上述したように、複数のサンプル被測定者に関して、必要発光強度−出力信号（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）の関係を示す（式２）の関係式と、必要発光強度−出力信号（脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣ）の関係を示す（式４）の関係式とが、それぞれ、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されている。記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている脈波信号の振幅Ｖ’_ＡＣと、（式２）及び／又は（式４）の関係式とに基づいて、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０で取り出し可能な最低限の振幅を超える（すなわち検出可能なレンジに入る）のに必要な必要発光強度（すなわち駆動電流）がＣＰＵ１１１によって算出される。算出された必要発光強度は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された必要発光強度は、或る特定の被測定者の脈波測定に適した発光強度として設定される。

【0088】

ステップＳ１３では、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶された必要発光強度−出力信号レベルの関係式に基づいて、出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値が算出される。すなわち、上述したように、複数のサンプル被測定者に関して、必要発光強度−出力信号レベルの関係を示す上述の（式３−２）の関係式が、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されている。記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている必要発光強度と、（式３−２）の関係式とに基づいて、受光素子５６から出力されると予測される出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値がＣＰＵ１１１によって算出される。そして、算出された出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値は、被測定者の脈波測定に適した出力信号レベルＶ_ＤＣとして、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0089】

ステップＳ１４では、出力信号レベルＶ_ＤＣが記憶部１１２のＲＡＭに記憶された出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値になるように、ＣＰＵ１１１が出力信号増幅回路４６の可変抵抗の抵抗値を調整することにより、受光素子５６の受光感度（すなわち光電出力の増幅ゲイン）が制御される。制御された受光感度は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された受光感度は、或る特定の被測定者の脈波測定に適した受光感度として設定される。

【0090】

ステップＳ１５では、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶された必要発光強度−脈波信号の振幅の関係式に基づいて、Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値が算出される。すなわち、上述したように、複数のサンプル被測定者に関して、必要発光強度−脈波信号の振幅の関係を示す（式１−２）の関係式が、予め取得されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されている。記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている必要発光強度と、上述した（式１−２）の関係式とに基づいて、脈波信号増幅回路４０で取り出し可能な最低限の振幅を有する脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値がＣＰＵ１１１によって算出される。そして、算出された脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値は、被測定者の脈波測定に適した脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣとして、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0091】

ステップＳ１６では、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが記憶部１１２のＲＡＭに記憶された脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値になるように、ＣＰＵ１１１は、脈波信号増幅回路４０のオペアンプ４２の抵抗比を調整することにより、脈波信号増幅回路４０の増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）を制御する。制御された脈波信号ゲインは、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された脈波信号ゲインは、或る特定の被測定者の脈波測定に適した脈波信号ゲインとして設定される。

【0092】

上記プロセスによって、或る特定の被測定者についての脈波測定を行う上で重要な３つのパラメータが設定されたので、パラメータ設定に関する一連の処理が終了し、通常の脈波測定を行うルーチンに戻る。

【0093】

このように、この実施形態では、或る特定の被測定者に対して少なくとも１拍分の期間にわたる試行的な発光によって取得された出力信号と、予め取得されている関係式とに基づいて、必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインという３つのパラメータが、ＣＰＵ１１１によって算出されて、或る特定の被測定者に対する脈波測定を行うのに適したパラメータとして設定される。その結果、発光素子５４の必要発光強度と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）という３つのパラメータを短時間で適切に設定することができる。したがって、或る特定の被測定者の脈波測定を簡便に且つ正確に行うことができる。

【0094】

（受光感度及び脈波信号ゲインとして、所与のものを用いる場合）
次に、必要発光強度については試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、受光感度及び脈波信号ゲインについては典型的な所与の値を用いる、この発明の第２実施形態に係る脈波測定装置１の動作を、図１１を参照しながら説明するが、上記第１実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。

【0095】

脈波測定装置１の操作部１１５に設けられた電源スイッチ及び測定開始スイッチをＯＮにすることで、一連の処理が開始される。まず、必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインという３つのパラメータがすでに決定されているか否かが判断されて、当該パラメータが決定されていないならば、図１１のフローチャートに示される処理を行う。

【0096】

図１１に示すように、ステップＳ２０では、或る特定の被測定者に対して、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で、少なくとも１拍分の期間にわたって、発光素子５４を試行的に発光させる。或る特定の被測定者の被測定部位で反射した反射光が受光素子５６で受光される。

【0097】

ステップＳ２１では、少なくとも１拍分の期間にわたる出力信号Ｓ_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの測定が行われて、測定された出力信号Ｓ_ＤＣの出力信号レベルＶ’_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ’_ＡＣは、記憶部１１２のＲＡＭにそれぞれ記憶される。

【0098】

ステップＳ２２では、記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている脈波信号の振幅Ｖ’_ＡＣと、上述した（式２）及び／又は（式４）の関係式とに基づいて、必要発光強度がＣＰＵ１１１によって算出される。算出された必要発光強度は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された必要発光強度は、或る特定の被測定者の脈波測定に適した発光強度として設定される。

【0099】

出力信号レベルＶ_ＤＣが出力信号増幅回路４６の処理可能なレンジに入る或る典型的な受光感度の値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ２３では、当該或る典型的な受光感度の値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の受光感度として設定される。

【0100】

脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０の処理可能なレンジに入る或る典型的な脈波信号ゲインの値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ２４では、当該或る典型的な脈波信号ゲインの値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の脈波信号ゲインとして設定される。

【0101】

上記プロセスによって、或る特定の被測定者についての脈波測定を行う上で重要な３つのパラメータが設定されたので、パラメータ設定に関する一連の処理が終了し、通常の脈波測定を行うルーチンに戻る。

【0102】

このように、この実施形態では、或る特定の被測定者に対して少なくとも１拍分の期間にわたる試行的な発光によって取得された出力信号と、予め取得されている関係式とに基づいて、必要発光強度のパラメータが、ＣＰＵ１１１によって算出且つ設定されるとともに、残りの受光感度及び脈波信号ゲインのパラメータが或る典型的な値にそれぞれ設定される。その結果、発光素子５４の必要発光強度と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）という３つのパラメータを短時間で適切に設定することができる。したがって、或る特定の被測定者の脈波測定を簡便に行うことができる。

【0103】

（必要発光強度及び脈波信号ゲインとして、所与のものを用いる場合）
次に、受光感度については試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、必要発光強度及び脈波信号ゲインについては典型的な所与の値を用いる、この発明の第３実施形態に係る脈波測定装置１の動作を、図１２を参照しながら説明するが、上記第１実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。

【0104】

脈波測定装置１の操作部１１５に設けられた電源スイッチ及び測定開始スイッチをＯＮにすることで、一連の処理が開始される。まず、必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインという３つのパラメータがすでに決定されているか否かが判断されて、当該パラメータが決定されていないならば、図１２のフローチャートに示される処理を行う。

【0105】

図１２に示すように、ステップＳ３０では、或る特定の被測定者に対して、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で、少なくとも１拍分の期間にわたって、発光素子５４を試行的に発光させる。或る特定の被測定者の被測定部位で反射した反射光が受光素子５６で受光される。

【0106】

ステップＳ３１では、少なくとも１拍分の期間にわたる出力信号Ｓ_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの測定が行われて、測定された出力信号Ｓ_ＤＣの出力信号レベルＶ’_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ’_ＡＣは、記憶部１１２のＲＡＭにそれぞれ記憶される。

【0107】

脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０で取り出し可能なレンジに入る或る典型的な必要発光強度の値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ３２では、当該或る典型的な必要発光強度の値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の必要発光強度として設定される。

【0108】

ステップＳ３３では、記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている必要発光強度と、上述した（式３−２）の関係式とに基づいて、受光素子５６から出力されると予測される出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値がＣＰＵ１１１によって算出される。算出された出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0109】

ステップＳ３４では、出力信号レベルＶ_ＤＣが記憶部１１２のＲＡＭに記憶された出力信号レベルＶ_ＤＣの予測値になるように、ＣＰＵ１１１が出力信号増幅回路４６の可変抵抗の抵抗値を調整することにより、受光素子５６の受光感度が制御される。制御された受光感度は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された受光感度は、或る特定の被測定者の脈波測定に適した受光感度として設定される。

【0110】

脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０の処理可能なレンジに入る或る典型的な脈波信号ゲインの値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ３５では、当該或る典型的な脈波信号ゲインの値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の脈波信号ゲインとして設定される。

【0111】

上記プロセスによって、或る特定の被測定者についての脈波測定を行う上で重要な３つのパラメータが設定されたので、パラメータ設定に関する一連の処理が終了し、通常の脈波測定を行うルーチンに戻る。

【0112】

このように、この実施形態では、或る特定の被測定者に対して少なくとも１拍分の期間にわたる試行的な発光によって取得された出力信号と、予め取得されている関係式とに基づいて、受光感度のパラメータが、ＣＰＵ１１１によって算出且つ設定されるとともに、残りの必要発光強度及び脈波信号ゲインのパラメータが或る典型的な値にそれぞれ設定される。その結果、発光素子５４の必要発光強度と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）という３つのパラメータを短時間で適切に設定することができる。したがって、或る特定の被測定者の脈波測定を簡便に行うことができる。

【0113】

（必要発光強度及び受光感度として、所与のものを用いる場合）
次に、脈波信号ゲインについては試行的な発光によって取得された出力信号に基づいて設定して、必要発光強度及び受光感度については典型的な所与の値を用いる、この発明の第４実施形態に係る脈波測定装置１の動作を、図１３を参照しながら説明するが、上記第１実施形態と重複する部分については、その説明を省略する。

【0114】

脈波測定装置１の操作部１１５に設けられた電源スイッチ及び測定開始スイッチをＯＮにすることで、一連の処理が開始される。まず、必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインという３つのパラメータがすでに決定されているか否かが判断されて、当該パラメータが決定されていないならば、図１３のフローチャートに示される処理を行う。

【0115】

図１３に示すように、ステップＳ４０では、或る特定の被測定者に対して、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが検出可能となる或る検出可能発光強度（例えば駆動電流が６ｍＡ）で、少なくとも１拍分の期間にわたって、発光素子５４を試行的に発光させる。或る特定の被測定者の被測定部位で反射した反射光が受光素子５６で受光される。

【0116】

ステップＳ４１では、少なくとも１拍分の期間にわたる出力信号Ｓ_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの測定が行われて、測定された出力信号Ｓ_ＤＣの出力信号レベルＶ’_ＤＣ及び脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ’_ＡＣは、記憶部１１２のＲＡＭにそれぞれ記憶される。

【0117】

脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが脈波信号増幅回路４０で取り出し可能なレンジに入る或る典型的な必要発光強度の値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ４２では、当該或る典型的な必要発光強度の値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の必要発光強度として設定される。

【0118】

ステップＳ４３では、出力信号レベルＶ_ＤＣが出力信号増幅回路４６の処理可能なレンジに入る或る典型的な受光感度の値が、予め準備されているとともに記憶部１１２のＲＯＭに記憶されていて、ステップＳ４４では、当該或る典型的な受光感度の値が、或る特定の被測定者の脈波測定用の受光感度として設定される。

【0119】

ステップＳ４４では、記憶部１１２のＲＡＭに記憶されている必要発光強度と、上述した（式１−２）の関係式とに基づいて、脈波信号増幅回路４０で取り出し可能な最低限の振幅を有する脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値がＣＰＵ１１１によって算出される。そして、算出された脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値は、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。

【0120】

ステップＳ４５では、脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣが記憶部１１２のＲＡＭに記憶された脈波信号Ｓ_ＡＣの振幅Ｖ_ＡＣの予測値になるように、ＣＰＵ１１１が脈波信号増幅回路４０のオペアンプ４２の抵抗比を調整することにより、脈波信号増幅回路４０の増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）が制御される。制御された脈波信号ゲインは、記憶部１１２のＲＡＭに記憶される。記憶部１１２のＲＡＭに記憶された脈波信号ゲインは、或る特定の被測定者の脈波測定に適した脈波信号ゲインとして設定される。

【0121】

上記プロセスによって、或る特定の被測定者についての脈波測定を行う上で重要な３つのパラメータが設定されたので、パラメータ設定に関する一連の処理が終了し、通常の脈波測定を行うルーチンに戻る。

【0122】

このように、この実施形態では、或る特定の被測定者に対して少なくとも１拍分の期間にわたる試行的な発光によって取得された出力信号と、予め取得されている関係式とに基づいて、脈波信号ゲインのパラメータが、ＣＰＵ１１１によって算出且つ設定されるとともに、残りの必要発光強度及び受光感度のパラメータが或る典型的な値にそれぞれ設定される。その結果、発光素子５４の必要発光強度と、出力信号増幅回路４６での増幅ゲイン（受光感度）と、脈波信号増幅回路４０での増幅ゲイン（脈波信号ゲイン）という３つのパラメータを短時間で適切に設定することができる。したがって、或る特定の被測定者の脈波測定を簡便に行うことができる。

【0123】

以上説明したように、この発明の脈波測定装置１及び該装置１におけるパラメータ設定方法によれば、或る特定の被測定者に対して少なくとも１拍分の期間にわたる試行的な発光によって取得された出力信号と、複数の被測定者に関して予め取得されている関係式とに基づいて、必要発光強度、受光感度及び脈波信号ゲインという３つのパラメータのうちの少なくとも１つのパラメータが、ＣＰＵ１１１によって算出されて、或る特定の被測定者に対する生体情報の光学的測定を行うのに適したパラメータとして設定される。したがって、生体情報の測定を簡便且つ正確に行うことができる。

【0124】

なお、生体情報測定装置１が装着される被測定部位として、手首又は腕を例示したが、他の装着可能な被測定部位として、指部、足首部、大腿部又は頸部等を挙げることができる。また、生体情報測定装置１として、脈波測定装置を例示したが、生体情報測定装置１は、脈拍数や血圧や酸素飽和度等を測定するための装置であってよい。

【0125】

上述した実施形態及びその変形例は、この発明の理解を容易にするための例示であり、限定的に解釈するべきではない。この発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって画定されるべきである。

【符号の説明】

【0126】

１ 脈波測定装置（生体情報測定装置）
１０ 本体
２０ バンド
４０ 脈波信号増幅回路（脈波信号出力部）
４１ バンドパスフィルタ
４２ オペアンプ
４３ 脈波信号のＡ／Ｄ変換器
４４ 出力信号のＡ／Ｄ変換器
４５ 発光強度制御回路（発光強度設定部）
４６ 出力信号増幅回路（出力信号出力部）
４７ パルス駆動回路
５０ 測定部
５４ 発光素子（発光部）
５６ 受光素子（受光部）
１１１ ＣＰＵ（制御部）
１１２ 記憶部
１１４ 表示部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】