(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022090434
(43)【公開日】2022-06-17
(54)【発明の名称】脈波検出装置および脈波検出方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/02 20060101AFI20220610BHJP
A61B 5/0245 20060101ALI20220610BHJP
【ＦＩ】
A61B5/02 310B
A61B5/0245 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020202831
(22)【出願日】2020-12-07
(71)【出願人】
【識別番号】000204284
【氏名又は名称】太陽誘電株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】小山 勝弘
(72)【発明者】
【氏名】亀山 愛樹
【テーマコード（参考）】
4C017
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AB02
4C017AC28
4C017EE09
4C017FF05
(57)【要約】
【課題】脈波検出装置と生体表面との間に間隙が生じた場合においても感度よく脈波を検出することができる脈波検出装置および脈波検出方法を提供すること。
【解決手段】脈波検出装置は、光を射出する発光素子と、光が生体に照射されたときの生体からの戻り光を受ける受光素子と、受光素子の側に設けられた第１の開口部と、第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、第１の開口部と第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、発光素子と受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材と、受光素子で受けた戻り光の信号を処理する演算回路と、を備える。
【選択図】図１２
【解決手段】脈波検出装置は、光を射出する発光素子と、光が生体に照射されたときの生体からの戻り光を受ける受光素子と、受光素子の側に設けられた第１の開口部と、第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、第１の開口部と第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、発光素子と受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材と、受光素子で受けた戻り光の信号を処理する演算回路と、を備える。
【選択図】図１２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を射出する発光素子と、
前記光が生体に照射されたときの前記生体からの戻り光を受ける受光素子と、
前記受光素子の側に設けられた第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材と、
前記受光素子で受けた前記戻り光の信号を処理する演算回路と、
を備えた脈波検出装置。
前記光が生体に照射されたときの前記生体からの戻り光を受ける受光素子と、
前記受光素子の側に設けられた第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材と、
前記受光素子で受けた前記戻り光の信号を処理する演算回路と、
を備えた脈波検出装置。
【請求項2】
前記第１の開口部の寸法は、前記受光素子の寸法に対応する、
請求項１に記載の脈波検出装置。
請求項１に記載の脈波検出装置。
【請求項3】
前記貫通孔の内壁部は前記戻り光を反射する構造を有する、
請求項１または２に記載の脈波検出装置。
請求項１または２に記載の脈波検出装置。
【請求項4】
前記内壁部は前記第１の開口部から前記第２の開口部に向かって拡径するテーパー形状を有する、
請求項３に記載の脈波検出装置。
請求項３に記載の脈波検出装置。
【請求項5】
前記側面は、前記受光素子から前記側面までの距離を前記発光素子と前記受光素子との間の距離で除算して得られる値が０．６～０．８５の範囲内となるように前記フード部材が設けられている、
請求項４に記載の脈波検出装置。
請求項４に記載の脈波検出装置。
【請求項6】
前記側面は、前記受光素子から前記側面までの距離を前記発光素子と前記受光素子との間の距離で除算して得られる値が２／３となるように前記フード部材が設けられている、
請求項４に記載の脈波検出装置。
請求項４に記載の脈波検出装置。
【請求項7】
前記フード部材は、前記第２の開口部の側の端部を備え、
前記端部に前記生体の表面が押し当てられる、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の脈波検出装置。
前記端部に前記生体の表面が押し当てられる、
請求項１から請求項６の何れか一項に記載の脈波検出装置。
【請求項8】
前記戻り光を前記発光素子に向けて通過する保護部材をさらに備える、
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の脈波検出装置。
請求項１から請求項７の何れか一項に記載の脈波検出装置。
【請求項9】
前記フード部材は、前記第２の開口部の側の端部を備え、
前記保護部材の端部は、前記第２の開口部の側の端部と面一とされている、
請求項８に記載の脈波検出装置。
前記保護部材の端部は、前記第２の開口部の側の端部と面一とされている、
請求項８に記載の脈波検出装置。
【請求項10】
発光素子によって光を生体に照射するステップと、
前記光の前記生体からの戻り光を、受光素子の側に設けられた第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材の前記貫通孔を介して前記受光素子によって受けるステップと、
前記受光素子によって受けた前記戻り光の信号を処理するステップと、
を備える脈波検出方法。
前記光の前記生体からの戻り光を、受光素子の側に設けられた第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材の前記貫通孔を介して前記受光素子によって受けるステップと、
前記受光素子によって受けた前記戻り光の信号を処理するステップと、
を備える脈波検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本実施形態は、脈波検出装置および脈波検出方法に関する。
【背景技術】
【0002】
心拍数の検査方法としては、心電図法、血圧計測法、心音図法、光電脈波法といった４つの方法が知られている。光電脈波法で使用される脈波センサー、換言すると脈波検出装置、には、透過型と反射型がある。透過型の脈波センサーは、生体の表面に赤外線や赤色光を照射し、生体の体内を透過する光をＰＤ（Photo Diode）で変化量を計測することで、心臓の脈動に伴って変化する血液量の変化、つまり脈波を検出する。透過型の脈波センサーは、指先や耳朶などの部位において脈波を検出することが一般的である。
【0003】
反射型の脈波センサーは、緑色光を生体の表面に照射し、生体の体内から戻ってくる光の変化量を計測し、これによって脈波を検出する（例えば特許文献１、特許文献２参照）。即ち、動脈の血液内に含まれるヘモグロビンには、緑色光を強く吸収する特性があり、体内から戻ってくる緑色光を計測ことによって、心臓の脈動に伴って変化する血液の容積変化を的確に計測することが可能である。血液の容積変化を時系列に計測することにより、脈波（換言すると脈波形）が得られる。この反射型の脈波センサーの場合、被験者の装着部位を限定する必要が無いため、被験者にとっての装着負担が軽減させるメリットが得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００３－１６９７８０号公報
【特許文献2】特開２０１０－１７６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１には、測定のＯＮ／ＯＦＦの動作を、照度センサーによって検出された外乱光（例えば太陽光、蛍光灯の光など）に基づいて制御する技術が開示されている。この技術によれば、外乱光がある閾値以上に増加すれば、測定がＯＦＦされる。このことは、外乱光が侵入すれば、正確な計測が不可能であることを示唆しており、その外乱光が増加する主要因は、脈波センサーと人体表面との間に間隙が生じたことによるものが大きい。つまり、特許文献１は、脈波センサーと人体表面との間に間隙が生じた場合、検出感度が低下することも示唆している。しかしながら、特許文献１には、脈波センサーと人体表面との間に間隙が生じた場合においても感度よく脈波を検出する方法については開示されていない。
【0006】
また、特許文献２には、角度センサーなどの新たなセンサーを用いて被験者の体動をモニタリングし、脈波および体動の周波数を判定し、これらに対してフィルタリングを実施する技術が開示されている。この技術によれば、体動成分を除去した安定した脈波検出を可能とするが、脈波センサーと人体表面との間に間隙が生じた場合においても感度よく脈波を検出する方法については開示されていない。
【0007】
そこで、本発明は、脈波検出装置と生体表面との間に間隙が生じた場合においても感度よく脈波を検出することができる脈波検出装置および脈波検出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明によれば、脈波検出装置は、光を射出する発光素子と、前記光が生体に照射されたときの前記生体からの戻り光を受ける受光素子と、前記受光素子の側に設けられた第１の開口部と、前記第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部と、前記第１の開口部と前記第２の開口部をつなぐ内壁部を有する貫通孔と、前記発光素子と前記受光素子との間に設けられる光を遮断する側面と、を有するフード部材と、前記受光素子で受けた前記戻り光の信号を処理する演算回路と、を備える。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、脈波検出装置と生体表面との間に間隙が生じた場合においても感度よく脈波を検出することができる脈波検出装置および脈波検出方法を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
まず、従来の反射型の脈波センサーと当該脈波センサーの問題点を説明する。従来の反射型の脈波センサーを、以降では、従来の脈波センサー２００、または単に、脈波センサー２００と表記する。なお、本明細書において、戻り光とは、生体の皮膚等から戻ってきた光のことを言う。
【0012】
図１は、従来の脈波センサー２００の装着位置の概略を示す図である。従来の脈波センサー２００は、基本的に、生体の表面に押し当てられた状態で使用される。本明細書では、生体は一例として人体であり、測定部位は一例として橈骨動脈の近傍の皮膚表面である。即ち、脈波センサー２００は、本図に示されるように、手首３００の内側の橈骨動脈の近傍の皮膚表面に押し当てられた状態で脈波の検出を行う。脈波センサー２００の高さ方向に関し、脈波センサー２００が皮膚表面に押し当てられたときの脈波センサー２００の位置を、正規の測定位置、と表記する。なお、高さ方向とは、皮膚表面から離間する方向である。
【0013】
図２は、脈波センサー２００の概略構成を示す図である。脈波センサー２００は、回路基板２０１と、２個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）２０２と、ＰＤ２０３と、を備える。２個のＬＥＤ２０２と、ＰＤ２０３と、は回路基板２０１の面に実装されている。また２個のＬＥＤ２０２と、ＰＤ２０３と、は同一方向に向いている。図では、２個のＬＥＤ２０２が間隔を空けて設けられており、２個のＬＥＤ２０２の中間位置にＰＤ２０３が設けられている。２個のＬＥＤ２０２のそれぞれは、一例として緑色の光を射出する。２個のＬＥＤ２０２から測定部位に射出され、緑色の光４０１の一部が橈骨動脈３０１を流れる血液に含まれるヘモグロビン３０２に吸収される。そして、吸収されなかった残りの一部の光４０２が、散乱されて皮膚表面の外に戻り、ＰＤ２０３によって受光される。
【0014】
心臓の鼓動に応じて血液の流量が変化することによって、橈骨動脈３０１が膨張および収縮を繰り返す。これによって、橈骨動脈３０１を流れる血液の容積が変化する。橈骨動脈３０１が膨張したとき、橈骨動脈３０１を流れる血液の容積が大きくなるので、血液を構成するヘモグロビンによる光の吸収量が大きくなる。その結果、橈骨動脈３０１から戻ってくる光４０２の強度が小さくなる。一方、橈骨動脈３０１が収縮したとき、橈骨動脈３０１を流れる血液の容積が小さくなるので、ヘモグロビンによる光の吸収量が小さくなり、その結果、橈骨動脈３０１から戻ってくる光４０２の強度が大きくなる。
【0015】
よって、従来の脈波センサー２００が正規の測定位置にあるとき、ＰＤ２０３によって検出される光の強度、即ちＰＤ２０３による検出信号の強度は、例えば図３に示されるように、周期的に変化する。この周期は、心臓の鼓動、即ち心拍に対応している。脈波センサー２００は、ＰＤ２０３による検出信号の強度のピークの周期を演算することによって、心拍数を得ることができる。なお、脈波センサー２００は、ＰＤ２０３による検出信号の強度の時間的推移に所定の演算を行うことによって、脈波（換言すると脈波の波形）を得ることができる。
【0016】
ここで、脈波センサー２００が正規の測定位置から高さ方向にずれて脈波センサー２００と皮膚表面との間に隙間ができ、その隙間を通ってＰＤ２０３に外乱光が強く入射すると、例えば図４に示されるように、ＰＤ２０３による検出信号が飽和してしまう。これによって、ピークの検出が不可能となってしまう。
【0017】
この検出信号の飽和を抑制するために、ＰＤ２０３の感度を予め小さくしておくことが考えられる。しかしながら、ＰＤ２０３の感度を小さくすると、脈波に対応した光の成分の検出感度も低下してしまう。これによって、例えば図５に示されるように脈波に対応した信号の波形を十分に得ることができず、ピークの検出が難しくなってしまう。
【0018】
ここで、本願発明の発明者は、脈波センサー２００にかかるシミュレーションを行うことにより、脈波の検出感度の悪化についての知見を得た。以下に、発明者が行ったシミュレーションおよびシミュレーションの結果から得られた知見について説明する。
【0019】
【0020】
人体の表面付近の組織は、表面側から、表皮層、真皮層、および皮下組織を含んでいる。よって、人体の表面付近の組織のモデルは、図６および図７に示されるように、表面側から、表皮層を模擬する表皮層モデル５０１、真皮層を模擬する真皮層モデル５０２、および皮下組織を模擬する皮下組織モデル５０３がこの順番で重ねられた層構造を含んでいる。そして、ここでは、橈骨動脈の近傍の皮膚表面を測定部位として想定している。よって、皮下組織モデル５０３の直下に橈骨動脈を模擬する細長い形状の橈骨動脈モデル５０４が設けられている。
【0021】
発明者は、表皮層モデル５０１の表面から高さＨだけ離間した位置に、表皮層モデル５０１の表面に対向するように、それぞれはＬＥＤ２０２を模擬する２つのＬＥＤモデル５１２と、ＰＤ２０３を模擬するＰＤモデル５１３と、を配置した。発明者は、２つのＬＥＤモデル５１２とＰＤモデル５１３との位置関係が図２に示された脈波センサー２００にかかる２つのＬＥＤ２０２とＰＤ２０３との位置関係と対応するように、２つのＬＥＤモデル５１２とＰＤモデル５１３を配置した。
【0022】
そして、発明者は、高さＨが異なる複数の条件で２つのＬＥＤモデル５１２から照射された光の軌跡を、コンピュータを用いてシミュレートした。そして、ＰＤモデル５１３の総受光量と、橈骨動脈モデル５０４から戻ってきてＰＤモデル５１３に入射した光の量とを高さＨが異なる条件毎に算出した。以降、橈骨動脈モデル（または橈骨動脈）から戻ってきてＰＤモデル（またはＰＤ）に入射した光を、第１戻り光と表記する。
【0023】
図８は、脈波センサー２００にかかるシミュレーションによって得られた各光量を示すグラフである。縦軸は、ＰＤモデル５１３による受光量、換言するとＰＤモデル５１３に入射した光の量、を示す。ただし、縦軸の受光量に関し、第１戻り光の光量は、高さＨがゼロであるという条件（即ち脈波センサー２００が正規の測定位置にあるという条件）において得られた第１戻り光の光量で規格化されている。同様に、縦軸の受光量に関し、総受光量は、高さＨがゼロであるという条件（即ち脈波センサー２００が正規の測定位置にあるという条件）において得られた総受光量で規格化されている。横軸は、高さＨ、即ち皮膚までの距離、を示している。
【0024】
本図によれば、高さＨが１．５ｍｍの場合、高さＨが０ｍｍの場合と比べて総受光量が３倍以上に増加している。つまり、脈波センサー２００の位置が正規の測定位置から高さ方向に少しでもずれると、ＰＤ２０３の総受光量が著しく増加し、これによってＰＤ２０３の検出信号が飽和する可能性が高まる。
【0025】
発明者は、シミュレーションによって得られた光の軌跡を確認することによって、高さＨが０ｍｍ以外である場合には、図９に示されるような、表皮層モデル５０１の表面で反射してＰＤモデル５１３に到達する光５２０が生じ、光５２０によってＰＤモデル５１３の総受光量が増加する、という知見を得た。このような、表皮層モデル（または表皮）の表面で反射してＰＤモデル（またはＰＤ）に入射する光を、第２戻り光と表記する。
【0026】
第２戻り光５２０は、人体の内部に侵入していないため、橈骨動脈に到達することがない。つまり、第２戻り光５２０は、脈波の検出に寄与しない。従って、第２戻り光５２０の受光量の増加により総受光量が増加するとき、検出信号の飽和を防ぐためＰＤ２０３の感度を低く設定したとする。このとき、総受光量に対する第１戻り光の受光量の割合が低くなってしまうので、感度よく脈波を検出することができない。
【0027】
脈波センサー２００と人体表面との間に間隙が生じたときにＰＤ２０３への第２戻り光５２０の入射を阻害することができれば、ＰＤ２０３の検出信号の飽和を抑制できるので、ＰＤ２０３の感度を低くする必要がなくなる。また、脈波センサー２００と表皮層の表面との間に間隙が生じたときのＰＤ２０３の総受光量に対する第１戻り光の受光量の割合の低下を抑制できる。つまり、脈波センサー２００と人体表面との間に間隙が生じたときにＰＤ２０３への第２戻り光５２０の入射を阻害することができれば、脈波を感度よく検出することが可能である。
【0028】
実施形態にかかる脈波検出装置が適用された脈波センサーは、たとえ脈波センサーと人体表面との間に間隙が生じたとしても、第２戻り光のＰＤへの入射を阻害する構造を有する。
【0029】
以降に、実施形態にかかる脈波検出装置が適用された脈波センサーについて説明する。以下、脈波センサーを、実施形態の脈波センサー１００、または単に脈波センサー１００、と表記する。
【0030】
図１０は、実施形態の脈波センサー１００の斜視図である。図１１は、実施形態の脈波センサー１００の下面図である。図１２は、実施形態の脈波センサー１００を図１１に示された切断線ＸＩＩ－ＸＩＩで切断した断面図である。なお、図１０～図１２には、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、およびＺ軸が描画されている。そして、Ｚ軸方向の正側を、上方と表記し、Ｚ軸の負方向を、下方と表記する。つまり、図１１は、脈波センサー１００を負方向から見た図である。脈波センサー１００は、Ｚ軸の負方向に人体の表面が接する状態で脈波の検出を行うことが想定されている。つまり、脈波センサー１００がＺ軸の負方向に人体の表面に接した状態の脈波センサー１００の位置が、正規の測定位置とされる。
【0031】
なお、本明細書の説明において、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、正方向、負方向、正側、負側、下方、上方などのような用語により示される方位又は位置関係は、図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、実施形態の説明の簡単化のためのものに過ぎず、本明細書に示される脈波検出装置である脈波センサー１００が特定の方位を有したり、特定の方位で構成又は操作されたりすることを示すものではない。
【0032】
【0033】
２つのＬＥＤ１０２は、Ｘ軸の方向に間隔を空けて回路基板１０１にＺ軸の負方向（即ち下方）に面するように実装されている。２つのＬＥＤ１０２は、ともに下方に光を射出することができる。２つのＬＥＤ１０２のそれぞれは、発光素子の一例である。
【0034】
また、図１１に示す様に、切断線ＸＩＩ－ＸＩＩ上に、ＰＤ１０３、ＬＥＤ１０２の中央が位置するように並べられている。
【0035】
ＬＥＤ１０２が射出する光は、例えばヘモグロビンに強く吸収される特性を有する光であり、例えば緑色光である。
【0036】
また、発光素子は、ＬＥＤ１０２に限定されない。血液を構成する成分に強く吸収される特性を有する光を射出する素子であれば、任意の素子が発光素子として採用され得る。発光素子が射出する光は、血液を構成する成分に強く吸収される特性を有する光であれば、緑色光に限定されない。
【0037】
また、脈波センサー１００に設けられるＬＥＤ１０２の数は２つに限定されない。脈波センサー１００に設けられるＬＥＤ１０２の数は１つであってもよいし３つ以上であってもよい。
【0038】
なお、２つのＬＥＤ１０２のうちのＸ軸方向の負側に設けられたＬＥＤ１０２をＬＥＤ１０２－１と表記することがある。２つのＬＥＤ１０２のうちのＸ軸方向の正側に設けられたＬＥＤ１０２をＬＥＤ１０２－２と表記することがある。
【0039】
ＰＤ１０３は、２つのＬＥＤ１０２の中間位置において回路基板１０１に実装されている。ＰＤ１０３は、ＬＥＤ１０２から下方に射出されて下方から戻ってきた光、を受光することができる。つまり、ＰＤ１０３も、Ｚ軸の負方向に面するように回路基板１０１に実装されている。ＰＤ１０３は、受光素子の一例である。なお、受光素子はＰＤ１０３に限定されない。発光素子、ここでは２つのＬＥＤ１０２、によって射出されて戻ってくる光を受光して、受光した光の強度に応じた信号を出力することができる素子であれば、任意の素子が受光素子として採用され得る。
【0040】
図１０に示すように、２つのＬＥＤ１０２およびＰＤ１０３が実装された回路基板１０１の面には、フード部材１０４が設けられている。
【0041】
フード部材１０４は、図１１、図１２から判るように、遮光機能を有し、その中央に貫通孔１０４３を有する。
回路基板１０１と接する側の第１の面における貫通孔１０４３の開口部１０４６は、ＰＤ１０３の周囲を囲む小径の第１の円の形状を有している。また、人体の表面と接する側の第２の端部１０４２における貫通孔１０４３の開口部１０４７は、前記第１の円よりも大きな第２の円の形状を有する。そして、貫通孔１０４３は、第１の円と第２の円とをつなぐ傾斜面を有する。
つまり、貫通孔１０４３は、回路基板１０１と接する第１の面である第１の端部１０４１と、測定対象と接する第２の面である第２の端部１０４２と、前述した貫通孔１０４３と、２つの外壁部１０４４と、を備える。なお、各外壁部１０４４は、フード部材１０４の側面の一例である。
図１２でも見れば、第１の端部１０４１は、フード部材１０４が備えるＺ軸方向の２つの端部のうちのＰＤ１０３側の端部であり、第２の端部１０４２は、フード部材１０４が備えるＺ軸方向の２つの端部のうちのＰＤ１０３が人体の表面と接する側の端部である。正規の測定位置においては、第２の端部１０４２に人体の表面が押し当てられる。
回路基板１０１と接する側の第１の面における貫通孔１０４３の開口部１０４６は、ＰＤ１０３の周囲を囲む小径の第１の円の形状を有している。また、人体の表面と接する側の第２の端部１０４２における貫通孔１０４３の開口部１０４７は、前記第１の円よりも大きな第２の円の形状を有する。そして、貫通孔１０４３は、第１の円と第２の円とをつなぐ傾斜面を有する。
つまり、貫通孔１０４３は、回路基板１０１と接する第１の面である第１の端部１０４１と、測定対象と接する第２の面である第２の端部１０４２と、前述した貫通孔１０４３と、２つの外壁部１０４４と、を備える。なお、各外壁部１０４４は、フード部材１０４の側面の一例である。
図１２でも見れば、第１の端部１０４１は、フード部材１０４が備えるＺ軸方向の２つの端部のうちのＰＤ１０３側の端部であり、第２の端部１０４２は、フード部材１０４が備えるＺ軸方向の２つの端部のうちのＰＤ１０３が人体の表面と接する側の端部である。正規の測定位置においては、第２の端部１０４２に人体の表面が押し当てられる。
【0042】
図１１に於いて、２つのＬＥＤ１０２から射出された光が人体に照射されることなくＰＤ１０３に入射する光や第２戻り光を遮るため、少なくとも２つの外壁部１０４４は、遮光性の材料によって構成されている。また、２つの外壁部１０４４は、Ｚ軸の負方向から見たときにＰＤ１０３とＬＥＤ１０２との間に位置する。より具体的には、２つの外壁部１０４４のうちの１つである外壁部１０４４－１は、Ｚ軸の負方向から見て、ＬＥＤ１０２－１とＰＤ１０３との間に位置する。また、２つの外壁部１０４４のうちの他の１つである外壁部１０４４－２は、Ｚ軸の負方向から見て、ＬＥＤ１０２－２とＰＤ１０３との間に位置する。つまり、フード部材１０４の側面（外壁部１０４４）は、発光素子と受光素子との間に設けられている。
【0043】
ＬＥＤ１０２－１から射出されて人体の表面で反射してＰＤ１０３に向かう光、つまり第２戻り光のうちの一部または全部の光の光路は、外壁部１０４４－１によって遮られる。また、ＬＥＤ１０２－２から射出されて人体の表面で反射してＰＤ１０３に向かう光のうちの一部または全部の光の光路は、外壁部１０４４－２によって遮られる。これによって、ＬＥＤ１０２から射出された光が人体の表面で反射してＰＤ１０３に入射することを抑制することが可能とされる。
【0044】
なお、２つの外壁部１０４４を構成する材料は、遮光性であれば任意である。例えば、フード部材１０４自体が光を吸収する材料、例えば金属またはＬＥＤ１０２が射出する光を吸収する樹脂、などで構成されている。または、フード部材１０４自体が光を通す材料で構成されている場合には、２つの外壁部１０４４は、ＬＥＤ１０２が射出する光に対する吸収が少ない材料によってコーティング（例えば蒸着、スパッタ、めっき処理）されていてもよい。金、銀、アルミニウム等、ＬＥＤ１０２が射出する光に対する反射率が高いものであればより好ましい。
表面の凹凸は少ない方がより好ましい。
表面の凹凸は少ない方がより好ましい。
【0045】
貫通孔１０４３は、第１の端部１０４１から第２の端部１０４２まで貫通している。換言すると、貫通孔１０４３は、Ｚ軸方向に貫通している。これによって、ＰＤ１０３は、ＬＥＤ１０２から生体の内部に照射され、戻ってきた散乱光、特に第１戻り光を貫通孔１０４３を介して受けることができる。
【0046】
貫通孔１０４３は、開口部１０４６から開口部１０４７に向かって１次関数的に拡径する、いわゆる線形テーパーとなるように形成されている。さらに、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は、鏡面に仕上げられている。これによって、貫通孔１０４３は、第２の端部１０４２側の開口部１０４７に入射した光、特に第１戻り光、を第１の端部１０４１側の開口部１０４６に設けられたＰＤ１０３に集める機能を有する。
【0047】
内壁部１０４５の鏡面の構造は、任意に形成され得る。例えばフード部材１０４が金属で構成される場合、内壁部１０４５の表面は、鏡面加工されていてもよい。
または、フード部材１０４が樹脂で構成される場合、表面が滑らかな金型を用いてフード部材１０４を製造する。または、フード部材１０４の素材に関わらず、例えばアルミニウム、または金などの反射する材料で内壁部１０４５を鏡面構造にすることができる。
または、フード部材１０４が樹脂で構成される場合、表面が滑らかな金型を用いてフード部材１０４を製造する。または、フード部材１０４の素材に関わらず、例えばアルミニウム、または金などの反射する材料で内壁部１０４５を鏡面構造にすることができる。
【0048】
図１２では、ＬＥＤ１０２－１の下方には保護部材１０５－１が、ＬＥＤ１０２－２の下方には保護部材１０５－２が、それぞれ設けられている。保護部材１０５－１および保護部材１０５－２は、一例では、透明な材料、例えば透明な樹脂または透明なガラス、で構成されており、ＬＥＤ１０２が射出した光を透過することができる。ＬＥＤの劣化を抑止するためである。
保護部材１０５－１、１０５－２は、ＬＥＤ１０２が射出した光を通過することができれば、必ずしも透明な材料によって構成されていなくてもよい。
保護部材１０５－１、１０５－２は、ＬＥＤ１０２が射出した光を通過することができれば、必ずしも透明な材料によって構成されていなくてもよい。
【0049】
また、保護部材１０５－１および保護部材１０５－２の下方側の端面は、第２の端部１０４２と面一とされている。これによって、第２の端部１０４２が人体の表面に押し当てられたとき、人体、つまり被験者は、第２の端部１０４２の境界で段差を感じることがない。また、表皮が傷ついたり、表皮に跡が残ったりすることがない。つまり、被験者にとっての快適性を高めることができる。尚、前記下方側の端面は、寸法が小さくても良い。
【0050】
また、保護部材１０５－１、１０５－２は、ＬＥＤ１０２が射出した光を通す孔を有する枠体であってもよい。
【0051】
なお、ここでは貫通孔１０４３は、中空構造とされている。貫通孔１０４３は中空構造でなくてもよい。例えば、貫通孔１０４３の一部または全部に、透明な材料、例えば透明な樹脂または透明なガラス、が充填されていてもよい。また、第２の端部１０４２の側の開口部のみ透明な材料、例えば透明な樹脂または透明なガラスで塞がれていてもよい。貫通孔１０４３に充填される材料は、ＬＥＤ１０２が射出した光を透過することができれば、必ずしも透明な材料でなくてもよい。
この構成により、湿気などから保護でき、ＰＤ１０３の劣化を防止できる。
この構成により、湿気などから保護でき、ＰＤ１０３の劣化を防止できる。
【0052】
図１３は、実施形態の脈波センサー１００の回路ブロック図であり、回路基板１０１に実装され電気的な部品の構成を示す模式的な図である。本図に示されるように、回路基板１０１には、前述された２つのＬＥＤ１０２およびＰＤ１０３のほかに、マイクロコンピュータユニット１１１と、ゲイン回路１１２と、が実装されている。マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３で受けた戻り光の信号を処理する演算回路の一例である。
【0053】
マイクロコンピュータユニット１１１は、プロセッサと、メモリと、を備える回路である。プロセッサは、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）である。メモリは、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、またはこれらの組み合わせである。なお、メモリの一部または全部はマイクロコンピュータユニット１１１の外部に設けられていてもよい。メモリは、コンピュータプログラムが予め格納される不揮発性のメモリを少なくとも備える。
【0054】
マイクロコンピュータユニット１１１は、プロセッサがメモリに予め格納されているコンピュータプログラムを実行することによって、ＬＥＤ１０２の点灯／消灯を行ったり、ＰＤ１０３による検出信号に基づいて脈波を検出したりすることができる。
【0055】
ＰＤ１０３は、ゲイン回路１１２を介してマイクロコンピュータユニット１１１に接続されている。ゲイン回路１１２は、ＰＤ１０３からの電気的な信号を増幅する回路である。ＰＤ１０３が受光した光の量に応じて出力した信号は、ゲイン回路１１２によって増幅され、ＰＤ１０３による検出信号としてマイクロコンピュータユニット１１１に入力される。
【0056】
ＰＤ１０３で受けた戻り光の信号に対する処理の一例として、マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３による検出信号を逐次取得した検出信号に基づいて脈波を演算する。マイクロコンピュータユニット１１１は、さらに、脈波に基づいて心拍数を演算してもよい。
【0057】
マイクロコンピュータユニット１１１は、脈波または心拍数などの演算結果を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータユニット１１１にＯＥＬＤ（Organic Electroluminescent Display）またはＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの表示装置が接続され、マイクロコンピュータユニット１１１は演算結果を示す画像を当該表示装置に出力してもよい。または、マイクロコンピュータユニット１１１に音声スピーカが接続され、マイクロコンピュータユニット１１１は、演算結果を音声情報として当該音声スピーカから出力してもよい。または、マイクロコンピュータユニット１１１に無線または有線で通信を行う通信インタフェースが接続され、マイクロコンピュータユニット１１１は、演算結果を表すデータを、通信インタフェースを介して外部の装置に送信してもよい。
【0058】
発明者は、脈波センサー１００のシミュレーションを行い、以下に光の軌跡について議論する。
【0059】
図１４は、実施形態の脈波センサー１００にかかるシミュレーションで用いた各種構成のレイアウトの断面図であり、図１５は、当該レイアウトの斜視図である。
図１４および図１５に示されるように、発明者は、表皮層モデル５０１の表面から高さＨだけ離間した位置に第２の端部１０４２が位置するように、フード部材１０４を模擬するフード部材モデル６１４と、ＬＥＤ１０２－１を模擬するＬＥＤモデル６１２－１と、ＬＥＤ１０２－２を模擬するＬＥＤモデル６１２－２と、ＰＤ１０３を模擬するＰＤモデル６１３と、を配置した。
図１４および図１５に示されるように、発明者は、表皮層モデル５０１の表面から高さＨだけ離間した位置に第２の端部１０４２が位置するように、フード部材１０４を模擬するフード部材モデル６１４と、ＬＥＤ１０２－１を模擬するＬＥＤモデル６１２－１と、ＬＥＤ１０２－２を模擬するＬＥＤモデル６１２－２と、ＰＤ１０３を模擬するＰＤモデル６１３と、を配置した。
【0060】
図１６は、実施形態の脈波センサー１００にかかるシミュレーションによって得られた各光量を示すグラフである。縦軸は、ＰＤモデル６１３による受光量を示す。ただし、縦軸の受光量に関し、第１戻り光の光量は、高さＨがゼロであるという条件（即ち脈波センサー１００が正規の測定位置にあるという条件）において得られた第１戻り光の光量で規格化されている。同様に、総受光量は、高さＨがゼロであるという条件において得られた総受光量で規格化されている。
横軸は、高さＨを示す。
本図から、たとえ高さＨが０ｍｍでなくても、ＰＤ１０３に入射する光のほとんどは第１戻り光であることが読み取れる。
横軸は、高さＨを示す。
本図から、たとえ高さＨが０ｍｍでなくても、ＰＤ１０３に入射する光のほとんどは第１戻り光であることが読み取れる。
【0061】
即ち、脈波センサー１００の位置が正規の測定位置から高さ方向にずれたとしても、第２戻り光がＰＤ１０３に入射することが阻害され脈波センサー１００の位置が正規の測定位置から高さ方向にずれたとしても総受光量の増大が抑制されるので、ＰＤ１０３の感度を低く設定する必要がない。つまり、ＰＤ１０３の感度を高く設定することができる。また、脈波センサー１００の位置が正規の測定位置から高さ方向にずれたとしても脈波の検出に寄与しない他の光（例えば第２戻り光）のＰＤ１０３への入射はわずかであり、総受光量に対する第１戻り光の受光量の割合を高くすることができる。よって、感度よく脈波を検出することが可能である。
【0062】
図１７は、実施形態の脈波センサー１００が正規の測定位置にあるときの光の軌跡のシミュレーション結果を示す模式的な図である。本図において、点線は、ＬＥＤモデル６１２－１から射出された光の軌跡を示している。また、１点鎖線は、ＬＥＤモデル６１２－２から射出された光の軌跡を示している。
本図から、人体の内部から戻ってきて開口部１０４７に入射した光は、テーパー形状でかつ鏡面構造の内壁部１０４５によって開口部１０４６側に集光され、ＰＤ１０３に入射されていることが分かる。第１戻り光をテーパー形状でかつ光を反射する構造を有する内壁部１０４５によって集光することができるので、ＰＤ１０３に入射する第１戻り光の光量を増やすことができる。これによって、脈波の検出精度を高くすることができる。
本図から、人体の内部から戻ってきて開口部１０４７に入射した光は、テーパー形状でかつ鏡面構造の内壁部１０４５によって開口部１０４６側に集光され、ＰＤ１０３に入射されていることが分かる。第１戻り光をテーパー形状でかつ光を反射する構造を有する内壁部１０４５によって集光することができるので、ＰＤ１０３に入射する第１戻り光の光量を増やすことができる。これによって、脈波の検出精度を高くすることができる。
【0063】
発明者は、さらに、第２の端部１０４２の開口部の半径および外壁部１０４４の位置が異なる複数の条件でシミュレーションを行った。
発明者は、図１８に示されるように、第２の端部１０４２の開口部の半径をＲとし、２つの外壁部１０４４の位置をＸ軸方向においてＰＤ１０３の中心からＲだけ離間した位置に設定した。発明者は、第１の端部１０４１における開口部の半径は固定した。なお、内壁部１０４５の形状は線形テーパーであることとしているので、Ｒに応じて内壁部１０４５の傾斜が変わる。
脈波センサー１００の位置は正規の測定位置とした。ＰＤ１０３の中心とＬＥＤ１０２の中心との間の距離をＬと表記する。
発明者は、図１８に示されるように、第２の端部１０４２の開口部の半径をＲとし、２つの外壁部１０４４の位置をＸ軸方向においてＰＤ１０３の中心からＲだけ離間した位置に設定した。発明者は、第１の端部１０４１における開口部の半径は固定した。なお、内壁部１０４５の形状は線形テーパーであることとしているので、Ｒに応じて内壁部１０４５の傾斜が変わる。
脈波センサー１００の位置は正規の測定位置とした。ＰＤ１０３の中心とＬＥＤ１０２の中心との間の距離をＬと表記する。
【0064】
図１９は、第２の端部１０４２の開口部の半径Ｒおよび外壁部１０４４の位置が異なる複数の条件で実行された、実施形態の脈波センサー１００にかかるシミュレーションの結果を表す図である。本図において、縦軸は、第１戻り光の受光量をＰＤ１０３の総受光量で除算して得られる値を示す。ただし、この縦軸の値は、Ｒ／Ｌが０．５であるという条件において得られた値で規格化されている。この縦軸の値を、受光効率と表記する。横軸は、Ｒ／Ｌを示す。本図から、Ｒ／Ｌが２／３であるときに最も受光効率が高くなることが読み取れる。
図１９の通り、Ｒ／Ｌが約２／３の時、受光効率が最も高く、１．９前後であった。設計上、受光効率を１．４以上にしたい場合、Ｒ／Ｌは０．６～０．８５の範囲にすることが好ましい。
図１９の通り、Ｒ／Ｌが約２／３の時、受光効率が最も高く、１．９前後であった。設計上、受光効率を１．４以上にしたい場合、Ｒ／Ｌは０．６～０．８５の範囲にすることが好ましい。
【0065】
Ｒ／Ｌが小さすぎると（例えばＲ／Ｌ＝０．５の場合）、第１戻り光の集光量が小さくなり、受光効率が小さくなる。また、Ｒ／Ｌが大きすぎると（例えばＲ／Ｌ＝１．０の場合）、外壁部１０４４がＬＥＤ１０２から人体に侵入する光の邪魔となるため、受光効率が小さくなる。結果として、Ｒ／Ｌ＝２／３あたりで、受光効率が最大化する。
なお、Ｒ／Ｌは必ずしも２／３でなくてもよい。Ｒ／Ｌは０．６～０．８５の範囲にすれば、受光効率を１．４以上とすることが可能である。
なお、Ｒ／Ｌは必ずしも２／３でなくてもよい。Ｒ／Ｌは０．６～０．８５の範囲にすれば、受光効率を１．４以上とすることが可能である。
【0066】
図２０は、マイクロコンピュータユニット１１１が脈波を検出する動作のフローチャートである。
【0067】
まず、マイクロコンピュータユニット１１１は、２つのＬＥＤ１０２を点灯させる（Ｓ１０１）。これによって、人体に光を照射することができる。そして、ＰＤ１０３は、人体からの戻り光を、貫通孔１０４３を介して受けることができる。
【0068】
続いて、マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３による検出信号のサンプリングを開始する（Ｓ１０２）。マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３による検出信号のサンプリングを所定の周期で実行し、逐次得られた検出信号をメモリに蓄積する。
【0069】
そして、マイクロコンピュータユニット１１１は、メモリに蓄積された検出信号の群に基づいて脈波を演算する（Ｓ１０３）。そして、マイクロコンピュータユニット１１１は、演算によって得られた脈波を出力する（Ｓ１０４）。
【0070】
そして、マイクロコンピュータユニット１１１は、脈波の検出を終了するか否かを判定する（Ｓ１０５）。脈波の検出を終了するか否かの判定の方法は任意である。例えば、マイクロコンピュータユニット１１１は、脈波の検出をオン／オフする外部からの指示を受け付けることができる。マイクロコンピュータユニット１１１は、脈波の検出をオフする指示を受け付けたか否かに基づいて脈波の検出を終了するか否かを判定することができる。
【0071】
脈波の検出を終了しない場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）、制御がＳ１０３に移行する。脈波の検出を終了する場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３による検出信号のサンプリングを停止し（Ｓ１０６）、２つのＬＥＤ１０２を消灯し（Ｓ１０７）、一連の動作を終了する。
【0072】
なお、図２０では、マイクロコンピュータユニット１１１は脈波を出力の対象とするように設定されている場合の動作を説明した。マイクロコンピュータユニット１１１は心拍数を出力の対象とするように設定されていてもよい。そのような場合には、マイクロコンピュータユニット１１１は、Ｓ１０３の後、脈波に基づいて心拍数を演算し、Ｓ１０４では、心拍数を出力する。
【0073】
（変形例）
以上の説明では、貫通孔１０４３の形状はテーパー形状であることとして説明した。貫通孔１０４３の形状は必ずしもテーパー形状でなくてもよい。以下に、実施形態の変形例として、貫通孔１０４３の形状がテーパー形状と異なる場合について説明する。実施形態の変形例の脈波センサー１００を、変形例の脈波センサー１００と表記する。
以上の説明では、貫通孔１０４３の形状はテーパー形状であることとして説明した。貫通孔１０４３の形状は必ずしもテーパー形状でなくてもよい。以下に、実施形態の変形例として、貫通孔１０４３の形状がテーパー形状と異なる場合について説明する。実施形態の変形例の脈波センサー１００を、変形例の脈波センサー１００と表記する。
【0074】
図２１は、変形例の脈波センサー１００の斜視図である。図２２は、変形例の脈波センサー１００の下面図である。図２３は、変形例の脈波センサー１００を図２２に示された切断線ＸＸＩＩＩ－ＸＸＩＩＩで切断した断面図である。
【0075】
図２１～図２３に示されるように、第１の端部１０４１の側の開口部および第２の端部１０４２の側の開口部はいずれも円形であり、半径も等しい。つまり、変形例においては、貫通孔１０４３は円柱の形状を有している。さらに、変形例においても、前述された実施形態と同様に、内壁部１０４５には光を反射する構造が設けられている。
【0076】
発明者は、変形例の脈波センサー１００についても光の軌跡のシミュレーションを行った。
【0077】
図２４は、変形例の脈波センサー１００にかかるシミュレーションで用いた各種構成のレイアウトの断面図であり、図２５は、当該レイアウトの斜視図である。図２４および図２５に示されるように、発明者は、表皮層モデル５０１の表面から高さＨだけ離間した位置に第２の端部１０４２が位置するように、変形例にかかるフード部材１０４を模擬するフード部材モデル６１４と、ＬＥＤ１０２－１を模擬するＬＥＤモデル６１２－１と、ＬＥＤ１０２－２を模擬するＬＥＤモデル６１２－２と、ＰＤ１０３を模擬するＰＤモデル６１３と、を配置した。
【0078】
図２６は、変形例の脈波センサー１００にかかるシミュレーションによって得られた各光量を示すグラフである。縦軸は、ＰＤモデル６１３による受光量を示す。ただし、縦軸の受光量に関し、第１戻り光の光量は、高さＨがゼロであるという条件（即ち脈波センサー１００が正規の測定位置にあるという条件）において得られた第１戻り光の光量で規格化されている。同様に、総受光量は、高さＨがゼロであるという条件（即ち脈波センサー１００が正規の測定位置にあるという条件）において得られた総受光量で規格化されている。横軸は、高さＨを示している。
【0079】
図２６からは、脈波センサー１００の位置が正規の測定位置から高さ方向にずれたとしても総受光量の増大が抑制されていることが読み取れる。つまり、変形例においても、ＰＤ１０３の感度を低く設定する必要がない。換言すると、ＰＤ１０３の感度を高く設定することができる。また、たとえ高さＨが正規の測定位置から１～２ｍｍ程度ずれたとしても、第１戻り光が総受光量の半分以上を占めることが読み取れる。つまり、実施形態の脈波センサー１００には及ばないものの、従来の脈波センサー２００と比較して、高さＨが正規の測定位置からずれた際の総受光量に対する第１戻り光の受光量の割合を高くすることができる。よって、変形例においても、感度よく脈波を検出することが可能である。
【0080】
なお、実施形態およびその変形例によれば、生体の一例として人体を挙げた。生体は人体だけに限定されない。例えば、生体は、人体以外の動物であってもよい。また、測定部位の一例として、橈骨動脈の近傍の皮膚表面を挙げた。測定部位はこれに限定されない。例えば、橈骨動脈以外の血管の近傍の皮膚表面を測定部位とすることができる。
【0081】
以上述べたように、実施形態およびその変形例によれば、脈波センサー１００は、フード部材１０４と、発光素子としてのＬＥＤ１０２と、受光素子としてのＰＤ１０３と、演算回路としてのマイクロコンピュータユニット１１１と、を備える。フード部材１０４は、受光素子の側に設けられた第１の開口部としての開口部１０４６と、第１の開口部と対向する側に設けられた第２の開口部としての開口部１０４７と、第１の開口部と第２の開口部をつなぐ内壁部１０４５を有する貫通孔１０４３と、発光素子と受光素子との間に設けられる光を遮断する側面としての外壁部１０４４と、を有する。ＰＤ１０３は、光が生体（実施形態およびその変形例では一例として人体）に照射されたときの生体からの戻り光を受ける。マイクロコンピュータユニット１１１は、ＰＤ１０３が受けた戻り光の信号を処理する。
【0082】
よって、ＰＤ１０３の感度を高く設定することができ、かつ、脈波センサー１００の位置が正規の測定位置から高さ方向にずれたとしても総受光量に対する第１戻り光の受光量の割合を高く保つことができる。その結果、脈波センサー１００と人体表面との間に間隙が生じた場合においても、脈波を精度よく検出することが可能である。
【0083】
また、実施形態およびその変形例によれば、従来の脈波センサー２００にフード部材１０４を設けるだけで、脈波の検出精度を向上させることができる。よって、脈波の検出精度の向上を安価に実現することが可能である。
【0084】
また、実施形態およびその変形例によれば、開口部１０４６の寸法は、ＰＤ１０３の寸法に対応する。換言すると、ＰＤ１０３の外縁の近傍に内壁部１０４５が位置するように、開口部１０４６の寸法が決定されている。
【0085】
これによって、開口部１０４７に入射して開口部１０４６側に集光された光、特に第１戻り光を、効率よくＰＤ１０３に入射させることが可能である。
【0086】
また、実施形態およびその変形例によれば、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は、ＬＥＤ１０２から射出され生体から戻ってきた光を反射する構造を有する。
【0087】
よって、生体に照射され、その後に第２の端部１０４２の開口部に入射した光を、内壁部１０４５での反射によってＰＤ１０３に集光することができる。
【0088】
なお、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は必ずしも光を反射する構造を有さなくてもよい。貫通孔１０４３の内壁部１０４５は光を反射する構造を有さなくても、外壁部１０４４によって第２戻り光を遮ることができるので、ＰＤ１０３の感度を高く設定することができ、脈波検出装置と人体表面との間に間隙が生じた場合においても脈波を精度よく検出することが可能である。
【0089】
また、実施形態によれば、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は、開口部１０４６から開口部１０４７に向かって拡径するテーパー形状を有する。
【0090】
これによって、生体からの戻り光をＰＤ１０３に多く集光することができる。
【0091】
なお、変形例として説明したように、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は必ずしもテーパー形状を有さなくてもよい。貫通孔１０４３の内壁部１０４５の形状は、円柱状であってもよい。
【0092】
また、貫通孔１０４３の内壁部１０４５の形状は、角柱状であってもよい。また、貫通孔１０４３の内壁部１０４５は、指数関数テーパーや放物線テーパーなど、実施形態として説明した線形テーパーとは異なるテーパーの形状を有していてもよい。また、貫通孔１０４３の内壁部１０４５がテーパー形状を有している場合であっても、貫通孔１０４３のＸＹ平面に平行な面で切断した断面の形状は、円形でなくてもよい。貫通孔１０４３のＸＹ平面に平行な面で切断した断面の形状は、多角形であってもよいし、楕円形であってもよい。
【0093】
また、実施形態によれば、Ｒ／Ｌが０．６～０．８５の範囲内となるように第２の端部１０４２の開口部の半径および外壁部１０４４の位置を設定することができる。換言すると、ＰＤ１０３から外壁部１０４４までの距離をＬＥＤ１０２とＰＤ１０３との間の距離で除算して得られる値が０．６～０．８５の範囲内となるように、フード部材１０４を設けることができる。
【0094】
これによって、脈波の検出感度を所定のレベル以上（例えば受光効率を１．４以上）とすることが可能となる。
【0095】
また、ＰＤ１０３から外壁部１０４４までの距離をＬＥＤ１０２とＰＤ１０３との間の距離で除算して得られる値が２／３となるようにフード部材１０４を設けることができれば、脈波の検出感度を最大にすることが可能である。
【0096】
なお、ＰＤ１０３から外壁部１０４４までの距離をＬＥＤ１０２とＰＤ１０３との間の距離で除算して得られる値に関する説明は、貫通孔１０４３のＸＹ平面に平行な面で切断した断面の形状が円形でない場合であっても成立し得る。
【0097】
つまり、貫通孔１０４３のＸＹ平面に平行な面で切断した断面の形状が円形でない場合であっても、ＰＤ１０３から外壁部１０４４までの距離をＬＥＤ１０２とＰＤ１０３との間の距離で除算して得られる値が０．６～０．８５の範囲内となるようにフード部材１０４を設ければ、脈波の検出感度を所定のレベル以上とすることができる。
【0098】
また、貫通孔１０４３のＸＹ平面に平行な面で切断した断面の形状が円形でない場合であっても、ＰＤ１０３から外壁部１０４４までの距離をＬＥＤ１０２とＰＤ１０３との間の距離で除算して得られる値が２／３となるようにフード部材１０４を設ければ、脈波の検出感度を最大にすることが可能である。
【0099】
なお、実施形態およびその変形例によれば、第２の端部１０４２に生体の表面が押し当てられた状態で、脈波の検出が行われる。
【0100】
また、実施形態およびその変形例によれば、ＬＥＤ１０２－１、１０２－２の下方に保護部材１０５－１、１０５－２が設けられていることによって、ＬＥＤ１０２－１、１０２－２は保護部材１０５－１、１０５－２によって覆われている。
【0101】
よって、生体が触れることによるＬＥＤ１０２－１およびＬＥＤ１０２－２の劣化を抑制することが可能である。
【0102】
また、保護部材１０５－１、１０５－２の端部は、第２の端部１０４２と面一とされている。
【0103】
よって、被験者にとっての快適性を高めることができる。
【0104】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0105】
１００ 脈波センサー、１０１ 回路基板、１０２，１０２－１，１０２－２ ＬＥＤ、１０３ ＰＤ、１０４ フード部材、１０５－１，１０５－２ 保護部材、１１１ マイクロコンピュータユニット、１１２ ゲイン回路、２００ 脈波センサー、２０１ 回路基板、２０２ ＬＥＤ、２０３ ＰＤ、３００ 手首、３０１ 橈骨動脈、３０２ ヘモグロビン、４０１，４０２ 光、５０１ 表皮層モデル、５０２ 真皮層モデル、５０３ 皮下組織モデル、５０４ 橈骨動脈モデル、５１２，６１２－１，６１２－２ ＬＥＤモデル、５１３，６１３ ＰＤモデル、５２０ 第２戻り光、６１４ フード部材モデル、１０４１ 第１の端部、１０４２ 第２の端部、１０４３ 貫通孔、１０４４，１０４４－１，１０４４－２ 外壁部、１０４５ 内壁部、１０４６，１０４７ 開口部。
【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】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】