JP7655609B2 - スマートリングおよびスマートリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、スマートリングおよびスマートリングシステムに関する。

光電容積脈波法は、ＬＥＤ光源とフォトディテクタで構成される容積脈波センサを用いて、灌流によって生じる毛細血管内の血液の容積の変化を検出する方法である。光源には可視光帯から近赤外光帯のＬＥＤを用いる。血管中のヘモグロビン量の変化に伴う吸光度の変化より、容積脈波を検出することが可能である。ＬＥＤ光源からの光を皮膚に照射し、その拡散反射光もしくは透過光を測定する。

光電容積脈波法によって検出した容積脈波を分析することで、脈拍数や血中酸素飽和度を推定できる。それに加え近年では、血圧や血糖値などが推定できるという研究報告もなされている。

容積脈波センサは、安価な素子で構成され、さらに非侵襲的である。そのため、スマートフォン、スマートウォッチやウェアラブルデバイス（例えば特許文献１）など多くの消費者向け製品で採用されている。こういったデバイスの多くは波長５００ｎｍ－６００ｎｍの光源を用いて検出した容積脈波より、脈拍数を算出する。

医療機器の血中酸素濃度計（ｐｕｌｓｅ ｏｘｉｍｅｔｅｒ）にも容積脈波センサは採用されている。血中酸素濃度計では６３０ｎｍ－６９０ｎｍと８１０ｎｍ－９９０ｎｍの二つの波長光源を用いて、酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンのそれぞれの波長における吸光度の比より、血中酸素飽和濃度を算出する。

容積センサを用いて血中糖化ヘモグロビン濃度を検出する方法も提案されている。波長範囲６００ｎｍ－９９０ｎｍの間で３波長もしくは４波長の光源を用いて、酸化ヘモグロビン、脱酸化ヘモグロビン、糖化ヘモグロビンの吸光度比より、血中糖化ヘモグロビン濃度を算出する。

光電容積脈波法には大きく分けて反射拡散方式と透過方式の二つの方式がある。反射拡散方式は、ＬＥＤ光源からの光を皮膚に照射し、皮膚からの反射拡散光をフォトディテクタで検出する。そのため、反射拡散方式では、手首や額など身体の場所を問わずに容積脈波センサを適用可能である。透過方式では、ＬＥＤ光源を出射し、生体組織を透過した光を出射面からみて裏側の皮膚表面にてフォトディテクタで検出する。そのため、指先などの比較的組織が薄い場所で使用される。耳垂での使用の試みもなされている。

反射拡散方式は透過方式に比べ、外乱による影響を大きく受ける。反射拡散方式では、真皮乳頭層に存在する１７ミクロンから２６ミクロン径の終末細動脈や、真皮と皮下組織の接合部に存在する１５０ミクロンから２４２ミクロン径の細動脈の血中ヘモグロビンの吸光度を検出する。それらの末端の細動脈は外圧によって比較的容易に血流速度やせん断速度が低下するため、容積脈波形状が外圧によって変化する。一方で透過方式では、皮下組織深部にある１ｍｍ径前後の比較的太い細動脈の血中ヘモグロビンの吸光度を測定するため、外圧の影響は小さい。

以上の原理的背景より、光電容積脈波法を用いてより正確な容積脈波を測定するためには、太い細動脈にアクセス可能な透過方式が望ましい。近年では、指先測定対象とした医療機器以外にも、指の根本や耳垂を対象とした容積脈波センサを搭載した消費者向け製品が存在する。

米国特許第１０８９３８３３号明細書（米国特許出願公開第２０１８／０１０３９０２号明細書）

例えば、特許文献１に記載の装置では、センサモジュールとユーザの着用部位との距離に応じて、適切な発光素子または受光素子を選択する。しかしながら、発光素子または受光素子を選択した後に、ユーザの動き等により装置とユーザの着用部位との距離が変化することがあり、選択した発光素子または受光素子が適切でなくなる場合が生じる。

そこで、本発明の目的は、容積脈波を精度良く測定できるスマートリングおよびスマートリングシステムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係るスマートリングは、
第１の光学素子を介して指を照射する第１の光源と、前記第１の光源または他の光源から出射された光を第２の光学素子を介して受光し、容積脈波を取得する第１のフォトディテクタと、前記指が挿通される筐体と、を有し、
前記第１および第２の光学素子は、前記第１の光源および前記第１のフォトディテクタをそれぞれ囲むように配置され、前記指に向けて前記筐体の前記指を挿通する側の主面から突出する。

また、前記第１の光源が配置された位置とリング孔の中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第１の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満であるとよい。

前記第１の光源または他の光源から出射された前記光を第３の光学素子を介して受光する第２のフォトディテクタをさらに有し、
前記第３の光学素子は、前記第２のフォトディテクタを囲むように配置され、
前記第１の光源が配置された位置と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第２の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満であり、
受光強度が最も高いフォトディテクタから得られた信号を選択して容積脈波を取得するとよい。

前記第１、第２および第３の光学素子は、前記光を集光する非球面ミラーを備えるとよい。

また、前記第１、第２および第３の光学素子は、前記光を集光するレンズ、フィルター、プリズムのうち少なくとも１つをさらに備えるとよい。

前記スマートリングの内面の所定の基点と前記中心点と前記第１の光源が配置された位置とが形成する第１の中心角は、前記基点と前記中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第２の中心角より大きく、前記基点と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第３の中心角より小さいとよい。

前記第１の光源は、異なるピーク波長をもつ複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイ光源であり、
前記第１および第２のフォトディテクタは、前記異なるピーク波長を、受光感度を有する波長範囲に含むとよい。

前記複数のＬＥＤは、５００－５５０ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを一つ以上と、６００－８００ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを二つ以上と、９００－１０００ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを一つ以上と、を含むとよい。

所定の時間が経過する毎に、受光強度が最も高いフォトディテクタから得られた信号を選択して容積脈波を取得するとよい。

前記非球面ミラーは、パラボラ曲面の前記光が入射する側または出射される側の端部がミラーの放物線状の曲面の始点と一致するパラボリックミラーであるとよい。

第４の光学素子を介して前記指を照射する第２の光源をさらに有し、
前記基点と前記中心点と前記第２の光源が配置された位置とが形成する第４の中心角は、前記第２の中心角に前記第１の光源と前記中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第５の中心角を加えた第１の角度より大きく、かつ、前記第２の中心角に前記第２の光源が配置された位置と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第６の中心角を加えた第２の角度より大きいとよい。

前記第１および第２の光源は、互いのパルス・オンの時間とパルス・オフの時間とが逆であるとよい。

本発明の第２の観点に係るスマートリングシステムは、
前記スマートリングと、
前記スマートリングから前記容積脈波を無線通信で受信する電子機器と、を備える。

本発明によれば、容積脈波を精度良く測定できる。

本発明の実施形態に係るスマートリングの斜視図である。 本発明の実施形態に係るスマートリングの側面断面図である。 本発明の実施形態に係るスマートリングを指につけたときの内側筐体を省略した正面断面図である。 本発明の実施形態に係るスマートリングシステムのブロック図である。 本発明の実施形態に係る光学素子の斜視図である。 本発明の実施形態に係る光学素子の縦断面図である。 本発明の実施形態に係る光学素子をＸＹ面で切断し、右半分を一点鎖線で示した断面図である。 本発明の実施形態に係る光学素子をＺＹ面で切断し、右半分を一点鎖線で示した断面図である。 第１実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した正面断面図である。 第１実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した側面図である。 第１実施形態に係るスマートリングで行われる信号取得処理１のフローチャートである。 第２実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した正面断面図である。 第２実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した側面図である。 第２実施形態に係るスマートリングのＰＤと光源との駆動タイミングを説明する図である。 第２実施形態に係るスマートリングで行われる信号取得処理２のフローチャートである。 第３実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した正面断面図である。 第３実施形態に係るスマートリングの光学素子を省略した側面図である。 第３実施形態に係るスマートリングのＰＤと光源との駆動タイミングを説明する図である。 第３実施形態に係るスマートリングで行われる信号取得処理３のフローチャートである。 本発明の変形例に係るスマートリングの側面断面図である。 本発明の他の変形例に係るスマートリングの側面断面図である。 スマートリングの光源に光学素子を取り付けない場合における光源の放射分布を示す図である。 スマートリングの光源に光学素子を取り付けた場合における光源の放射分布を示す図である。 ＰＤと光源との位置関係によるＰＤの受光強度を示す図である。 ＰＤと光源との位置関係によるＰＤが受光した光のＡＣ／ＤＣ比を示す図である。

本発明の実施形態に係るスマートリングシステムについて、以下、添付図面を参照して説明する。なお、説明におけるｘｙｚ方向は、各図の矢印に従う。また、同一又は同等の部分には同一の符号を付す。

本発明の実施形態に係るスマートリングシステム１は、図１Ａ、図１Ｂ、図２等に示すように、ユーザの指２００に挿通したスマートリング１０によって、ユーザの心拍数、血中酸素濃度、体表面温度等を非侵襲的に測定する。

［第１実施形態］
図２、図３等に示すように、本発明の第１実施形態に係るスマートリングシステム１は、ユーザの指２００に挿通するスマートリング１０と、スマートリング１０で取得したユーザの容積脈派に関するデータを無線通信で受信するホストデバイス３００と、を備える。スマートリング１０は、スマートリング１０に挿通したユーザの指２００に向けて複数の波長の光を発する光源３０からの光を受光するフォトディテクタ（以下、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）とする。）４０，４１のうち、受光強度の高いＰＤから得られた容積脈波を取得して、取得した容積脈波からユーザの心拍数、血中酸素濃度、体表面温度等を高精度に算出する。ユーザは、スマートリング１０を装着した状態で日常生活を送るので、ユーザが仕事、家事、運動等をすることにより、スマートリング１０が指２００の周方向に回転し、光源３０やＰＤ４０，４１の位置が容積脈波の測定に適していない位置に移動してしまう場合がある。これを防ぐために、図１Ａ、図１Ｂ、図２に示すように、スマートリング１０は、光源３０、ＰＤ４０，４１をそれぞれ囲むように配置された光学素子５０，５１が内側筐体２２のユーザの指２００を挿通する側の主面２４からユーザの指２００に向けて突出する。ここで、主面２４とは、光源３０、ＰＤ４０，４１や光学素子５０，５１等を有さない普通のリングでいうところの、ユーザの指２００を挿通する側の部分または面（曲面を含む）に相当する箇所を指す。光学素子５０，５１は、主面２４から突出しているため、ユーザの指２００を押圧することにより、ユーザの指２００に密着し、スマートリング１０をユーザの指２００の所定の位置に固定した状態を維持することができ、スマートリング１０がずれにくくすることができる。なお、光学素子５１は実際には主面２４から突出しているが、図２において、図を見やすくするために、突出していないように記載している。また、図６Ａ以降のスマートリング１０（或いは１１、１２）の断面図においては、理解を容易にするために、また、図を見やすくするために、光学素子５０，５１自体の記載を省略している。

（スマートリング１０の構成）
スマートリング１０は、外観上、光源３０やＰＤ４０，４１を収容する筐体２０と、複数のピーク波長を有する光を発する光源３０と、光源３０が発する光を受光するＰＤ４０，４１と、光源３０が発する光を集光する光学素子５０，５１と、各種電子部品が搭載された基板６０と、を有する。

筐体２０は、スマートリング１０の外側を形成する外側筐体２１と、スマートリング１０の内側を形成する内側筐体２２と、を有する。外側筐体２１は、金属製、例えばチタン製で、略Ｕ字状の断面を有するリングであり、内側筐体２２と一体化してスマートリング１０の外形を形成する。外側筐体２１の外側の一部には、装飾部２３が形成されている。装飾部２３は、ユーザが指２００にスマートリング１０を挿通させたときに、手の甲側に位置し、スマートリング１０の装飾性を高めるとともに、ユーザがスマートリング１０を容積脈波の測定に適した位置に配置しやすくしている。内側筐体２２は、４００－１０００ｎｍの波長の光の透過率が高い透明の樹脂製である。内側筐体２２は、外側筐体２１内に光源３０、受光素子４０，４１、光学素子５０，５１や基板６０を所定の位置に配置した状態で外側筐体２１の内側に形成される。内側筐体２２は、光学素子５０，５１を覆うようにリング孔中心点Ｃに向けて突出しているが、突出部分の中央は凹んでいてもよいし、平坦であってもよく、突出している部分とそうでない部分とが混在していてもよい。

光源３０は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ）であり、基板６０に表面実装されている。光源３０は、４００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する。光源３０は、後述する多波長ＰＰＧ（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ）センサ１４１の構成部品の１つでもある。光源３０は、リング孔中心点Ｃを基準点に、筐体２０の内側の＋ｙ方向端部の基点ＢＰと筐体２０の内側の－ｙ方向端部に点対称になる位置に配置されている。

フォトディテクタ４０，４１は、光源３０から出射され、ユーザの指２００の軟組織を透過・拡散反射された光を受光する受光素子である。本実施形態では、フォトディテクタ４０，４１は、ＰＩＮ型フォトダイオードである。フォトディテクタ４０，４１は、光源３０が発する光のピーク波長を含む波長範囲に受光感度を有する。フォトディテクタ４０，４１は、後述する多波長ＰＰＧセンサ１４１の構成部品の１つであり、基板６０に実装されている。

光学素子５０，５１は、光源３０およびＰＤ４０，４１を囲むように基板６０上に配置された、非球面ミラーの１つであるパラボリックミラーである。光学素子５０，５１は、パラボラ曲面である集光面５４の光が入射する側または出射される側の端部がミラーの放物線状の曲面の始点５５と一致する。光学素子５０，５１は、光源３０とＰＤ４０，４１とが後述する所定の位置関係である場合に、光源３０が発する光を集光し、容積脈波の取得精度が向上する。本実施形態では、光学素子５０は、光学素子５１よりもリング孔に挿通したユーザの指２００に向けての突出量が大きくなっている。図４Ａ、図４Ｂに示すように、光学素子５０，５１は、本体部５２と、取付部５３と、集光面５４と、始点５５と、を有する。本体部５２の中央には、孔が貫通しており、孔の一方に取付部５３が形成され、孔の他方に集光面５４が形成されている。取付部５３には、光源３０、ＰＤ４０，４１のいずれかが取り付けられる。集光面５４は、パラボラ曲面関数がｘ^２＝４・０．４・（ｙ－０．４）を各軸方向に平行移動させて調整したものであり、焦点距離ｆ＝０．４ｍｍである。図５Ａ、図５Ｂに示すように、ＸＹ面、ＺＹ面それぞれにおいて集光面５４を延長した上記パラボラ曲面が光源３０の発光部３５のできるだけ近くを通るように本体部５２に始点５５を設定して集光面５４を形成し、光学素子５０，５１のＹ方向の寸法を小さく抑える。

基板６０は、外側筐体２１の略Ｕ字部分の両端部を結ぶように跨設されている。基板６０の内側筐体２２側には、光源３０、ＰＤ４０，４１、光学素子５０，５１および後述する充電ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）６１が配置されている。基板６０の略Ｕ字部分の凹部内側には、後述するＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｃｏｎｐｕｔｅｒ Ｕｎｉｔ）１００、各種センサＩＣ、各種センサ素子、電源管理ＩＣ６２が実装されている。

図３に示すように、スマートリング１０は、上記の構成に加えて、センサ部１４０、報知部１５０、電源部１６０、を備える。また、ＭＣＵ１００は、制御部１１０、記憶部１２０、通信部１３０、を有する。

ＭＣＵ１００は、マイクロプロセッサベースのコントローラＩＣである。ＭＣＵ１００には、マイクロプロセッサと、スマートリング１０の制御に必要な入出力とプログラムやデータを格納するメモリがＩＣに搭載されている。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成され、記憶部１２０に記憶されたプログラムを実行することにより、後述する各部（光源制御部１１１、ＰＤ制御部１１２、測定部１１３、選択・収集部１１４）の機能を実現する。

記憶部１２０は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成され、設定記憶部１２１や測定結果記憶部１２２を含む。ＲＯＭには制御部１１０のＣＰＵが実行するプログラムや、プログラムを実行する上で予め必要なデータが記憶されている。ＲＡＭには、プログラム実行中に作成されたり変更されたりするデータが記憶される。

設定記憶部１２１には、後述する各種設定（例えば、ＰＤの受光強度を測定する受光強度測定期間、選択したＰＤから、測定値を取得する期間である信号収集期間等）が記憶される。

測定結果記憶部１２２には、センサ部１４０に含まれる各種センサを用いて測定された測定結果が記憶される。記憶された測定結果は、通信部１３０を介して、ホストデバイス３００に無線通信で送信される。

通信部１３０は、ホストデバイス３００と無線通信するためのモジュールである。通信装置１３１は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）に基づく無線通信をホストデバイス３００との間で行う。

センサ部１４０は、多波長ＰＰＧセンサ１４１と、ジャイロセンサ１４２と、加速度センサ１４３と、温度センサ１４４と、ミリ波センサ１４５と、マイクロ波センサ１４６と、光学センサ１４７と、を有する。多波長ＰＰＧセンサ１４１は、光源３０を光源とし、フォトディテクタ４０，４１を受光素子としてユーザの容積脈波を検出する。ジャイロセンサ１４２は、傾きを計測し、ユーザの運動量の計測を行う。加速度センサ１４３は、例えば、ランニング時のペースの算出等に使用する。温度センサ１４４は、ユーザの体温や外気温等の測定を行う。ミリ波センサ１４５は、動きの検知や測距機能のために使用される。マイクロ波センサ１４６は、ユーザの呼吸、心拍、体動等の測定のために使用する。光学センサ１４７は、（長距離の）測距機能のために使用される。

報知部１５０は、スマートリング１０の充電電池１６２が所定の残量未満になった際に、ユーザに報知するために使用される。報知装置１５１は、充電電池１６２が所定の残量未満になった際に、警告音を発してユーザに報知する。

電源部１６０は、電源監視ユニット１６１、充電電池１６２、充電レシーバ１６３、を有する。電源部１６０は、充電装置４００から、例えば、ＮＦＣ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）ワイヤレス充電でスマートリング１０の充電を行う。充電電池１６２は、外側筐体２１の略Ｕ字部分の凹部内側に配置された、リチウムポリマー電池である。充電電池１６２は、電源監視ユニット１６１および充電レシーバ１６３を介して、充電装置４００の充電トランスミッタ４０１から無線給電される。

次に、制御部１１０の機能について説明する。制御部１１０は、光源制御部１１１、ＰＤ制御部１１２、測定部１１３、選択・収集部１１４を含み、後述する信号取得処理１－３等を実行する。

光源制御部１１１は、光源３０，３１（光源３１は第３実施形態にて説明する）のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スマートリング１０（，１１，１２）がユーザの指２００に挿通されると、光源制御部１１１は、光源３０（，３１）から光を出射させる。また、光源制御部１１１は、光源３０，３１のいずれか一方を、一定期間停止させる。

ＰＤ制御部１１２は、ＰＤ４０，４１（第２実施形態では、ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎ）のＯＮ／ＯＦＦを制御する。スマートリング１０がユーザの指２００に挿通されると、ＰＤ制御部１１２は、ＰＤ４０，４１（第２実施形態では、ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎ）を駆動させる。また、ＰＤ制御部１１２は、光源３０，３１のいずれか一方（第２実施形態では、ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎのうち、最大の受光量を受光したＰＤ以外）を、一定期間停止させる。

測定部１１３は、センサ部１４０の各種センサを用いてユーザの容積脈波、血中酸素飽和度、血中糖化ヘモグロビン濃度等を測定し、測定結果を測定結果記憶部１２２に記憶する。

選択・収集部１１４は、測定結果記憶部１２２に記憶された測定結果に基づき、どのＰＤを用いて測定を行うかを選択し、選択したＰＤからの測定結果を収集する。

（その他の構成）
ホストデバイス３００は、本実施形態では、スマートフォンである。専用のアプリ等をダウンロードすることで、スマートリング１０から受信した容積脈波のデータを閲覧、解析等することができる。なお、ホストデバイスは、タブレット、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、ルータ等の電子機器であってもよい。

充電装置４００は、スマートリング１０をワイヤレス充電するための装置である。充電トランスミッタ４０１に充電レシーバ１６３を当接させることによりスマートリング１０を充電することができる。

（スマートリング１０の構造）
図６Ａ、図６Ｂに示すように、スマートリング１０は、装飾部２３のスマートリング１０の周方向中心の内側筐体２２側の基点ＢＰからリング孔中心点Ｃを通って基点ＢＰと反対側の内側筐体２２に光源３０が配置されている。ここで、基点ＢＰとリング孔中心点ＣとＰＤ４０とを結ぶ線分が形成する角度（正面視、時計回り、以降の角度についても同じ）をθ１、基点ＢＰとリング孔中心点Ｃと光源３０とを結ぶ線分が形成する角度をθ２（＝１８０°）、基点ＢＰとリング孔中心点ＣとＰＤ４１とを結ぶ線分が形成する角度をθ３とする。ＰＤ４０は、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とを結ぶ線分が形成する角度θ２－θ１が、６０°＜θ２－θ１＜１０５°の範囲の所定の値になるように配置されている。ＰＤ４１は、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４１とを結ぶ線分が形成する角度θ３－θ２が、６０°＜θ３－θ２＜１０５°の範囲の所定の値になるように配置されている。θ２－θ１＝θ３－θ２とする。なお、６０°＜θ２－θ１＜１０５°、６０°＜θ３－θ２＜１０５°の根拠については、後述する実施例で説明する。

（スマートリング１０による容積脈波の取得方法）
図７を用いて、スマートリングシステム１のスマートリング１０で実行される高精度にユーザの容積脈波を取得するために行われる、信号取得処理１について説明する。

スマートリング１０がユーザの指２００に挿通され、光源制御部１１１は、光源３０に所定の波長、本実施形態では４００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する光を出射させる（ステップＳ１）。

光源３０の駆動に合わせて、ＰＤ制御部１１２は、ＰＤ４０，４１を駆動させる。光源３０から出射された光は、ユーザの指２００の軟組織を透過・拡散反射してＰＤ４０，４１で受光される。測定部１１３は、ＰＤ４０での受光強度Ｔ１を受光強度測定期間の間測定し（ステップＳ２）、また、ＰＤ４１での受光強度Ｔ２を同じく受光強度測定期間の間測定する（ステップＳ３）。

選択・収集部１１４は、受光強度Ｔ１＞受光強度Ｔ２であるか否かを判別し（ステップＳ４）、Ｔ１＞Ｔ２である場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ）、信号収集期間の間ＰＤ４０の信号を収集し（ステップＳ５）、ホストデバイス３００に送信し、Ｔ１＞Ｔ２でない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、信号収集期間の間ＰＤ４１の信号を収集し（ステップＳ６）、ホストデバイス３００に送信する。

ステップＳ７に進み、ユーザがスマートリング１０を指２００から外したり、充電電池１６２の残量が不足した場合、信号取得処理１を終了し（ステップＳ７；Ｙｅｓ）、そうでない場合（ステップＳ７；Ｎｏ）ステップＳ１に戻る。

以上説明したように、スマートリングシステム１に使用するスマートリング１０では、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４０，４１それぞれとが形成する角度が６０°を超え１０５°未満の位置にあるので、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｅ Ｃｕｒｒｅｎｔ）／ＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）比を改善できる。また、光源３０およびＰＤ４０，４１を囲むように配置された光学素子５０，５１がユーザの指２００を押圧するように突出しているので、ユーザが仕事、家事、運動等をする場合であっても、スマートリング１０がリング周方向に回転するのを抑制することができる。さらに、スマートリングシステム１では、一定期間毎に、２つあるＰＤのうち光源３０からの光の受信強度が高い方のＰＤの信号を収集するので、ユーザが仕事、家事、運動等をすることにより、スマートリング１０がユーザの指２００でリングの周方向に回転したとしても容積脈波を精度良く測定できる。

［第２実施形態］
図８Ａ、図８Ｂに示すように、第２実施形態では、スマートリング１１には、第１実施形態での２つのＰＤ４１，４２に代わって、Ｎ個のＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎが配置され、全てのＰＤが同時に駆動され受光する構成である。また、光源３１は、ＬＥＤアレイ光源である点も第１実施形態と異なる。

光源３１は、異なるピーク波長λ_１、λ_２、…、λ_ｎをもつ複数のＬＥＤを有し、少なくとも５００－５５０ｎｍの間、６００－８００ｎｍの間、９００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する。

ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎは、基点ＢＰとリング孔中心点ＣとそれぞれのＰＤとが形成する角度がθ_１、θ_２、…、θ_Ｎ－１、θ_Ｎである。また、光源３１は、基点ＢＰとリング孔中心点Ｃと光源３１とが形成する角度がθ_Ｌである。また、θ_１＜θ_２＜…＜θ_Ｌ＜…＜…＜θ_Ｎ－１、＜θ_Ｎである。スマートリング１１では、θ_Ｌ－θ_１、θ_Ｌ－θ_２、θ_Ｌ－θ_２、…、θ_Ｌ－θ_Ｎ－１、θ_Ｌ－θ_Ｎ、の絶対値は、それぞれ６０°を超え、１０５°未満である（なお、図８Ａ、図８Ｂでは、図を見やすくするために、６０°以下や１０５°以上の位置にも光源３１やＰＤを配置している。）。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

図９に示すように、スマートリング１１で実行される、信号取得処理２においては、信号収集期間の間は、受光強度測定期間において最大の受光強度を示したＰＤ以外のＰＤを停止させる点も第１実施形態と異なっている。

（スマートリング１１による容積脈波の取得方法）
図１０を用いて、スマートリングシステム１のスマートリング１１で実行される、信号取得処理２について説明する。

スマートリング１１がユーザの指２００に挿通され、光源制御部１１１は、光源３１に所定の波長、本実施形態では、少なくとも５００－５５０ｎｍの間、６００－８００ｎｍの間、９００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する、異なるピーク波長λ_１、λ_２、…、λ_ｎをもつ光を出射させる（ステップＳ１１）。

光源３１の駆動に合わせて、ＰＤ制御部１１２は、ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎを全て同時に駆動させる。光源３１から出射された光は、ユーザの指２００の軟組織を透過・拡散反射してＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎで受光される。測定部１１３は、ＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎでの受光強度Ｔ_１、Ｔ_２、…、Ｔ_Ｎ－１、Ｔ_Ｎを受光強度測定期間の間測定する（ステップＳ１２）。

選択・収集部１１４は、Ｔ_１、Ｔ_２、…、Ｔ_Ｎ－１、Ｔ_Ｎを比較して最大の受光強度を示すＰＤ_ＭＡＸを選択し（ステップＳ１３）、信号収集期間の間、ＰＤ_ＭＡＸの信号を収集し、ホストデバイス３００に送信する。また、受光強度測定期間において最大の受光強度を示したＰＤ以外のＰＤを停止させる（ステップＳ１４）。

ステップＳ１５に進み、ユーザがスマートリング１１を指２００から外したり、充電電池１６２の残量が不足した場合、信号取得処理２を終了し（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）、そうでない場合（ステップＳ１５；Ｎｏ）ステップＳ１１に戻る。

以上説明したように、第２実施形態のスマートリングシステム１では、光源３１とリング孔中心点ＣとＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎが形成する角度が６０°を超え１０５°未満の位置にあるので、ＡＣ／ＤＣ比を改善できる。また、光源３１およびＰＤ４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ－１，４０_Ｎを囲むように配置された光学素子５０，５１がユーザの指２００を押圧するように突出しているので、ユーザが仕事、家事、運動等をする場合であっても、スマートリング１１がリング周方向に回転するのを抑制することができる。さらに、スマートリングシステム１では、一定期間毎に、Ｎ個あるＰＤのうち光源３１からの光の受信強度が最も高いＰＤの信号を収集するので、ユーザが仕事、家事、運動等をすることにより、スマートリング１１がユーザの指２００でリングの周方向に回転したとしても容積脈波をさらに精度良く測定できる。また、信号収集期間の間は、受光強度測定期間において最大の受光強度を示したＰＤ以外のＰＤを停止させるので、消費電力を節約でき、スマートリング１１の充電電池１６２の減りを抑制することができる。

［第３実施形態］
図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、第３実施形態では、スマートリング１２は、光源３１とＰＤ４０とを備えるセンサユニット１５、および、光源３２とＰＤ４１とを備えるセンサユニット１６、を有する。光源３１，３２は、ＬＥＤアレイ光源であり、異なるピーク波長λ_１、λ_２、…、λ_ｎをもつ複数のＬＥＤを有し、少なくとも５００－５５０ｎｍの間にピーク波長を有する１つのＬＥＤ、６００－８００ｎｍの間にピーク波長を有する２つのＬＥＤ、９００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する１つのＬＥＤが含まれる。光源３１，３２は、図１２に示すように、互いのパルス・オンの時間とパルス・オフの時間とが逆になるパルス駆動制御を行い、交互に発光する。

図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、センサユニット１５において、基点ＢＰとリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度Φ_１に、光源３１とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度Φ_Ｌ１を加えた角度が、基点ＢＰとリング孔中心点Ｃと光源３２とが形成する角度Φ_２未満である。Φ_Ｌ２は、光源３２とリング孔中心点ＣとＰＤ４１とが形成する角度である。また、６０°＜Φ_Ｌ１＝Φ_Ｌ２＜１０５°である。その他の構成については、第１実施形態と同様である。

また、スマートリング１２で実行される、信号取得処理３においては、図１２に示すように、信号収集期間の間は、受光強度測定期間において受光強度が大きい方のＰＤ_Ｈでない側のＰＤ_Ｌおよび光源を停止させる。

（スマートリング１２による容積脈波の取得方法）
図１３を用いて、スマートリングシステム１のスマートリング１２で実行される、信号取得処理３について説明する。

スマートリング１２がユーザの指２００に挿通され、光源制御部１１１は、センサユニット１５の光源３１およびセンサユニット１６の光源３２についてパルス列をインターリーブさせて、所定の波長、本実施形態では、少なくとも５００－５５０ｎｍの間、６００－８００ｎｍの間、９００－１０００ｎｍの間にピーク波長を有する、異なるピーク波長λ_１、λ_２、…、λ_ｎをもつ光を出射させる（ステップＳ２１）。

光源３１，３２の駆動に合わせて、ＰＤ制御部１１２は、ＰＤ４０，４１を駆動させる。光源３１，３２から出射された光は、それぞれユーザの指２００の軟組織を透過・拡散反射してＰＤ４０，４１で受光される。測定部１１３は、ＰＤ４０，４１での受光強度Ｔ３とＴ４とを受光強度測定期間の間測定する（ステップＳ２２）。

選択・収集部１１４は、Ｔ３とＴ４とを比較して受光強度が大きい方のＰＤ_Ｈを選択し（ステップＳ２３）、信号収集期間の間、他方のＰＤ_Ｌを有するセンサユニットを停止し、受光強度が大きい方のＰＤ_Ｈの信号を収集し（ステップＳ２４）、ホストデバイス３００に送信する。

ステップＳ２５に進み、ユーザがスマートリング１２を指２００から外したり、充電電池１６２の残量が不足した場合、信号取得処理３を終了し（ステップＳ２５；Ｙｅｓ）、そうでない場合（ステップＳ２５；Ｎｏ）ステップＳ２１に戻る。

以上説明したように、第３実施形態のスマートリングシステム１では、光源３１とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度Φ_Ｌ１、および光源３１とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度Φ_Ｌ２が６０°を超え１０５°未満であるので、ＡＣ／ＤＣ比を改善できる。また、光源３１，３２およびＰＤ４０，４１を囲むように配置された光学素子５０，５１がユーザの指２００を押圧するように突出しているので、ユーザが仕事、家事、運動等をする場合であっても、スマートリング１２がリング周方向に回転するのを抑制することができる。さらに、スマートリングシステム１では、一定期間毎に光源３１または光源３２からの光の受信強度が大きい方のＰＤ_Ｈの信号を収集するので、ユーザが仕事、家事、運動等をすることにより、スマートリング１２がユーザの指２００でリングの周方向に回転したとしても容積脈波を精度良く測定できる。また、信号収集期間の間は、受光強度測定期間において受光強度が大きい方のＰＤ以外のＰＤ_Ｌを有するセンサユニットを停止させるので、消費電力を節約でき、スマートリング１２の充電電池１６２の減りを抑制することができる。

［変形例］
上記各実施形態では、外側筐体２１は、チタン製であったが、サージカルステンレス等の他の金属製であってもよく、セラミックや樹脂、木材等で形成されていてもよい。内側筐体２２は、樹脂製であったが、金属製やセラミック製であってもよい。

上記各実施形態では、光源３０は、複数のピーク波長を有するＬＥＤであったが、異なるピーク波長を有する複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイ光源であってもよく、異なるピーク波長を有する光を発することができれば他の光源であってもよい。

上記各実施形態では、フォトディテクタ４０，４１は、ＰＩＮ型フォトダイオードであったが、ＰＮ型フォトダイオードやアバランシェフォトダイオードであってもよく、ＣｄＳやＰｂＳ等の光電導素子であってもよい。

また、上記各実施形態では、光学素子５０，５１は、パラボリックミラーであったが、放物面、双曲面や楕円面の非球面ミラーであってもよい。また、レンズ、フィルター、プリズム等であってもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。

上記各実施形態では、光源３０を囲むように配置された光学素子５０は、ＰＤ４０，４１を囲むように配置された光学素子５１よりもリング孔に挿通したユーザの指２００に向けての突出量が大きくなっていたが、全ての光学素子の突出量を同一にしてもよいし、ＰＤを囲むように配置された光学素子のほうが、突出量が大きくなっていてもよい。

上記各実施形態では、電源部１６０は、ＮＦＣワイヤレス充電を行っていたが、また、充電装置４００は、リチウムポリマー電池であったが、リチウムイオン電池や他の充電電池であってもよい。或いは、非充電タイプの小型電池を使用する構成としてもよい。

上記各実施形態では、ＭＣＵ１００は、制御部１１０、記憶部１２０、通信部１３０、を有していたが、ＭＣＵの構成はこれと異なっていてもよいし、ＭＣＵを使用せず、制御部、記憶部、通信部を設けてもよい。

また、上記各実施形態では、通信装置１３１は、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈに基づく無線通信を行っていたが、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）に基づく無線通信を行ってもよいし、ＬｏＲａＷＡＮ（登録商標）に基づく無線通信を行ってもよく、他の規格に基づく無線通信を行ってもよい。

上記各実施形態では、センサ部１４０は、多波長ＰＰＧセンサ１４１と、ジャイロセンサ１４２と、加速度センサ１４３と、温度センサ１４４と、ミリ波センサ１４５と、マイクロ波センサ１４６と、光学センサ１４７と、を有していたが、さらに他のセンサを有していてもよいし、多波長ＰＰＧセンサ１４１を除いていくつかのセンサを有していなくてもよい。

上記第１実施形態では、光源３０とＰＤ４１，４２とリング孔中心点Ｃとが形成する角度は、θ２－θ１＝θ３－θ２であったが、θ２－θ１とθ３－θ２とは、６０°を超え、１０５°未満の角度であれば異なっていてもよい。

上記各実施形態では、光学素子５０，５１は、内側筐体２２の主面２４から突出していたが、図１４に示すように、内側筐体２２に形成された凹部２５に光学素子５０，５１が配置され、凹部２５から突出するようにし、光学素子５０，５１を覆うように内側筐体２２と同様の透明樹脂製の封止体５６を充填してもよい。或いは、図１５に示すように、光学素子５０，５１は基板６０の孔６５および外側筐体２１の凹部に配置されるようにしてもよい。封止体５６の代わりに、レンズやプリズム等を使用してもよい。

また、上記第３実施形態では、スマートリング１２には、２つのセンサユニットが搭載されていたが、３つ以上のセンサユニットが搭載されていていてもよい。

光源とリング孔中心点ＣとＰＤとが形成する角度に対するＰＤの受光強度についての実験結果を以下に記載する。光源およびＰＤをそれぞれ囲むように光学素子を配置した場合と配置しなかった場合についての４パターンのシミュレーションを行った結果を以下に記載する。

光学シミュレーションにより、上記各実施形態に係るスマートリングの構造最適化を行った。シミュレーションには、米国Ｌａｍｂｄａ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社製の光学シミュレーションツールＴｒａｃｅ Ｐｒｏ（登録商標）を用いた。図２に示すように、光学シミュレーションは、ユーザの指２００の基節骨２０４部分に、スマートリング１０を挿通した状態を想定した。モデルは、外側筐体２１、内側筐体２２、光源３０のダイ（発光エリア：０．２８ｍｍ×０．２８ｍｍ）、ＰＤ４０のダイ（受光エリア：１．５ｍｍ×１．５ｍｍ）、表皮２０１、真皮２０２、皮下脂肪２０３、基節骨２０４、屈筋腱２０５、動脈２０６、神経２０７、を有する。それぞれのモデル構成要素に、吸光度、散乱係数、屈折率を定義し、多重散乱系としてシミュレーションを行った。それぞれの光学定数は、以下の参考文献を参照した。

（参考文献１）
Ｖ．ｖ．Ｔｕｃｈｉｎ，”Ｌｉｇｈｔ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｉｓｓｕｅｓ”，Ｐｈｙｓ．－Ｕｓｐ．４０（５）、４９５－５１５（１９９７）．

（参考文献２）
Ａ．Ｎ．Ｂａｓｈｋａｔｏｖ，Ｄ．Ｍ．Ｚｈｅｓｔｋｏｖ，Ｅ．Ａ．Ｇｅｎｉｎａ，ａｎｄ Ｖ．Ｖ．Ｔｕｃｈｉｎ，”Ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｃｌｅａｒｉｎｇ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｂｌｏｏｄ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ ａｎｄ ｎｅａｒ－ｉｎｆｒａｒｅｄ ｓｐｅｃｔｒａｌ ｒｅｇｉｏｎｓ”，Ｏｐｔ．Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃ．９８（４），６３８－６４６（２００５）．

（参考文献３）
Ｏ．Ｚｈｅｒｎｏｖａｖａ，Ｖ．Ｓ．Ｔｕｃｈｉｎ，ａｎｄ Ａ．Ｄｏｕｐｌｉｋ，”Ｔｈｅ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｈｅｍｏｇｌｏｂｉｎ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｓｉｂｌｅ ｒａｎｇｅ”，Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．５６（１３），４０１３－４０２１（２０１１）．

ここで、指２００の組織は、スマートリング１０の内側筐体２２に圧迫されるため、内側筐体２２に沿う形に変形すると想定し、特に光学素子５０に押圧される部分には凹部Ｄが形成されると想定する。

光源３０から近赤外線波長の光を出射させ、指２００の組織内を多重散乱してＰＤ４０に到達する光の強度を解析した。光源３０とＰＤ４０との位置関係は、スマートリング１０のリング孔を円周とした場合の円の中心であるリング孔中心点Ｃを用いて、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とを結んで形成された角度θで表した。θを４５°から１０５°まで１５°ずつ変化させてシミュレーションを行った。

光源３０については、光学素子５０有りの場合と無しの場合の２通りについて解析を行い、この２通りの場合に対してそれぞれＰＤ４０に光学素子５１が有る場合と無い場合とについて解析した（合計４通り）。なお、モデルの簡略化のため、光学素子５０と光学素子５１とは、同一の形状であるとして解析を行った。また、ＰＤ４１は、モデルの簡略化のために省略した。参考までに、光源３０に光学素子５０が無い場合の光の放射分布を図１６Ａに、有る場合を図１６Ｂに示す。光学素子５０によって光源３０の発する光が０°に向けて集光されていることがわかる。

図１７、図１８に光学シミュレーションの結果を示す。図１７の横軸は、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度θを示し、縦軸は、ＰＤで受光する光の強度を示す。実線で示したグラフは光源３０、ＰＤ４０ともに光学素子が無い場合であり、点線のグラフはＰＤ４０にのみ光学素子がある場合である。一点鎖線は光源３０のみに光学素子がある場合であり、破線は光源３０、ＰＤ４０ともに光学素子がある場合である。４つの場合のいずれにおいても、θが大きくなればなるほど受光強度が小さくなることがわかる。これは、指の皮膚組織と皮下組織の吸収に起因するものと考えられる。

図１８の横軸は、光源３０とリング孔中心点ＣとＰＤ４０とが形成する角度θを示し、縦軸は、ＡＣ／ＤＣ比を示す。ＡＣ／ＤＣ比は、以下のように定義する。
ＡＣ／ＤＣ＝Ｉ_{ａｒｔｅｒｙ}／Ｉ_ａｌｌ

ここで、Ｉ_{ａｒｔｅｒｙ}は、光源３０から出射され動脈を通過し、ＰＤ４０に到達した光線の強度の合計であり、Ｉ_ａｌｌは、光源３０から出射されてＰＤ４０に到達した全ての光線の強度の合計である。

図１７，１８より、以下の３つのことがわかる。

１．θが小さい場合（反射型光電容積脈波に近い領域）
θが小さくなればなるほど、反射型光電容積脈波に近い形態であるといえる。シミュレーション結果より、この場合、ＰＤ４０に届く光線の強度は大きくなるが、一方で、動脈２０６が存在する指組織深部を経由してＰＤ４０に届く光線は極めて少なくなることがわかる。従って、血中酸素飽和度を測定する目的においては、この形態は適していないといえる。また、この領域における光学素子の効果は少ないことがわかる。

２．θが大きい場合（透過型光電容積脈波に近い領域）
θが大きくなればなるほど、透過型光電容積脈波に近い形態であるといえる。

シミュレーション結果より、この場合、動脈２０６が存在する指組織深部を経由してＰＤ４０に届く光線の割合が大きくなるため、血中酸素飽和度を測定する目的に適しているといえる。しかしながら、発光強度を大きくする必要があり、電力確保の観点から考えると、小型化することが求められるスマートリングには適さない可能性がある。また、この領域においても光学素子の恩恵が小さいと推察される。

３．θが１．の場合と２．の場合の中間である場合（準透過型光電容積脈波の領域）
１．の反射型でも２．の透過型でもない形態を準透過型とよぶ。シミュレーション結果より、受光強度とＡＣ／ＤＣ比とはトレードオフの関係にあることがわかるので、アプリケーションに応じてθを最適化することが重要である。６０°＜θ＜１０５°である領域において、光学素子がある場合に、ＡＣ／ＤＣ比が大幅に改善していることが確認できる。準透過型光電容積脈波センサでは、光源とＰＤとに光学素子を加えることでＡＣ／ＤＣ比を改善できる。

なお、本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされているものである。また、上述した各実施形態は、本発明の一実施例を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。上記各実施形態及び変形例は任意に組み合わせることができる。さらに、必要に応じて実施形態の構成要件の一部を除いても本発明の技術的思想の範囲内となる。

１ スマートリングシステム
１０，１１，１２ スマートリング
１５，１６ センサユニット
２０ 筐体
２１ 外側筐体
２２ 内側筐体
２３ 装飾部
２４ 主面
２５ 凹部
３０，３１，３２ 光源
３５ 発光部
４０，４０_１，４０_２，…，４０_Ｎ，４１ フォトディテクタ
５０，５１ 光学素子
５２ 本体部
５３ 取付部
５４ 集光面
５５ 始点
６０ 基板
６１ 充電ＩＣ
６２ 電源管理ＩＣ
６５ 孔
１００ ＭＣＵ
１１０ 制御部
１１１ 光源制御部
１１２ ＰＤ制御部
１１３ 測定部
１１４ 選択・収集部
１２０ 記憶部
１２１ 設定記憶部
１２２ 測定結果記憶部
１３０ 通信部
１３１ 通信装置
１４０ センサ部
１４１ 多波長ＰＰＧセンサ
１４２ ジャイロセンサ
１４３ 加速度センサ
１４４ 温度センサ
１４５ ミリ波センサ
１４６ マイクロ波センサ
１４７ 光学センサ
１５０ 報知部
１５１ 報知装置
１６０ 電源部
１６１ 電源監視ユニット
１６２ 充電電池
１６３ 充電レシーバ
２００ 指
２０１ 表皮
２０２ 真皮
２０３ 皮下脂肪
２０４ 基節骨
２０５ 屈筋腱
２０６ 動脈
２０７ 神経
３００ ホストデバイス
４００ 充電装置
４０１ 充電トランスミッタ
ＢＰ 基点
Ｃ リング孔中心点

Claims (13)

1. 環状の第１の光学素子を介して指を照射する第１の光源と、前記第１の光源または他の光源から出射された光を環状の第２の光学素子を介して受光し、容積脈波を取得する第１のフォトディテクタと、前記指が挿通される筐体と、前記第１および第２の光学素子を前記筐体に固定する透明の樹脂製の封止体と、を有し、
   前記第１の光源および前記第１のフォトディテクタは、前記第１および第２の光学素子の貫通孔に配置されており、
   前記第１および第２の光学素子は、前記第１の光源および前記第１のフォトディテクタをそれぞれ囲むように配置され、前記指に向けて前記筐体の前記指を挿通する側の主面から突出し、前記第１および第２の光学素子を覆う前記封止体を介して前記指を押圧して前記封止体を前記指に密着させ、前記封止体を介して前記指に対する前記筐体の回転を抑制し、
   前記第１および第２の光学素子は、前記光を集光するパラボラ曲面が前記貫通孔に形成された非球面ミラーである、
   スマートリング。
2. 前記第１の光源が配置された位置と前記筐体に形成された前記指を挿通するリング孔の中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第１の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満である、
   請求項１に記載のスマートリング。
3. 前記第１の光源または他の光源から出射された前記光を環状の第３の光学素子を介して受光する第２のフォトディテクタをさらに有し、
   前記第３の光学素子は、前記第２のフォトディテクタを囲むように配置され、
   前記第１の光源が配置された位置と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第２の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満であり、
   受光強度が最も高いフォトディテクタから得られた信号を選択して容積脈波を取得する、
   請求項２に記載のスマートリング。
4. 環状の第１の光学素子を介して指を照射する第１の光源と、前記第１の光源または他の光源から出射された光を環状の第２の光学素子を介して受光し、容積脈波を取得する第１のフォトディテクタと、前記第１の光源または他の光源から出射された前記光を環状の第３の光学素子を介して受光する第２のフォトディテクタと、前記指が挿通される筐体と、を有し、
   前記第１の光源および前記第１のフォトディテクタは、それぞれ前記第１および第２の光学素子の貫通孔に配置され、
   前記第１および第２の光学素子は、前記第１の光源および前記第１のフォトディテクタをそれぞれ囲むように配置され、前記指に向けて前記筐体の前記指を挿通する側の主面から突出し、前記指を押圧して前記指に密着し、前記指に対する前記筐体の回転を抑制し、
   前記第１の光源が配置された位置と前記筐体に形成された前記指を挿通するリング孔の中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第１の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満であり、
   前記第２のフォトディテクタは、前記第３の光学素子の貫通孔に配置され、
   前記第３の光学素子は、前記第２のフォトディテクタを囲むように配置され、
   前記第１の光源が配置された位置と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第２の角度が６０°を超え、かつ、１０５°未満であり、
   前記第１、第２および第３の光学素子は、それぞれの前記貫通孔に形成されたパラボラ曲面の前記光が入射する側または出射される側の端部がミラーの放物線状の曲面の始点と一致するパラボリックミラーである、
   スマートリング。
5. 前記第１、第２および第３の光学素子は、前記光を集光するレンズ、フィルター、プリズムのうち少なくとも１つをさらに備える、
   請求項３に記載のスマートリング。
6. 前記スマートリングの内面の所定の基点と前記中心点と前記第１の光源が配置された位置とが形成する第１の中心角は、前記基点と前記中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第２の中心角より大きく、前記基点と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第３の中心角より小さい、
   請求項５に記載のスマートリング。
7. 前記第１の光源は、異なるピーク波長をもつ複数のＬＥＤから構成されるＬＥＤアレイ光源であり、
   前記第１および第２のフォトディテクタは、前記異なるピーク波長を、受光感度を有する波長範囲に含む、
   請求項５に記載のスマートリング。
8. 前記複数のＬＥＤは、５００－５５０ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを一つ以上と、６００－８００ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを二つ以上と、９００－１０００ｎｍにピーク波長をもつＬＥＤを一つ以上と、を含む、
   請求項７に記載のスマートリング。
9. 所定の時間が経過する毎に、受光強度が最も高いフォトディテクタから得られた信号を選択して容積脈波を取得する、
   請求項８に記載のスマートリング。
10. 前記非球面ミラーは、パラボラ曲面の前記光が入射する側または出射される側の端部がミラーの放物線状の曲面の始点と一致するパラボリックミラーである、
    請求項１に記載のスマートリング。
11. 環状の第４の光学素子を介して前記指を照射する第２の光源をさらに有し、
    前記第２の光源は、前記第４の光学素子の貫通孔に配置され、
    前記第４の光学素子は、前記第２の光源を囲むように配置され、
    前記第４の光学素子は、前記光を集光するパラボラ曲面が前記貫通孔に形成された非球面ミラーであり、
    前記基点と前記中心点と前記第２の光源が配置された位置とが形成する第４の中心角は、前記第２の中心角に前記第１の光源と前記中心点と前記第１のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第５の中心角を加えた第１の角度より大きく、かつ、前記第２の中心角に前記第２の光源が配置された位置と前記中心点と前記第２のフォトディテクタが配置された位置とが形成する第６の中心角を加えた第２の角度より大きく、
    ２つの光源と２つのフォトディテクタとの組み合わせの中から、受光強度が最も高いフォトディテクタから得られた信号を選択して容積脈波を取得する、
    請求項６に記載のスマートリング。
12. 前記第１および第２の光源は、互いのパルス・オンの時間とパルス・オフの時間とが逆である、
    請求項１１に記載のスマートリング。
13. 請求項１－１２のいずれか１項に記載のスマートリングと、
    前記スマートリングから前記容積脈波を無線通信で受信する電子機器と、を備える、
    スマートリングシステム。