(57)【要約】【課題】発光部及び受光部を生体に近づけることができる生体情報測定装置を提供する。【解決手段】生体情報測定装置１は腕１２に照射される照射光３１を射出する発光部５と、照射光３１が腕１２で反射された反射光３２を受光する受光部６と、照射光３１及び反射光３２が通過する通過部４と、を備え、通過部４は腕１２と接触する外面部４ａ及び外面部４ａとは表裏の関係にある内面部４ｂを備え、外面部４ａは発光部５から通過部４に向かう第１方向１７に沿って突出し腕１２と接触する凸曲面４ｃを備え、内面部４ｂは第１方向１７に沿って凸曲面４ｃ側にへこむ凹曲面４ｄを備え、第１方向１７からの平面視において、凸曲面４ｃの頂点４ｇは発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａと重なる。【選択図】図７
2020202976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に照射される照射光を射出する発光部と、
前記照射光が前記生体で反射される反射光を受光する受光部と、
前記照射光及び前記反射光が通過する通過部と、を備え、
前記通過部は前記生体と接触する外面部及び前記外面部とは表裏の関係にある内面部を備え、
前記外面部は前記発光部から前記通過部に向かう第１方向に沿って突出し前記生体と接触する凸曲面を備え、
前記内面部は前記第１方向に沿って前記凸曲面側にへこむ凹曲面を備え、
前記第１方向からの平面視において、前記凸曲面の頂点は前記発光部の中心と前記受光部の中心とを結ぶ第１直線の中点と重なることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報測定装置であって、
前記受光部から出力される電気信号を入力するＡＦＥ素子を備え、
前記第１方向からの平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心と前記ＡＦＥ素子の中心とが前記第１直線の延長線上に配置されることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の生体情報測定装置であって、
前記通過部を支持する裏蓋と、
前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋を挟む第１ベルトと、第２ベルトと、を備え、
前記第１ベルトは幅方向に位置する第１側面と、前記第１側面と逆側の第２側面と、を備え、
前記第１側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第１交差点とし、
前記第２側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第２交差点とし、
前記第２ベルトは幅方向に位置する第３側面と、前記第３側面と逆側の第４側面と、を備え、
前記第３側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第３交差点とし、
前記第４側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第４交差点とし、
前記第１方向からの平面視において、前記第１交差点及び前記第４交差点を通る第３直線と前記第２交差点及び前記第３交差点を通る第４直線との交点が前記凸曲面の頂点と重なることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の生体情報測定装置であって、
前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋の重心と前記凸曲面の頂点とが重なることを特徴とする生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体情報の１つである脈拍を測定する生体情報測定装置が知られている。この生体情報測定装置が特許文献１に開示されている。それによると、生体情報測定装置はセンサー部及び拍動情報演算部を備える。センサー部は、発光部、受光部及び通過部としての透光部を備える。発光部はＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を備え、受光部はＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を備える。発光部は通過部を通して生体に照射光を射出する。受光部は、通過部を通って入射した反射光を電気信号である検出信号に変換する。拍動情報演算部は、検出信号を用いて被検者の脈拍を算出する。
【０００３】
生体には血液が流動する血管がある。血管の脈動は心臓の動きと連動する。血液は発光部が射出する光の一部を吸収するので、受光部は血管の脈動を反映した反射光を受光する。つまり、受光部が受光する反射光の強度は血管の脈動を反映する。そして、脈波信号は血管の脈動を反映した信号になっている。
【０００４】
発光部が射出する照射光は通過部を通過して生体を照射する。生体で反射した反射光の一部は通過部を通過して受光部に入射する。発光部が射出する照射光は進行に伴って広がる。このため、発光部と生体との距離が短い程、生体に照射される照射光の強度が強くなる。また、生体で反射した反射光も進行に伴って広がる。このため、生体と受光部との距離が短い程、受光部が受光する反射光の強度が強くなる。
【０００５】
発光部及び受光部と生体との距離が短い程、受光部が受光する反射光の強度を強くすることができる。そして、受光部が受光する反射光の強度が強い程、ノイズに対する脈波信号の比率を高くすることができる。発光部と受光部との間には遮光部が配置され、発光部が射出する光が直接受光部を照射することを遮光部が抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１１９９１１号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】野川雅道ほか著、生体医工学  ４９巻  ６号、公益社団法人  日本生体医工学会発行、２０１１年１２月、Ｐ．９６８−９７６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
生体の脈を精度良く検出するためには発光部及び受光部を生体に近づける必要がある。特許文献１の生体情報測定装置では発光部及び受光部側の通過部の面が平面であった。また、光が通過する部分の通過部が厚くなっていた。通過部を薄くすることで、生体情報測定装置は発光部及び受光部を生体に近づけられる。通過部を薄くすることに加えて、発光部及び受光部を生体に近づけることができる構造が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
生体情報測定装置は、生体に照射される照射光を射出する発光部と、前記照射光が前記生体で反射される反射光を受光する受光部と、前記照射光及び前記反射光が通過する通過部と、を備え、前記通過部は前記生体と接触する外面部及び前記外面部とは表裏の関係にある内面部を備え、前記外面部は前記発光部から前記通過部に向かう第１方向に沿って突出し前記生体と接触する凸曲面を備え、前記内面部は前記第１方向に沿って前記凸曲面側にへこむ凹曲面を備え、前記第１方向からの平面視において、前記凸曲面の頂点は前記発光部の中心と前記受光部の中心とを結ぶ第１直線の中点と重なることを特徴とする。
【００１０】
上記の生体情報測定装置は、前記受光部から出力される電気信号を入力するＡＦＥ素子を備え、前記第１方向からの平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心と前記ＡＦＥ素子の中心とが前記第１直線の延長線上に配置されることが好ましい。
【００１１】
上記の生体情報測定装置は、前記通過部を支持する裏蓋と、前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋を挟む第１ベルトと、第２ベルトと、を備え、前記第１ベルトは幅方向に位置する第１側面と、前記第１側面と逆側の第２側面と、を備え、前記第１側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第１交差点とし、前記第２側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第２交差点とし、前記第２ベルトは幅方向に位置する第３側面と、前記第３側面と逆側の第４側面と、を備え、前記第３側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第３交差点とし、前記第４側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第４交差点とし、前記第１方向からの平面視において、前記第１交差点及び前記第４交差点を通る第３直線と前記第２交差点及び前記第３交差点を通る第４直線との交点が前記凸曲面の頂点と重なることが好ましい。
【００１２】
上記の生体情報測定装置では、前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋の重心と前記凸曲面の頂点とが重なることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態にかかわる生体情報測定装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】生体情報測定装置の装着状態を説明するための概略斜視図。
【図３】生体情報測定装置の構造を示す模式平面図。
【図４】生体情報測定装置の構造を示す模式側断面図。
【図５】センサー部の構造を示す概略斜視図。
【図６】光の進路を説明するための要部模式側断面図。
【図７】光の進路を説明するための要部模式側断面図。
【図８】発光部、受光部、遮光部及び駆動部の配置を説明するための模式平面図。
【図９】ケースに外力が作用したときの影響を説明するための模式側断面図。
【図１０】ケースに外力が作用したときの影響を説明するための模式側断面図。
【図１１】受光部の構造を示す模式側断面図。
【図１２】血管の脈動を検出する方法を説明するための模式図。
【図１３】血管内外圧差と血管内容積の関係を説明するための図。
【図１４】血管内容積の経時変化を示す図。
【図１５】生体情報測定装置の電気制御ブロック図。
【図１６】第２の実施形態にかかわる生体情報測定装置の装着状態を説明するための模式図。
【図１７】生体情報測定装置の構成を示す概略斜視図。
【図１８】比較例におけるレンズ体と頂点との距離を説明するための模式図。
【図１９】比較例におけるレンズ体と頂点との距離を説明するための模式図。
【図２０】比較例における発光部、受光部、遮光部及び駆動部の配置を説明するための模式平面図。
【図２１】比較例におけるセンサー部、通過部及び裏蓋の構成を示す要部模式側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
第１の実施形態
本実施形態では、血管の脈動を検出する生体情報測定装置の特徴的な例について、図１〜図１５、図１８〜図２１に従って説明する。図１は、生体情報測定装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、生体情報測定装置１は所定の厚みを有する箱状のケース２を備えている。ケース２の厚み方向の一方には裏蓋３が設置されている。裏蓋３には光が通過可能な通過部４が配置されている。通過部４の材質は光透過性があれば良く特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラス等を用いることができる。ケース２の内部には発光部５及び受光部６を備えるセンサー部７等が配置されている。発光部５は生体に照射される照射光を射出する。照射光が生体内で反射した反射光を受光部６が受光する。
【００１５】
ケース２の側面にはケース２を挟むように第１ベルト８及び第２ベルト９が配置されている。第１ベルト８の一端には第１ベルト８と第２ベルト９とを連結する図示しない連結部が配置されている。図中発光部５から受光部６に向かう方向をＸ方向とする。第２ベルト９から第１ベルト８に向かう方向をＹ方向とする。ケース２から裏蓋３に向かう方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向はそれぞれ直交する方向になっている。Ｘ方向と逆の方向を−Ｘ方向とする。Ｙ方向と逆の方向を−Ｙ方向とする。Ｚ方向と逆の方向を−Ｚ方向とする。
【００１６】
生体情報測定装置１は無線通信を行う機能を備えている。そして、生体情報測定装置１は測定した脈拍データをスマートフォン１１等の電子機器に無線通信にて送信する。そして、生体情報測定装置１が測定した脈拍データをスマートフォン１１が表示する。
【００１７】
図２は生体情報測定装置の装着状態を説明するための概略斜視図である。図２に示すように、人体の生体としての腕１２に生体情報測定装置１が装着される。第１ベルト８及び第２ベルト９は腕１２に巻かれて連結部にて第１ベルト８及び第２ベルト９が連結される。このように、生体情報測定装置１は腕１２に装着されて人体の生体情報を測定するウエアラブル機器である。生体情報測定装置１は脈波信号を検出し、脈拍数を演算する。尚、脈波信号は血管の脈動の圧変化または容積変化を観測したものである。脈拍数は１分間に含まれる脈波信号のピークの数である。
【００１８】
裏蓋３が腕１２と接触するように生体情報測定装置１が装着される。このとき、裏蓋３及び通過部４が腕１２と接触する。ケース２の側面にはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）の外部コネクター１３が配置されている。生体情報測定装置１は外部コネクター１３を通じて充電される。
【００１９】
図３は生体情報測定装置の構造を示す模式平面図であり、生体情報測定装置１を裏蓋３側から見た図である。図３において、発光部５から通過部４に向かう方向を第１方向１７とする。第１方向１７はＺ方向と同じ方向である。第１方向１７からの平面視において、第１ベルト８及び第２ベルト９は裏蓋３を挟む。第１ベルト８は幅方向１０に位置する第１側面８ａ及び第１側面８ａと逆側の第２側面８ｂとを備える。第１側面８ａの延長線が裏蓋３の外形と交差する点を第１交差点３ｃとする。第２側面８ｂの延長線が裏蓋３の外形と交差する点を第２交差点３ｄとする。
【００２０】
第２ベルト９は幅方向１０に位置する第３側面９ａ及び第３側面９ａと逆側の第４側面９ｂを備える。第３側面９ａの延長線が裏蓋３の外形と交差する点を第３交差点３ｅとする。第４側面９ｂの延長線が裏蓋３の外形と交差する点を第４交差点３ｆとする。第１方向１７からの平面視において、第１交差点３ｃ及び第４交差点３ｆを通る直線を第３直線３ｇとする。第２交差点３ｄ及び第３交差点３ｅを通る直線を第４直線３ｈとする。第３直線３ｇと第４直線３ｈとの交点を交点としての裏蓋張力点３ｊとする。第１ベルト８及び第２ベルト９から裏蓋３に張力が加えられる。裏蓋張力点３ｊを通るＸ方向の線上において張力の分布は裏蓋張力点３ｊに対して対称になる。
【００２１】
第１方向１７からの平面視において、裏蓋張力点３ｊは凸曲面４ｃの頂点４ｇと重なる。第１方向１７からの平面視において、裏蓋３の重心３ｋと凸曲面４ｃの頂点４ｇとが重なる。
【００２２】
図４は生体情報測定装置の構造を示す模式側断面図であり、図３のＡ−Ａ線に沿う断面側から見た図である。図５はセンサー部の構造を示す概略斜視図である。図３から図５に示すように、第１方向１７からの平面視において、通過部４の外形は円形である。通過部４はＺ方向側の面がＺ方向側に突出している。通過部４は−Ｚ方向側の面がＺ方向側にへこんでいる。従って、通過部４は板状になっている。通過部４は裏蓋３に接着固定されている。裏蓋３は通過部４を−Ｚ方向側から支持する。裏蓋３は不透明である。裏蓋３には発光部５及び受光部６のＺ方向側に穴３ｂが配置されている。穴３ｂは通過部４に塞がれている。通過部４は透明であり、穴３ｂを通して発光部５、受光部６及び遮光部１５の一部が見えるので、図３では発光部５、受光部６及び遮光部１５の一部が実線で示されている。
【００２３】
ケース２、裏蓋３及び通過部４にて囲まれた内部の通過部４側にセンサー部７が配置されている。センサー部７は裏蓋３に支持されたセンサー基板１４を備えている。センサー基板１４はリジッド基板である。センサー基板１４の通過部４側には発光部５、受光部６、遮光部１５及びＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）素子としての駆動部１６が配置されている。
【００２４】
発光部５は腕１２に照射される照射光を射出する。発光部５は発光体５ａとレンズ体５ｂ等により構成されている。発光体５ａはＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子が樹脂によって封止されたＬＥＤチップである。発光体５ａは、発光素子が封止樹脂によって封止されていないベアチップであってもよい。発光体５ａが射出する光は緑色光である。緑色光は肌の浅い部分で反射するので、細動脈を照射できる。尚、発光体５ａが射出する光は緑色光以外の光であってもよい。センサー基板１４から通過部４に向かう方向において発光部５は受光部６及び駆動部１６より長い部品である。
【００２５】
レンズ体５ｂは照射光を腕１２の所定の深さに集光させる。この所定の深さとは細動脈が存在する深さである。レンズ体５ｂの材質は光透過性があれば良く特に限定されず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラス等を用いることができる。
【００２６】
受光部６は照射光が腕１２で反射される反射光を受光する。そして、反射光の受光光量を示す検出信号を受光部６が出力する。この検出信号が脈波信号である。受光部６は、ＰＤ（Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）である受光素子が封止樹脂によって封止されたＰＤチップである。受光部６は、受光素子が樹脂によって封止されていないベアチップであってもよい。
【００２７】
受光素子はシリコン基板側のｎ型半導体領域と、受光面側のｐ型半導体領域とを有する。ｐ型半導体領域に十分に大きなエネルギーを持つ光が入射されると、光起電力効果によって電流を出力する。受光部６には反射光と略同じ波長の光を通過させて、反射光以外の光を通過させない波長制限フィルターが設けられている。
【００２８】
遮光部１５は発光部５と受光部６との間に配置されている。第１方向１７からの平面視において、遮光部１５は発光部５と受光部６との間に配置されている金属板である。遮光部１５は発光部５から受光部６に向かって進行する照射光を遮蔽する。発光部５から射出された照射光が腕１２を介さずに受光部６に直接入射されてしまうことを遮光部１５が抑制する。他にも、遮光部１５は腕１２で反射した反射光以外の迷光が受光部６に入射することを抑制する。
【００２９】
駆動部１６は発光部５及び受光部６を駆動する回路である。駆動部１６は発光部５に供給する電力を制御する。駆動部１６は電力の供給の開始及び停止を制御する。さらに、駆動部１６はＡＦＥ（Ａｎａｌｏｇ  Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ）素子として機能する。ＡＦＥ素子は受光部６とデジタル信号処理デバイスを結ぶアナログ回路を備える電気素子である。駆動部１６は受光部６から出力される電気信号を入力する。受光部６が出力する電気信号を駆動部１６が増幅する。そして、駆動部１６はフィルターを備え、フィルターは増幅した電気信号に含まれるノイズを除去する。さらに、駆動部１６はＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ  Ｄｉｇｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）を備えており、ＡＤＣはアナログの電気信号をデジタルデータの電気信号に変換して出力する。
【００３０】
センサー基板１４のケース２側の面には第１コネクター１８が配置されている。センサー基板１４のケース２側にはメイン基板１９が配置されている。メイン基板１９のセンサー基板１４側の面には第２コネクター２１が配置されている。第２コネクター２１と第１コネクター１８とが電気的に接続されている。
【００３１】
メイン基板１９の両面にはＣＰＵ、メモリー、チップ抵抗、チップコンデンサー、アンテナ等の電気素子２２が実装されている。メイン基板１９はセンサー基板１４から反射光の受光光量を示す検出信号を入力する。そして、メイン基板１９は脈拍数を演算する。メイン基板１９は脈拍数のデータを無線通信にて送信する。
【００３２】
メイン基板１９のケース２側には２次電池２３が配置されている。２次電池２３は外部コネクター１３から供給される電力を蓄電する。そして、２次電池２３はセンサー基板１４及びメイン基板１９に電力を供給する。２次電池２３にはリチウム電池が用いられている。
【００３３】
通過部４は光透過性を有する。発光部５が射出する照射光は通過部４を通過する。そして、腕１２にて反射する反射光も通過部４を通過する。通過部４は第１方向１７側に腕１２と接触する外面部４ａを備える。外面部４ａは第１方向１７に沿って突出する凸曲面４ｃを備える。凸曲面４ｃは腕１２と接触する。裏蓋３が腕１２と接触する面を接触面３ａとする。外面部４ａは接触面３ａより第１方向１７に突出する凸面である。
【００３４】
通過部４において外面部４ａとは表裏の関係にある部分を内面部４ｂとする。第１方向１７と直交する方向の１つを第２方向２５とする。第２方向２５は発光部５から受光部６に向かう方向とする。第２方向２５はＸ方向と同じ方向である。第２方向２５から見た断面視において内面部４ｂは第１方向１７に沿って凸曲面４ｃ側にへこむ凹曲面４ｄを備える。
【００３５】
裏蓋３は通過部４の−Ｚ方向側に穴３ｂを備える。発光部５及び受光部６は裏蓋３の穴３ｂに収納される。発光部５の一部は接触面３ａより第１方向１７に突出する。発光部５の第１方向１７側は外面部４ａとの距離が短いので、発光部５と腕１２との間の距離が短くなっている。このため、腕１２は強い照射光を受けることができる。
【００３６】
図６及び図７は光の進路を説明するための要部模式側断面図である。図６は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面側から見た図である。図７は図３のＡ−Ａ線に沿う断面側から見た図である。図６及び図７に示すように、第１方向１７からの平面視における発光部５の中心５ｄを通る中心線を発光部中心線５ｃとする。発光部５の中心５ｄは第１方向１７からの平面視における発光部５の重心である。第１方向１７からの平面視において、受光部６の中心６ｄを通る中心線を受光部中心線６ｃとする。受光部６の中心６ｄは第１方向１７からの平面視における受光部６の重心である。さらに、第１方向１７からの平面視において、凸曲面４ｃの頂点４ｇを通り第１方向１７に延びる線を頂点指示線４ｆとする。凸曲面４ｃの頂点４ｇは外面部４ａのうち最も第１方向１７に突出する点を示す。
【００３７】
図６に示すように、Ｘ方向からの平面視において発光部中心線５ｃ、受光部中心線６ｃ及び頂点指示線４ｆとは重なっている。図７において、発光部中心線５ｃと頂点指示線４ｆとの間の距離を第１距離２６とする。受光部中心線６ｃと頂点指示線４ｆとの間の距離を第２距離２７とする。このとき、第１距離２６と第２距離２７とは同じ距離になっている。図３に示すように、第１方向１７からの平面視において、凸曲面４ｃの頂点４ｇは発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａと重なる。
【００３８】
外面部４ａの頂点４ｇは腕１２を強く加圧する。加圧された場所では血管の脈動の変化が大きくなる。従って、腕１２の頂点指示線４ｆ上の部分で血管の脈動の変化が大きくなる。発光部５の発光部中心線５ｃと受光部６の受光部中心線６ｃの中間を通る第１方向１７の線を中間線２８ｂとする。中間線２８ｂは頂点指示線４ｆ及び第１直線２８の中点２８ａと重なる。頂点指示線４ｆの第１方向１７における腕１２の内部を被測定部２９とする。
【００３９】
発光部５が射出する照射光３１が腕１２の内部に進行する。そして、腕１２の内部で反射した反射光３２の一部が受光部６に向かって進行する。発光部５から被測定部２９までの距離と被測定部２９から受光部６までの距離を加算した距離を第３距離とする。第１方向１７から見た平面視で、被測定部２９以外の任意の部分を参照部とする。そして、発光部５から参照部までの距離と参照部から受光部６までの距離を加算した距離を第４距離とする。このとき、第３距離はほとんどの参照部における第４距離より短い。発光部５から受光部６の間で光の進行する距離が短い程、受光部６は強い光を受光する。受光部６が受光する反射光３２の強度が強い方が弱いときより脈拍の検出精度が高い。
【００４０】
被測定部２９は生体情報測定装置１が血管の脈動の変化を感度良く測定できる場所である。外面部４ａの頂点４ｇは被測定部２９を加圧するので、生体情報測定装置１は血管の脈動の変化が大きい場所を感度良く測定できる。そして、運動中等において腕１２の表面に沿って生体情報測定装置１の外面部４ａが移動するときにも、センサー部７は外面部４ａが押圧する被測定部２９の血管の脈動を測定する。つまり、生体情報測定装置１は血管の脈動の変化が大きい場所を感度良く測定する。従って、生体情報測定装置１は血管の脈動を安定して測定できる。
【００４１】
照射光３１の強度変化は脈拍を反映していないので、受光部６が照射光３１を受光してもノイズ成分になる。受光部６が照射光３１を受光しないときの方が脈拍の検出精度が良くなる。照射光３１の一部は腕１２を通過せずに受光部６に向かって進行する。遮光部１５は発光部５と受光部６との間に配置されている。受光部６に向かって進行する照射光３１を遮光部１５が遮る。遮光部１５は照射光３１が受光部６に受光されることを抑制する。
【００４２】
受光部６が受光する反射光３２の強度が強い方が弱いときより脈拍の検出精度が高い。発光部５と被測定部２９との距離が短い程、被測定部２９に強い強度の照射光３１が照射される。受光部６と被測定部２９との距離が短い程、強い強度の反射光３２が受光部６に受光される。
【００４３】
図７において、第１方向１７におけるレンズ体５ｂと凹曲面４ｄとの距離を第５距離３３とする。第５距離３３はレンズ体５ｂと凹曲面４ｄとが干渉しないために設定された距離である。第１方向１７におけるレンズ体５ｂと対向する場所の凹曲面４ｄと頂点４ｇとの距離を第６距離３４とする。第５距離３３と第６距離３４とを加算した距離を第７距離３５とする。第７距離３５は第１方向１７におけるレンズ体５ｂと頂点４ｇとの距離である。
【００４４】
内面部４ｂに接近させて発光部５及び受光部６を配置することにより、発光部５及び受光部６と腕１２との距離が短くなる。第１方向１７からの平面視で凸曲面４ｃの頂点４ｇは発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａと重なる。凹曲面４ｄは凸曲面４ｃ側にへこんでいるので、凹曲面４ｄの最もへこんでいる場所は凸曲面４ｃの頂点４ｇと対向する。そして、第１方向１７から見たとき、凹曲面４ｄの最もへこんでいる場所が発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａになっている。このとき、発光部５及び受光部６を凹曲面４ｄに近づけることができるので、発光部５及び受光部６を腕１２に近づけることができる。受光部６は被測定部２９で反射した強い強度の反射光３２を受光できる。
【００４５】
図１８は比較例におけるレンズ体と頂点との距離を説明するための模式図である。図１８の配置では、頂点指示線４ｆと中間線２８ｂとがＸ方向に第８距離３６だけ離れている。第１方向１７におけるレンズ体５ｂと対向する場所の凹曲面４ｄと頂点４ｇとの距離を第９距離３７とする。第５距離３３と第９距離３７とを加算した距離を第１０距離３８とする。
【００４６】
頂点指示線４ｆと中間線２８ｂとが離れることにより、第９距離３７が第６距離３４より長くなる。そして、第１０距離３８が第７距離３５より長くなる。第１方向１７からの平面視で発光部５と被測定部２９との距離が長くなる。被測定部２９を照射する照射光３１が弱くなる。第３距離も長くなるので、受光部６が受光する反射光３２が弱くなる。
【００４７】
図１９は比較例におけるレンズ体と頂点との距離を説明するための模式図である。図１９の配置では、頂点指示線４ｆと発光部中心線５ｃとが重なっている。第１方向１７におけるレンズ体５ｂと対向する場所の凹曲面４ｄと頂点４ｇとの距離を第１１距離３９とする。第１１距離３９は通過部４の厚みと近い長さである。第５距離３３と第１１距離３９とを加算した距離を第１２距離４１とする。
【００４８】
頂点指示線４ｆと発光部中心線５ｃとが重なるとき、第１１距離３９は第６距離３４より短い。第１２距離４１は第７距離３５より短い。しかし、第１方向１７からの平面視で受光部６と被測定部２９との距離が長くなる。第３距離も長くなるので、受光部６が受光する反射光３２が弱くなる。
【００４９】
図８は発光部、受光部、遮光部及び駆動部の配置を説明するための模式平面図である。図８では図３と同様に通過部４を通して見える発光部５、遮光部１５及び受光部６が実線で示されている。図８において、第１方向１７からの平面視における駆動部１６の重心を駆動部１６の中心１６ｄとする。第１直線２８の延長線を第２直線４２とする。第１方向１７からの平面視において、発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄと駆動部１６の中心１６ｄとが第２直線４２上に配置される。
【００５０】
第１方向１７からの平面視において発光部５、受光部６及び駆動部１６の中で凸曲面４ｃの頂点４ｇと最も離れた場所は駆動部１６の角１６ａである。頂点４ｇと最も離れた駆動部１６の角１６ａと凸曲面４ｃの頂点４ｇとの間の距離を第１３距離４３とする。そして、駆動部１６の中心１６ｄが第２直線４２上にないときに比べて駆動部１６の中心１６ｄが第２直線４２上にあるときの方が第１３距離４３が短くなる。従って、発光部５、受光部６及び駆動部１６を凸曲面４ｃの頂点４ｇに近い場所に配置することができる。図７に示すように、通過部４は内面部４ｂが第１方向１７に突出する。角１６ａを頂点４ｇに近い配置にすることにより、センサー基板１４及びセンサー部７を通過部４に近い配置にできる。
【００５１】
図２０は比較例における発光部、受光部、遮光部及び駆動部の配置を説明するための模式平面図である。図２０では駆動部１６の中心１６ｄが第２直線４２の−Ｙ方向に配置されている。頂点４ｇと最も離れた駆動部１６の角１６ａと凸曲面４ｃの頂点４ｇとの間の距離を第１４距離４４とする。第１４距離４４は第１３距離４３より長い。
【００５２】
図２１は比較例におけるセンサー部、通過部及び裏蓋の構成を示す要部模式側断面図である。図２１は図２０のＣ−Ｃ線に沿う断面側から見た図である。駆動部１６において頂点４ｇから離れている場所の角１６ａと内面部４ｂとの距離を第１５距離４５とする。角１６ａが内面部４ｂと干渉しないように第１５距離４５は所定の距離になっている。Ｙ方向から見た平面視で内面部４ｂが円弧状であり、比較例では角１６ａが頂点４ｇから離れているので、頂点４ｇとセンサー基板１４との距離が本実施形態より長い距離に設定される。そのため、第５距離３３及び第７距離３５が長くなる。つまり、第１方向１７において発光部５は頂点４ｇから離れた場所に配置される。
【００５３】
図９及び図１０はケースに外力が作用したときの影響を説明するための模式側断面図である。図９に示すように、ケース２に第１方向１７の外力４６が作用するときの影響を説明する。外力４６が作用する場所は第２方向２５におけるケース２の中央である。裏蓋３及び通過部４は腕１２から反力を受ける。裏蓋３及び通過部４は腕１２と接する場所の全面で略同じ大きさの反力を受けるので、生体情報測定装置１は腕１２に沈み難い。また、外力４６が裏蓋張力点３ｊに近いとき、外力４６はＸ方向及びＹ方向の中央に近いので生体情報測定装置１は傾き難い。このため、センサー部７と被測定部２９との相対位置は外力４６の影響を受け難い。
【００５４】
図１０に示すように、ケース２に第１方向１７の外力４６が作用するときの影響を説明する。外力４６が作用する場所は第２方向２５におけるケース２の端に近い場所である。生体情報測定装置１が腕１２に装着されるとき、第１ベルト８及び第２ベルト９に張力が作用する。第１方向１７の平面視で張力が作用する直線上に裏蓋張力点３ｊ及び凸曲面４ｃの頂点４ｇが位置する。第１ベルト８及び第２ベルト９に作用する張力は裏蓋張力点３ｊから凸曲面４ｃの頂点４ｇを押圧する。これにより、凸曲面４ｃの頂点４ｇでは腕１２との間の摩擦力が大きくなる。生体情報測定装置１に回転する外力４６が作用するときにも、凸曲面４ｃの頂点４ｇは回転し難い。従って、凸曲面４ｃの頂点４ｇは安定して腕１２を押圧する為、生体情報測定装置１は安定して押圧のかかる場所で脈拍を計測できる。
【００５５】
第１方向１７からの平面視において、裏蓋３の重心３ｋと凸曲面４ｃの頂点４ｇとが重なっている。生体情報測定装置１が腕１２に取り付けられるとき、裏蓋３及び凸曲面４ｃが腕１２に接触する。生体情報測定装置１にモーメントが作用して裏蓋３が腕１２の表面に対して傾くとき、裏蓋３は裏蓋３の重心３ｋを通る線を軸にして回転する。このとき、重心３ｋを通る線は腕１２に押圧されている為、凸曲面４ｃの頂点４ｇも腕１２に押圧される。従って、凸曲面４ｃの頂点４ｇは安定して腕１２を押圧することができる為、生体情報測定装置１は安定して押圧のかかる場所で脈拍を計測できる。
【００５６】
図１１は受光部の構造を示す模式側断面図である。図１１に示すように、受光部６はシリコン基板４７を備えている。シリコン基板４７はＰ型基板である。シリコン基板４７の内部には第１方向１７側にＮ型拡散層４８とＰ型拡散層４９とが平面方向に交互に配置されている。そして、Ｎ型拡散層４８とシリコン基板４７との間のｐｎ接合によりフォトダイオード５１が形成される。さらに、Ｎ型拡散層４８とＰ型拡散層４９との間のｐｎ接合によりフォトダイオード５１が形成される。Ｎ型拡散層４８がフォトダイオード５１のカソードになり、Ｐ型拡散層４９及びシリコン基板４７がアノードになる。
【００５７】
シリコン基板４７の第１方向１７側には角度制限フィルター５２が配置されている。角度制限フィルター５２には第２方向２５に遮光物５３が等間隔に配置されている。遮光物５３は第２方向２５が薄い膜である。遮光物５３の材質にはアルミニウムやタングステン等が用いられる。遮光物５３の間には透光物５４が配置されている。透光物５４の材質はフォトダイオード５１が受光する波長の反射光３２を通過できれば良い。本実施形態では、例えば、透光物５４の材質に２酸化シリコンを用いている。
【００５８】
角度制限フィルター５２にはＮ型拡散層４８と電気的に接続する第１配線５５が配置されている。さらに、Ｐ型拡散層４９と電気的に接続する第２配線５６が配置されている。第１配線５５及び第２配線５６において第１方向１７に長い部分にはタングステンが用いられている。第１配線５５及び第２配線５６において第２方向２５に長い部分にはアルミニウムが用いられている。
【００５９】
遮光物５３に到達する反射光３２は光の強さが減衰するので、強い強度の反射光３２がフォトダイオード５１に到達する角度は制限角度５９内に制限される。透光物５４の第１方向１７の長さを第１長さ５７とする。透光物５４の第２方向２５の長さを第２長さ５８とする。そして、反射光３２を制限する制限角度５９はａｒｃｔａｎ（第２長さ５８／第１長さ５７）になる。第１長さ５７及び第２長さ５８を設定することにより制限角度５９が設定される。本実施形態では、例えば、第１長さ５７が５μｍであり、第２長さ５８が３μｍである。このとき、制限角度５９は３１°である。
【００６０】
角度制限フィルター５２の第１方向１７側には保護膜６１が配置されている。保護膜６１の材質には透光物５４と同じ２酸化シリコンが用いられる。
【００６１】
保護膜６１の第１方向１７側にはバンドパスフィルター６２が配置されている。バンドパスフィルター６２は、保護膜６１の上に形成されたロングパスフィルター６３と、ロングパスフィルター６３の上に形成されたショートパスフィルター６４により構成される。ロングパスフィルター６３は長波長側の光を通過して短波長側の光を減衰する機能を持ったフィルターである。ショートパスフィルター６４は短波長側の光を通過して長波長側の光を減衰する機能を持ったフィルターである。本実施形態では、例えば、波長が５００ｎｍ〜６００ｎｍの光をバンドパスフィルター６２が通過させている。ロングパスフィルター６３とショートパスフィルター６４は薄膜が積層された薄膜フィルターである。尚、ロングパスフィルター６３とショートパスフィルター６４の第１方向１７の位置は入れ替わってもよい。
【００６２】
受光部６の概略の製造方法を説明する。まずフォトダイオード５１が形成される。フォトダイオード５１ではＰ型基板であるシリコン基板４７上にＮ型拡散層４８及びＰ型拡散層４９が形成される。Ｎ型拡散層４８はシリコン基板４７の所定のパターンにリンやヒ素等のＶ族の元素を注入して形成される。Ｐ型拡散層４９はシリコン基板４７の所定のパターンにボロン等のＩＩＩ族の元素が注入されて形成される。
【００６３】
次に、角度制限フィルター５２が形成される。まず、ステップ１にて２酸化シリコンの膜がスパッタリング法にて成膜される。次に、ステップ２にてフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて穴が形成される。次に、ステップ３にて、この穴の中及び２酸化シリコンの膜上に、スパッタリング法を用いてアルミニウムまたはタングステンの金属膜が配置される。そして、ステップ４にてＣＭＰ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）により２酸化シリコンの膜が平坦にされる。
【００６４】
以上のステップ１からステップ４を繰り返して遮光物５３及び透光物５４が形成される。第１配線５５及び第２配線５６においてシリコン基板４７の平面方向の配線が形成されるときにはステップ３で形成した金属膜がフォトリソグラフィ法及びエッチング法を用いて形成される。そして、ステップ１に移行する。このようにして、角度制限フィルター５２が形成される。角度制限フィルター５２に重ねて保護膜６１が形成される。保護膜６１は２酸化シリコンの膜をスパッタリング法にて成膜する。
【００６５】
次に、保護膜６１に重ねてバンドパスフィルター６２が形成される。そして、保護膜６１に異方性ドライエッチング及びＣＭＰによる研磨を行い傾斜構造体の傾斜面が形成される。次に、チタン酸化膜のスパッタリングと２酸化シリコン膜のスパッタリングとが交互に行われ、傾斜面に多層薄膜が形成される。チタン酸化膜は高屈折率の薄膜であり、２酸化シリコン膜は低屈折率の薄膜である。ロングパスフィルター６３及びショートパスフィルター６４の光学特性に合わせてチタン酸化膜の膜厚及び２酸化シリコン膜の膜厚が調整される。以上の工程により受光部６が完成する。
【００６６】
図１２は血管の脈動を検出する方法を説明するための模式図である。図１２に示すように、腕１２の内部に細動脈の血管６５が配置されている。血管６５の内部には血液６６が流れている。血液６６の拍出により血管６５の膨らみが伝播する。所定の長さの血管６５内の血液６６の体積を血管内容積とする。血管内容積は血管６５において血液６６が流れる領域の断面積と比例する。血管６５が膨らむとき血管内容積が大きくなり、血管６５が縮むとき血管内容積が小さくなる。心臓の動きと同期して血管内容積が変動する。心臓の動きは血管６５の脈動と連動するので、血管内容積の変動は血管６５の脈動と連動する。
【００６７】
発光部５から射出された照射光３１の一部は血液６６内のヘモグロビンに吸収される。ヘモグロビンに吸収されない照射光３１の一部が反射光３２として受光部６に受光される。血管内容積が大きくなると、射出される照射光３１に対するヘモグロビンに吸収される照射光３１の比率が大きくなる。血管内容積が大きくなると、受光部６に受光される反射光３２が小さくなる。従って、受光部６が受光する反射光３２の光強度は血管内容積の変動と連動する。
【００６８】
非特許文献１には血管６５に加える圧力と血管内容積の変動の関係の情報が開示されている。それによると、血管６５に対して血圧に近い圧力を印加すると血管内容積の変動が大きくなる。図１３は血管内外圧差と血管内容積の関係を説明するための図である。図１３において、横軸は血管内外圧差を示す。血管内外圧差は血管内部の平均圧力から血管に外側から加えられる圧力を減算したものである。横軸の図中左側は右側より血管６５に外側から加える圧力が高くなっている。通過部４の外面部４ａが腕１２から離れているとき、血管内外圧差は横軸の図中右側の状態になる。通過部４の外面部４ａが腕１２を押圧するとき、血管内外圧差は横軸の“０”に近い状態になる。血管内外圧差は横軸の“０”の状態は、血管６５内の血圧の平均値と通過部４の外面部４ａが血管６５に加える圧力とが同じ状態である。
【００６９】
縦軸は血管内容積を示し、図中上側は下側より血管内容積が大きくなっている。圧容積曲線６７は血管内外圧差と血管内容積との関係を示す。圧容積曲線６７の変化率は圧容積曲線６７の傾きを示す。圧容積曲線６７の傾きが大きいとき血管内容積の変化率が大きく、圧容積曲線６７の傾きが小さいとき血管内容積の変化率が小さい。血管内外圧差が“０”のとき血管内容積の変化率が大きく、血管内外圧差が“０”から離れるに従い血管内容積の変化率が小さくなっている。
【００７０】
接触面３ａが腕１２と接触し通過部４の外面部４ａが腕１２を押圧するときの血管内外圧差の変動を第１圧力変動６８とする。第１圧力変動６８の幅は拍出により変化する血管内外圧差を示す。第１圧力変動６８は血管内外圧差が“０”の付近で変動する。そして、第１圧力変動６８に対応する血管内容積を第１容積変動６９とする。
【００７１】
接触面３ａが腕１２と離れたときの血管内外圧差の変動を第２圧力変動７１とする。第１圧力変動６８と第２圧力変動７１との変動圧差の幅は同じである。第２圧力変動７１では血管６５が通過部４の外面部４ａに押圧されていないので、第２圧力変動７１は第１圧力変動６８より図中右側になっている。そして、第２圧力変動７１に対応する血管内容積を第２容積変動７２とする。
【００７２】
第１圧力変動６８における圧容積曲線６７の傾きは第２圧力変動７１における圧容積曲線６７の傾きより急になっている。つまり、圧容積曲線６７の変化率が大きくなっている。このため、第１容積変動６９の変動幅は第２容積変動７２の変動幅より大きくなる。
【００７３】
図１４は血管内容積の経時変化を示す図である。図１４の横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は血管内容積を示し、図中上側は下側より血管内容積が大きくなっている。第１波形７３は第１容積変動６９に対応する波形であり、第２波形７４は第２容積変動７２に対応する波形である。第１波形７３と第２波形７４との波形は相似形である。そして、血管内容積のピークは第１波形７３が第２波形７４より大きくなっている。従って、通過部４の外面部４ａが腕１２を押圧して血管６５に適正が圧力を加えることにより、変化する血管内容積の振幅が大きくなる。このとき、センサー部７は血管６５の脈動を検出し易くなる。
【００７４】
図１５は生体情報測定装置の電気制御ブロック図である。図１５において、生体情報測定装置１は生体情報測定装置１の動作を制御する制御部７５を備えている。そして、制御部７５は各種の演算処理を行う信号処理部７６と、各種情報を記憶する記憶部７７を備えている。信号処理部７６にはセンサー部７及び通信部７８が接続されている。
【００７５】
通信部７８は無線通信を行うための変調回路や復調回路を備えている。そして、通信部７８にはアンテナ７９が接続されている。通信部７８はスマートフォン１１等の端末装置との間で、例えば、ブルートゥース（登録商標）等の近距離無線通信の通信処理を行う。具体的には通信部７８はアンテナ７９からの信号の受信処理やアンテナ７９への信号の送信処理を行う。通信部７８の機能は通信用のプロセッサー或いはＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｓｐｅｃｉｆｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）等の論理回路により実現できる。信号処理部７６が演算した脈拍数等の脈拍情報を通信部７８がアンテナ７９からスマートフォン１１へ無線通信する。
【００７６】
操作者はスマートフォン１１を操作して生体情報測定装置１の動作の設定や指示を行う。そして、スマートフォン１１は生体情報測定装置１に指示情報を送信する。通信部７８はスマートフォン１１から指示情報を受信する。従って、生体情報測定装置１への動作指示や生体情報測定装置１が検出した脈波や脈拍数のデータの表示をスマートフォン１１が行う。
【００７７】
記憶部７７は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーで構成される。記憶部７７は生体情報測定装置１の動作の制御手順や脈波の演算手順が記述されたプログラムを記憶する。他にも、記憶部７７はセンサー部７が出力する脈波信号のデータを記憶する。他にも、信号処理部７６が動作するためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
【００７８】
信号処理部７６は、例えば、記憶部７７の一部をワークエリアとして、各種の信号処理や制御処理を行うものである。例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のプロセッサー或いはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の論理回路により信号処理部７６が実現される。
【００７９】
信号処理部７６は脈波演算部８１を有する。脈波演算部８１はセンサー部７から脈波信号のデータを入力して脈拍情報の演算処理を行う。脈拍情報は例えば脈拍数等の情報である。具体的には、脈波演算部８１は脈波信号に対してＦＦＴ（ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等の周波数解析処理を行って脈波信号のスペクトルを求める。求めたスペクトルにおいて強度が大きい周波数を６０倍にして脈拍数を算出する。尚、脈拍情報は脈拍数そのものには限定されず、例えば、脈波の周波数や周期等でもよい。他にも、脈拍情報は脈拍数の経時変化のデータを含んでも良い。
【００８０】
第２の実施形態
図１６は生体情報測定装置の装着状態を説明するための模式図である。図１７は、生体情報測定装置の構成を示す概略斜視図である。本実施形態が第１の実施形態と異なるところは、生体情報測定装置が表示部を備えている点にある。尚、第１の実施形態と同じ点については説明を省略する。
【００８１】
図１６に示すように、生体情報測定装置８５の外観は時計と類似する。生体情報測定装置８５はユーザーの腕１２に装着され、脈波情報等の生体情報を検出する。生体情報測定装置８５はケース８６、第１バンド８７及び第２バンド８８を有する。第１バンド８７及び第２バンド８８はケース８６をユーザーに装着する。尚、生体情報測定装置８５が腕１２に装着する時計タイプの脈拍計である場合を例にとり説明する。尚、生体情報測定装置８５は指、上腕、胸等に装着されて生体情報を検出するものであってもよい。生体情報測定装置８５は脈波以外の、血液中の酸素飽和度、体温、心拍、血圧等を検出する装置であってもよい。
【００８２】
ケース８６にはＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）等の第１表示部８９が設けられている。第１表示部８９には脈拍数や消費カロリーや時間等の各種情報が表示される。生体情報測定装置８５はスマートフォン１１と通信接続され、データのやり取りが行われる。スマートフォン１１はＬＣＤ等の第２表示部１１ａを備える。スマートフォン１１の第２表示部１１ａに、脈拍数や消費カロリー等の各種の情報が表示されきる。尚脈拍数や消費カロリー等の情報の演算処理を生体情報測定装置８５が実行してもよいし、少なくとも一部の演算処理をスマートフォン１１が実行してもよい。
【００８３】
図１７に示すように、第１表示部８９と反対側のケース８６には裏蓋９０が設置されている。裏蓋９０の中央には光が通過可能な通過部９１が配置されている。ケース８６の内部には発光部５、受光部６及び遮光部１５を備えるセンサー部７等が配置されている。裏蓋９０には発光部５及び受光部６と対向する場所に穴９０ｂが配置されている。穴９０ｂは通過部９１に塞がれている。通過部９１が透明であり穴９０ｂを通して発光部５、受光部６及び遮光部１５が見えるので、図中では発光部５、受光部６及び遮光部１５が実線で示されている。
【００８４】
第１方向１７からの平面視において、通過部９１の凸曲面９１ｃの頂点９１ｇは発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａと重なる。凸曲面９１ｃと表裏の関係にある曲面を凹曲面９１ｄとする。生体情報測定装置８５においても、第１方向１７から見たとき、凹曲面９１ｄの最も凹んでいる場所が発光部５の中心５ｄと受光部６の中心６ｄとを結ぶ第１直線２８の中点２８ａになっている。このとき、発光部５及び受光部６を凹曲面９１ｄに近づけることができるので、発光部５及び受光部６を腕１２に近づけることができる。
【００８５】
変形例
前記第１の実施形態では、生体情報測定装置１が人体の腕１２に装着された。生体情報測定装置１は腕１２以外に装着されても良い。例えば、生体情報測定装置８５は指、上腕、胸等に装着されて生体情報を検出するものであってもよい。人体以外の動物に生体情報測定装置１が装着されても良い。また、生体情報測定装置１の検出対象となる生体情報も、脈波には限定されない。例えば、生体情報測定装置１は脈波以外の、血液中の酸素飽和度、体温、心拍、血圧等を検出する装置であってもよい。
【００８６】
以下に、実施形態から導きだされる内容を記載する。
【００８７】
生体情報測定装置は、生体に照射される照射光を射出する発光部と、前記照射光が前記生体で反射される反射光を受光する受光部と、前記照射光及び前記反射光が通過する通過部と、を備え、前記通過部は前記生体と接触する外面部及び前記外面部とは表裏の関係にある内面部を備え、前記外面部は前記発光部から前記通過部に向かう第１方向に沿って突出し前記生体と接触する凸曲面を備え、前記内面部は前記第１方向に沿って前記凸曲面側にへこむ凹曲面を備え、前記第１方向からの平面視において、前記凸曲面の頂点は前記発光部の中心と前記受光部の中心とを結ぶ第１直線の中点と重なることを特徴とする。
【００８８】
この構成によれば、生体情報測定装置は発光部及び受光部を備えている。発光部は生体に向けて照射光を射出する。発光部と生体との間には通過部が配置されている。照射光は通過部を通過して生体に向かって進行する。生体に向かって進行する照射光は生体で反射する。生体で反射する反射光の一部は受光部に向かって進行する。受光部と生体との間には通過部が配置されている。反射光は通過部を通過して受光部に向かって進行する。受光部は反射光を受光する。
【００８９】
生体の血管では血液が照射光の一部を吸収する。血管では血液が脈流になっているので反射光は血液の脈流を反映した強度の経時変化を有する。生体情報測定装置は反射光を測定することにより血管の脈動を検出する。通過部において生体と接触する部位を外面部とする。外面部は凸曲面を有する。発光部から通過部に向かう方向を第１方向とする。凸曲面は第１方向に沿って突出し生体の血管を押圧する。押圧された血管は脈流の強弱が大きくなる。
【００９０】
血管の脈動を測定して得られる信号を脈波信号とする。発光部や受光部と生体との距離が短いときは発光部や受光部と生体との距離が長いときに比べて、強い脈波信号を検出する。発光部や受光部と生体との距離が短いとき、受光部は強い脈波信号を検出する。
【００９１】
通過部において外面部と表裏の関係にある部位を内面部とする。内面部は凸曲面側にへこむ凹曲面を有する。この凹曲面に接近させて発光部及び受光部を配置することにより、内面部が平面のときに比べて、発光部及び受光部と生体との距離が短くなる。
【００９２】
第１方向からの平面視で凸曲面の頂点は発光部の中心と受光部の中心とを結ぶ第１直線の中点と重なる。凹曲面は凸曲面側に凹んでいるので、凹曲面の最も凹んでいる場所は凸曲面の頂点と対向する。そして、第１方向から見たとき、凹曲面の最も凹んでいる場所が発光部の中心と受光部の中心とを結ぶ第１直線の中点になっている。このとき、発光部及び受光部を凹曲面に近づけることができるので、発光部及び受光部を生体に近づけることができる。
【００９３】
上記の生体情報測定装置は、前記受光部から出力される電気信号を入力するＡＦＥ素子を備え、前記第１方向からの平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心と前記ＡＦＥ素子の中心とが前記第１直線の延長線上に配置されることが好ましい。
【００９４】
この構成によれば、生体情報測定装置はＡＦＥ素子を備えている。ＡＦＥ素子は増幅回路、フィルター回路、アナログデジタル変換回路を備えている。そして、ＡＦＥ素子は受光部が受光した反射光の強度変化を電気信号に変換して出力する。第１方向からの平面視において、発光部の中心と受光部の中心とＡＦＥ素子の中心とが第１直線の延長線上に配置されている。この配置のとき、発光部、受光部及びＡＦＥ素子の中で凸曲面の頂点と最も離れた場所はＡＦＥ素子の角である。そして、ＡＦＥ素子の中心が第１直線の延長線上にないときに比べてＡＦＥ素子の中心が第１直線の延長線上にあるときの方が凸曲面の頂点とＡＦＥ素子の角との距離が短くなる。通過部の内面部が凹曲面のとき、凸曲面の頂点とＡＦＥ素子の角との距離が短い方が長いときより発光部、受光部及びＡＦＥ素子を凸曲面の頂点に近い場所に配置することができる。
【００９５】
上記の生体情報測定装置は、前記通過部を支持する裏蓋と、前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋を挟む第１ベルトと、第２ベルトと、を備え、前記第１ベルトは幅方向に位置する第１側面と、前記第１側面と逆側の第２側面と、を備え、前記第１側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第１交差点とし、前記第２側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第２交差点とし、前記第２ベルトは幅方向に位置する第３側面と、前記第３側面と逆側の第４側面と、を備え、前記第３側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第３交差点とし、前記第４側面の延長線が前記裏蓋の外形と交差する点を第４交差点とし、前記第１方向からの平面視において、前記第１交差点及び前記第４交差点を通る第３直線と前記第２交差点及び前記第３交差点を通る第４直線との交点が前記凸曲面の頂点と重なることが好ましい。
【００９６】
この構成によれば、裏蓋は第１ベルト及び第２ベルトに挟まれている。第１ベルト及び第２ベルトを繋いで輪を作り生体の手首等に生体情報測定装置が装着される。第１ベルトの幅方向の側面が第１側面及び第２側面である。第２ベルトの幅方向の側面が第３側面及び第４側面である。第１方向からの平面視において、第１側面の延長線は裏蓋の外形と第１交差点で交差する。第２側面の延長線は裏蓋の外形と第２交差点で交差する。第３側面の延長線は裏蓋の外形と第３交差点で交差する。第４側面の延長線は裏蓋の外形と第４交差点で交差する。
【００９７】
第１交差点及び第４交差点を通る直線を第３直線とする。第２交差点及び第３交差点を通る直線を第４直線とする。第１方向からの平面視において、第３直線と第４直線との交点が凸曲面の頂点と重なっている。第１ベルト及び第２ベルトに張力が作用するとき、張力が作用する直線上に第３直線と第４直線との交点及び凸曲面の頂点が位置する。第１ベルト及び第２ベルトに作用する張力は第３直線と第４直線との交点から凸曲面の頂点を押圧する。これにより、凸曲面の頂点では生体との間の摩擦力が大きくなる。生体情報測定装置に回転する外力が作用するときにも、凸曲面の頂点は回転し難い。従って、凸曲面の頂点は安定して生体を押圧することができる為、生体情報測定装置は安定して押圧のかかる場所で脈拍を計測できる。
【００９８】
上記の生体情報測定装置では、前記第１方向からの平面視において、前記裏蓋の重心と前記凸曲面の頂点とが重なることが好ましい。
【００９９】
この構成によれば、第１方向からの平面視において、裏蓋の重心と凸曲面の頂点とが重なる。生体情報測定装置が生体に取り付けられるとき、裏蓋及び凸曲面が生体に接触する。生体情報測定装置にモーメントが作用して裏蓋が生体の表面に対して傾くとき、裏蓋は裏蓋の重心を通る線を軸にして回転する。裏蓋が傾くとき、重心を通る線は生体に押圧されている為、凸曲面の頂点も生体に押圧される。従って、凸曲面の頂点は安定して生体を押圧することができる為、生体情報測定装置は安定して押圧のかかる場所で脈拍を計測できる。
【符号の説明】
【０１００】
１…生体情報測定装置、３…裏蓋、３ｃ…第１交差点、３ｄ…第２交差点、３ｅ…第３交差点、３ｆ…第４交差点、３ｇ…第３直線、３ｈ…第４直線、３ｊ…交点としての裏蓋張力点、３ｋ…重心、４…通過部、４ａ…外面部、４ｂ…内面部、４ｃ…凸曲面、４ｇ…頂点、５…発光部、５ｄ，６ｄ，１６ｄ…中心、６…受光部、８…第１ベルト、８ａ…第１側面、８ｂ…第２側面、９…第２ベルト、９ａ…第３側面、９ｂ…第４側面、１０…幅方向、１２…生体としての腕、１６…ＡＦＥ素子としての駆動部、１７…第１方向、２８…第１直線、２８ａ…中点、３１…照射光、３２…反射光、４２…第１直線の延長線としての第２直線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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