(57)【要約】  赤外線検出器の視野が鼓膜の方向に向いているかを確認することを可能とする。  生体情報測定装置（１００）は、耳孔（２００）内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器（１０８）と、赤外線検出器（１０８）の視野（Ｆ）に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部（１５２）と、赤外線検出器（１０８）の出力に基づいて生体情報を算出する演算部（１１０）とを備えている。
2008090910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、
前記赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、
前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部と
を備えた、生体情報測定装置。
【請求項２】
前記音響波出力部は、
前記音響波を発射する音源と、
発射された前記音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する導音部と
を備えている、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記音響波が前記耳孔内で反射することによって発生した反射波を検出する音響波検出器と、
前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部と
をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記耳孔内の前記反射波を前記音響波検出器へと導く導音部をさらに備えた、請求項３に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と所定の閾値とを比較する比較部をさらに備え、
前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項３に記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記所定の閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記所定の閾値は前記反射波の強度に関して予め定められた値であり、
前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と前記所定の閾値とを比較する、請求項５に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えた、請求項５に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記音響波出力部は、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記音響波出力部は、純音である前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記音響波出力部は、強度が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
前記音響波出力部は、周波数が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１２】
前記音響波出力部は、鼓膜における反射率が異なる第１音響波および第２音響波を発射し、
前記赤外線検出器は、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波の少なくとも一方を検出し、
前記演算部は、反射波を検出した前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１３】
前記耳孔内で反射した前記音響波の反射波を検出する音響波検出器と、
前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部と
をさらに備え、
前記判定部は、前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項１４】
前記音響波出力部は、
前記第１音響波および前記第２音響波を切り替えて発射することが可能な音源と、
前記音源から発射された前記第１音響波および前記第２音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する第１導音部と、
前記耳孔内における前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を前記音響波検出器に導く第２導音部と
を備えている、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１５】
前記音響波検出器によって検出された、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波のそれぞれの強度と、少なくとも１つの閾値とを比較する比較部をさらに備え、
前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記少なくとも１つの閾値は、第１閾値および第２閾値を含んでおり、
前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較する、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分を示す差分値と、前記少なくとも１つの閾値とを比較する、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１８】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備える、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１９】
前記音響波出力部は、２０〜８００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第１音響波を発射し、かつ、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２０】
前記音響波出力部は、純音である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２１】
前記音響波出力部は、各々の強度が一定である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２２】
前記音響波出力部は、周波数がそれぞれ一定の前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２３】
前記耳孔から放射された赤外光を分光する分光素子をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項２４】
前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて記憶する記憶部をさらに備えた、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器、前記演算部、前記判定部および前記記憶部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光を検出するステップと、
（ｂ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｃ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｄ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｅ）前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて前記記憶部に格納するステップと、
（ｆ）前記演算部によって、前記出力信号記憶部に格納された前記出力信号値の中から、前記判定部によって前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときの出力信号値を読み出させ、前記読み出された前記出力信号値に基づいて前記生体情報を演算させるステップと
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器および前記判定部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｂ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｃ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｄ）前記工程（ｃ）において、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときに、前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光の検出を開始するステップと、
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耳孔からの赤外放射光を用いて生体情報を非侵襲的に測定する生体情報測定装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体情報測定装置として、鼓膜からの放射光を計測することによりグルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が提案されている。例えば、特許文献１には、外耳道に収まる程度の大きさの鏡を備え、その鏡を通して、近赤外線や熱線を鼓膜に照射するとともに、鼓膜において反射された光を検出し、検出結果からグルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献２には、耳孔内に挿入されるプローブを備え、鼓膜や外耳道を冷却した状態で、プローブを通して、内耳より発生して鼓膜から放射された赤外線を検出し、検出された赤外線を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献３には、耳孔内に挿入される反射鏡を備え、その反射鏡を用いて鼓膜からの放射光を検出し、検出された放射光を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。
【特許文献１】特表平０５−５０６１７１号公報
【特許文献２】特表２００２−５１３６０４号公報
【特許文献３】特表２００１−５０３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の生体情報測定装置では、耳孔内に挿入された鏡やプローブがどの方向に向いているかを確認することができないため、耳孔内において測定箇所を正確に鼓膜に位置合わせすることは困難であった。したがって、測定結果に誤差が含まれている可能性が多分にあり、高い信頼性が確保されているということは言い難かった。【０００４】
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向に向いているかを確認することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による生体情報測定装置は、耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部とを備えている。【０００６】
前記音響波出力部は、前記音響波を発射する音源と、発射された前記音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する導音部とを備えていてもよい。【０００７】
これにより、音源から発生した音響波を、良好な指向性で耳孔内に照射することができる。ここで、導音部により音響波の導かれる方向が赤外線検出器の視野の方向に含まれるように設定しておけば、音響波を赤外線検出器の視野方向と同じ方向に照射することができるため、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。【０００８】
前記生体情報測定装置は、前記音響波が前記耳孔内で反射することによって発生した反射波を検出する音響波検出器と、前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部とをさらに備えていてもよい。【０００９】
これにより、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かが自動的に判定されるので、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを使用者自身が判断する必要がなくなる。【００１０】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔内の前記反射波を前記音響波検出器へと導く導音部をさらに備えていてもよい。【００１１】
これにより、耳孔内において反射した反射波のうち、導音部の方向に向けて反射した反射波に絞って検出することができるので、音響波検出器により検出される反射波の強度に基づき、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。【００１２】
前記生体情報測定装置は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と所定の閾値とを比較する比較部をさらに備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。【００１３】
前記生体情報測定装置は、前記所定の閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記所定の閾値は前記反射波の強度に関して予め定められた値であり、前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と前記所定の閾値とを比較してもよい。【００１４】
赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される反射波の強度は小さくなる。一方、赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合はともに大きい値となる。【００１５】
そこで、閾値を、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される反射波の強度と、赤外線検出器の視野が外耳道の方向も向いている場合に音響波検出器により検出される反射波の強度との間に設定しておくことにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された反射波の強度が閾値より小さいときに、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された反射波の強度が閾値以上であるときは、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。【００１６】
前記生体情報測定装置は、前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えていてもよい。【００１７】
これにより、比較部による比較結果に基づいて、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていないと判定された場合に警告出力部が警告を出力するように設定しておくと、赤外線検出器の視野の向きが不適切であることを使用者に報知することができる。【００１８】
前記音響波出力部は、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記音響波を発射してもよい。【００１９】
前記音響波出力部は、純音である前記音響波を発射してもよい。または、前記音響波出力部は、強度が一定の前記音響波を発射してもよい。これにより、耳孔内に向けて発射される音の強度変化がないため、使用者は音の大きさの変化をより聞き取りやすくなる。【００２０】
前記音響波出力部は、周波数が一定の前記音響波を発射してもよい。音の高さの変化がなくなるので、使用者は音の大きさの変化をより聞き取りやすくなる。【００２１】
前記音響波出力部は、鼓膜における反射率が異なる第１音響波および第２音響波を発射し、前記赤外線検出器は、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波の少なくとも一方を検出し、前記演算部は、反射波を検出した前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出してもよい。【００２２】
第１音響波の鼓膜における反射率が第２音響波の鼓膜における反射率よりも大きくなるように、第１音響波の周波数及び第２音響波の周波数が設定することにより、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。【００２３】
一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、外耳道における反射率はどちらの音響波についても高いため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。【００２４】
また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、または、生体情報測定装置を耳孔内へ挿入する際、挿入が不十分であるときには、第１音響波の反射波及び第２音響波の反射波のうち、挿入部に到達する反射波が少なくなるため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。【００２５】
したがって、本発明の生体情報測定装置は、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度及び第２音響波の反射波の強度に基づき、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認することができる。【００２６】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔内で反射した前記音響波の反射波を検出する音響波検出器と、前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部とをさらに備え、前記判定部は、前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。【００２７】
前記音響波出力部は、前記第１音響波および前記第２音響波を切り替えて発射することが可能な音源と、前記音源から発射された前記第１音響波および前記第２音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する第１導音部と、前記耳孔内における前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を前記音響波検出器に導く第２導音部とを備えていてもよい。【００２８】
これにより、音源から発生した第１音響波及び第２音響波を、良好な指向性で、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が向いている方向と同じ方向に照射することができる。また、耳孔内において反射した各反射波のうち、第２の導音部の方向に向けて反射した反射波に絞って検出することができるので、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度及び第２音響波の反射波の強度に基づき、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。【００２９】
前記生体情報測定装置は、前記音響波検出器によって検出された、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波のそれぞれの強度と、少なくとも１つの閾値とを比較する比較部をさらに備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。【００３０】
前記生体情報測定装置は、前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記少なくとも１つの閾値は、第１閾値および第２閾値を含んでおり、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較してもよい。【００３１】
ここで、前記閾値が、前記第１音響波の反射波の強度についての第１閾値と、前記第２音響波の反射波の強度についての第２閾値とを含み、前記第１閾値及び前記第２閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記音響波検出器により検出された前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較することが好ましい。【００３２】
前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。【００３３】
そこで、第１閾値を、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度との間に設定しておく。さらに第２閾値を、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度との間に設定しておく。これにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度が第１閾値より大きく、音響波検出器により検出された第２音響波の反射波の強度が第２閾値より小さいときに、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度が第１閾値以下であるか、または音響波検出器により検出された第２音響波の反射波の強度が第２閾値以上であるときは、耳孔内に挿入された挿入部が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。【００３４】
また、前記閾値が、前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分値についての閾値であり、前記閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分値と、前記閾値記憶部に記憶された前記閾値とを比較してもよい。【００３５】
前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、または、生体情報測定装置を耳孔内へ挿入する際、挿入が不十分であるときには、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。【００３６】
そのため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値は、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合の方が鼓膜の方向を向いていない場合に比べて大きくなる。【００３７】
そこで、閾値記憶部に記憶される閾値を、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２反射波の強度との差分値と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていない場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値との間に設定しておく。これにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値が閾値よりも大きいときに、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値が閾値以下であるときは、耳孔内に挿入された挿入部が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。【００３８】
前記生体情報測定装置は、前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分を示す差分値と、前記少なくとも１つの閾値とを比較してもよい。【００３９】
前記生体情報測定装置は、前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えていてもよい。【００４０】
前記音響波出力部は、２０〜８００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第１音響波を発射し、かつ、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第２音響波を発射してもよい。これにより、第１音響波の鼓膜における反射率が第２音響波の鼓膜における反射率よりも大きくなる。【００４１】
前記音響波出力部は、純音である前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。【００４２】
前記音響波出力部は、各々の強度が一定である前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。【００４３】
前記音響波出力部は、周波数がそれぞれ一定の前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。【００４４】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔から放射された赤外光を分光する分光素子をさらに備えていてもよい。【００４５】
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて記憶する記憶部をさらに備えていてもよい。【００４６】
本発明による方法は、上述の生体情報測定装置を制御する方法であって、前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器、前記演算部、前記判定部および前記記憶部を制御する制御部をさらに備えており、前記方法は、（ａ）前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光を検出するステップと、（ｂ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、（ｃ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、（ｄ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、（ｅ）前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて前記記憶部に格納するステップと、（ｆ）前記演算部によって、前記出力信号記憶部に格納された前記出力信号値の中から、前記判定部によって前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときの出力信号値を読み出させ、前記読み出された前記出力信号値に基づいて前記生体情報を演算させるステップとを包含する。【００４７】
この構成により、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いているときの赤外線検出器からの出力信号を演算部が自動的に抽出するので、測定に適した赤外光の強度に基づいて生体情報を算出することができるため、より正確な生体情報の測定を行うことができる。【００４８】
本発明による方法は、上述の生体情報測定装置を制御する方法であって、前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器および前記判定部を制御する制御部をさらに備えており、前記方法は、（ａ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、（ｂ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、（ｃ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、（ｄ）前記工程（ｃ）において、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときに、前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光の検出を開始するステップと、を包含する。【００４９】
この構成により、前記赤外線検出器の視野が測定に適した鼓膜の方向に向けられたことを自動的に認識して、耳孔内から放射された赤外光の検出が開始されるため、より正確な生体情報の測定を行うことができる。【００５０】
本発明の生体情報測定装置は、赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データを格納する相関データ記憶部、演算部により換算された生体情報を表示する表示部、及び生体情報測定装置が動作するための電力を供給する電源をさらに備えていてもよい。【００５１】
演算部は、相関データ記憶部から上記相関データを読み出し、これを参照することにより、赤外線検出器の出力信号を生体情報に変換してもよい。【００５２】
赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データは、例えば、既知の生体情報（例えば、血糖値）を有する患者について赤外線検出器の出力信号を測定し、得られた赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を解析することにより取得することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いているか否かを確認することができる。これにより、測定箇所を鼓膜に位置合わせでき、鼓膜から放射された赤外光を用いて精度の高い生体情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施の形態１にかかる生体情報測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図３】生体情報測定装置の光学フィルタホイールを示す斜視図である。
【図４】鼓膜における音響波の反射率の周波数特性を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る生体情報測定装置の外観を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２に係る生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態６に係る生体情報測定システムの外観を示す斜視図である。
【図９】生体情報測定システムの測定部内部及び本体部内部の構成を示す図である。
【図１０】測定部内部の構成を示す一部破断面図である。
【図１１】図１０におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）はカム部を設けた側から見たカムギア部の一例を示す平面図である。
【図１４】実施の形態７に係る生体成分濃度測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  生体情報測定装置
１０２  本体
１０４  挿入部
１０５  導光管
１０６  光学フィルタホイール
１０８  赤外線検出器
１１０  マイクロコンピュータ
１１２  メモリ
１１４  ディスプレイ
１１６  電源
１１８  チョッパー
１２６  検出領域
１３０  前置増幅器
１３２  帯域フィルタ
１３４  同期復調器
１３６  ローパスフィルタ
１３８  Ａ／Ｄコンバータ
１３９  Ｄ／Ａコンバータ
１４１  第１の導音管
１４３  音源
１５２  音響波出力部
２００  耳孔
２０２  鼓膜
２０４  外耳道
【発明を実施するための最良の形態】
【００５６】
以下では、まず、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認する原理を説明し、その後、鼓膜から放射された赤外光を利用して生体情報を取得する方法を説明する。そして、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認するための各実施形態を詳細に説明する。【００５７】
なお「生体情報」とは、生体の健康状態を反映する情報と定義される。本発明における生体情報としては、グルコース濃度（血糖値）、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度、タンパク質濃度等の生体中に含まれる化学成分の濃度や、体温等が挙げられる。【００５８】
本発明の生体情報測定装置は、耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部とを備える。【００５９】
「耳孔内から放射された赤外光」とは、鼓膜、外耳道などの耳孔内における生体組織自身からの熱放射により耳孔内から放射された赤外光、及び耳孔内に照射された赤外光が耳孔内の生体組織において反射することにより耳孔内から放射された赤外光を含んでいる。【００６０】
耳孔内に向けて発射された音響波は、鼓膜を振動させる。鼓膜の振動は、耳小骨を介して蝸牛へと伝達され、電気信号に変換される。変換された電気信号は、聴覚神経を介して脳に伝達され、使用者は音として認識する。ところが、耳孔内に向けて発射された音響波は、外耳道、鼓膜といった生体組織の音響インピーダンスに応じて反射される。【００６１】
音響インピーダンスについては、音響波の周波数に対して特性が異なる。一般に、生体組織の音響インピーダンスは高く、生体組織は音響波をよく反射する。外耳道も同様に、音響インピーダンスが高いため音響波をよく反射する。【００６２】
したがって、音響波が外耳道の方向へ発射されたときには、外耳道で音響波が反射されることにより、鼓膜に伝達する音響波の強度は小さくなるので、使用者は音響波の音が小さく聞こえる。一方、音響波が鼓膜の方向へ発射されたときには、使用者にとって音響波の音は大きく聞こえる。【００６３】
音源から音響波の発射される方向が、赤外線検出器の視野に含まれるように設定しておけば、使用者は、音響波の音が大きく聞こえるときに、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向に向いていると判断することができる。したがって、本発明の生体情報測定装置によれば、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認することができる。【００６４】
鼓膜の音響インピーダンスは、特に人体の可聴域において大きく変化することが知られている。図４は、鼓膜における音響波の反射率（ｐｏｗｅｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）と周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）との関係を示す図である。図４によれば、例えば、２０〜８００Ｈｚの低音域では鼓膜の音響インピーダンスが高いため、鼓膜は２０〜８００Ｈｚの周波数帯域に含まれる音響波を良く反射する。また、例えば、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域の音響波については、鼓膜における反射率が小さい。これは、内耳側によく伝達されるため、人にとって良く聞こえる周波数帯域である。よって音響波の周波数は１０００〜６０００Ｈｚであることが好ましい。【００６５】
このようにすると、人にとってよく聞こえる周波数帯域であるため、使用者が音を判断して前記赤外線検出器の視野が鼓膜のほうにむいているか否かを判定しやすくなる。【００６６】
生体から放射される赤外光を測定することにより、例えば血糖値などの生体成分濃度の情報を得ることができる。以下にその原理を説明し、その原理に基づいて動作する本発明による生体情報測定装置の機能的な構成を説明する。その後、本発明による生体情報測定装置の実施形態を説明する。【００６７】
生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは以下の数式で表される。
【数１】
2008090910.tif 000003
【数２】
2008090910.tif 000004
ここで、
Ｗ：生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー、
ε（λ）：波長λにおける生体の放射率、
Ｗ0（λ、Ｔ）：波長λ、温度Ｔにおける黒体放射強度密度、
ｈ：プランク定数（ｈ＝６．６２５×１０-34（Ｗ・Ｓ2））、
ｃ：光速（ｃ＝２．９９８×１０10（ｃｍ／ｓ））、
λ1、λ2：生体からの赤外放射光の波長（μｍ）、
Ｔ：生体の温度（Ｋ）、
Ｓ：検出面積（ｃｍ2）
ｋ：ボルツマン定数、
である。【００６８】
（数１）からわかるように、検出面積Ｓが一定の場合、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは波長λにおける生体の放射率ε（λ）に依存する。放射におけるキルヒホッフの法則から、同じ温度、波長における放射率と吸収率は等しい。
【数３】
2008090910.tif 000005
ここで、
α（λ）：波長λにおける生体の吸収率、
である。【００６９】
したがって、放射率を考える際には、吸収率を考えればよいことがわかる。エネルギー保存則から、吸収率、透過率及び反射率には、以下の関係が成り立つ。
【数４】
2008090910.tif 000006
ここで、
ｒ（λ）：波長λにおける生体の反射率
ｔ（λ）：波長λにおける生体の透過率【００７０】
したがって、放射率は、透過率及び反射率を用いて、
【数５】
2008090910.tif 000007
と表される。【００７１】
透過率は、入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量の比で表される。入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量は、ランベルト−ベールの法則で示される。
【数６】
2008090910.tif 000008
ここで、
Ｉt：透過光量、
Ｉ0：入射光量、
ｄ：生体の厚み、
ｋ（λ）：波長λにおける生体の消衰係数、
である。生体の消衰係数は、生体による光の吸収を表す係数である。【００７２】
したがって、透過率は、
【数７】
2008090910.tif 000009
と表される。【００７３】
次に反射率について説明する。反射率は、全方向に対する平均反射率を算出する必要があるが、ここでは、簡単のため、垂直入射に対する反射率で考える。垂直入射に対する反射率は、空気の屈折率を１として、
【数８】
2008090910.tif 000010
と表される。ここで、
ｎ（λ）：波長λにおける生体の屈折率、
である。【００７４】
以上から、放射率は、
【数９】
2008090910.tif 000011
と表される。【００７５】
生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、屈折率及び消衰係数にはあまり依存しない。したがって、生体中の成分の濃度の変化により、屈折率及び消衰係数が変化しても、反射率の変化は小さい。【００７６】
一方、透過率は、（数７）からわかるように、消衰係数に大きく依存する。従って、生体中の成分の濃度の変化により生体の消衰係数、すなわち生体による光の吸収の度合いが変化すると、透過率が変化する。【００７７】
以上のことから、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーは、生体中の成分の濃度に依存することがわかる。したがって、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー強度から生体中の成分の濃度を求めることができる。【００７８】
また、（数７）からわかるように、透過率は生体の厚みに依存する。生体の厚みが薄いほど、生体の消衰係数の変化に対する透過率の変化の度合いが大きくなるため、生体中の成分の濃度変化を検出しやすくなる。鼓膜は、厚みが約６０〜１００μｍと薄いため、赤外放射光を用いた生体中の成分の濃度測定に適している。【００７９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００８０】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００の外観を示す斜視図である。【００８１】
生体情報測定装置１００は、本体１０２と、本体１０２の側面に設けられた挿入部１０４を備えている。本体１０２には、生体成分の濃度の測定結果を表示するための液晶などを用いたディスプレイ１１４、生体情報測定装置１００の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ１０１、及び測定を開始するための測定開始スイッチ１０３が設けられている。挿入部１０４には、耳孔内から放射された赤外光を生体情報測定装置１００内に導入し、導光する導光管１０５と、本体１０２から耳孔内に音響波を伝導させる第１の導音管１４１とが設けられている。【００８２】
ここで、第１の導音管１４１の開口部は挿入部１０４の末端（端部）に設けられている。挿入部１０４が耳孔内に挿入されて、挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、第１の導音管１４１の開口部も鼓膜の方向を向く。【００８３】
また、導光管１０５の開口部も同様に鼓膜の方向に向いている。よって挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、赤外線検出器の視野も鼓膜の方向を向く。【００８４】
したがって、第１の導音管１４１の開口部から音響波の発射される方向が、赤外線検出器の視野に含まれるように設定されている。第１の導音管１４１は、本発明における導音部に対応する。第１の導音管１４１は音響波を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管を用いることができる。【００８５】
次に、生体情報測定装置１００の本体内部の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００の構成を示す図であり、図３は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００における光学フィルタホイール１０６を示す斜視図である。【００８６】
生体情報測定装置１００の本体内部には、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、赤外線検出器１０８、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、アナログ／デジタルコンバータ（以下、Ａ／Ｄコンバータと略称する）１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、音源１４３、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと略称する）１３９、及びブザー１５８を備えている。ここで、マイクロコンピュータ１１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等であり、本発明における演算部に相当する。【００８７】
電源１１６は、マイクロコンピュータ１１０に交流（ＡＣ）または（直流）ＤＣ電力を供給する。電源１１６として電池を用いることが好ましい。【００８８】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。本実施の形態において、音源１４３は、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を発生する。【００８９】
音源は、音響波を発生することができれば、公知の音源を特に限定なく利用することができる。例えば、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音源が接続されたスピーカー、ＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）音源が接続させたスピーカー、特定の周波数の音響波を発するブザー、圧電素子等が挙げられる。【００９０】
音源１４３において発生した音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。【００９１】
本実施形態および以下の実施形態においては、音源１４３と第１の導音管１４１とをあわせた構成を「音響波出力部１５２」と称する。音響波出力部１５２は、赤外線検出器１０８の視野に向けて音響波を発射するよう機能する。【００９２】
ここで「赤外線検出器１０８の視野に向けて音響波を発射する」とは、赤外線検出器１０８の視野として示す範囲Ｆの中に音響波１５０が到達するように、音源１４３から第１の導音管１４１を経て音響波を発射することを意味する。ただし、図示されるように第１の導音管１４１は導光管１０５に対して平行ではなく、角度を設けられている。よって、通常の用途において想定される、導光管１０５の開口端から鼓膜２０２までの距離（たとえば１〜２ｃｍ）の範囲内において、音響波１５０が範囲Ｆの中に入ればよい。なお、範囲Ｆは、導光管１０５内部での赤外光の反射を考慮して定められたものであり、耳孔２００内の導光管１０５の開口部の大きさよりも広い。【００９３】
チョッパー１１８は、鼓膜２０２からの熱放射により放射され、導光管１０５により本体１０２内に導かれた赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有する。チョッパー１１８の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール１０６に到達する。【００９４】
光学フィルタホイール１０６は、図３に示すように、第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれている。図３に示す例では、ともに半円状である第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１２５が設けられている。【００９５】
このシャフト１２５を図３の矢印のように回転させることにより、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１２２と第２の光学フィルタ１２４との間で切り替えることができる。シャフト１２５の回転は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号により制御される。【００９６】
シャフト１２５の回転は、チョッパー１１８の回転と同期させ、チョッパー１１８が閉じている間にシャフト１２５を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１１８が開いたときに、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０６は、本発明における分光素子に相当する。分光素子は、赤外光を波長別に分けることのできるものであればよく、例えば、特定の波長領域の赤外光を透過させる光学フィルタ、分光プリズム、マイケルソン干渉計、回折格子等を用いることができる。【００９７】
第１の光学フィルタ１２２及または第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光は、検出領域１２６を備える赤外線検出器１０８に到達する。赤外線検出器１０８に到達した赤外光は、検出領域１２６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。【００９８】
赤外線検出器１０８は、赤外領域の波長の光を検出できるものであればよく、例えば、焦電センサ、サーモパイル、ボロメータ、ＨｇＣｄＴｅ（ＭＣＴ）検出器、ゴーレイセル等を用いることができる。赤外線検出器は複数設けられていてもよい。【００９９】
赤外線検出器１０８から出力された電気信号は、前置増幅器１３０によって増幅される。増幅された電気信号からは、帯域フィルタ１３２によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音等の統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。【０１００】
帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号は、同期復調器１３４によってチョッパー１１８のチョッピング周波数と帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号を同期させ、積分することにより、ＤＣ信号に復調される。【０１０１】
同期復調器１３４によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ１３６によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。【０１０２】
ローパスフィルタ１３６によって濾過された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ１１０に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外線検出器１０８からの電気信号は、シャフト１２５の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト１２５の制御信号をマイクロコンピュータ１１０が出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ１１２上で積算した後、平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。【０１０３】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ１１２に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を、生体成分の濃度に換算する。メモリ１１２は、本発明の相関データ記憶部に相当する。相関データ記憶部としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを用いることができる。【０１０４】
マイクロコンピュータ１１０において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に出力され、表示される。ディスプレイ１１４は、本発明の表示部に相当する。【０１０５】
第１の光学フィルタ１２２は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域（以下、測定用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第２の光学フィルタ１２４は、第１の光学フィルタ１２２とは異なるスペクトル特性を有する。第２の光学フィルタ１２４は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域（以下、参照用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。【０１０６】
例えば、グルコースは、９．６μｍ付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第１の光学フィルタ１２２が、９．６μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。【０１０７】
一方、生体中に多く含まれるタンパク質は８．５マイクロメートル（μｍ）付近の赤外光を吸収し、グルコースは８．５μｍ付近の赤外光は吸収しない。そこで、第２の光学フィルタ１２４が、８．５μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。【０１０８】
メモリ１１２に格納されている、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。【０１０９】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、鼓膜２０２から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。【０１１０】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。【０１１１】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。【０１１２】
次に、図１、図２及び図３を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置の動作について説明する。【０１１３】
まず、使用者が生体情報測定装置１００の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置１００は測定準備状態となる。【０１１４】
次に、図２に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。このとき、導光管１０５の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０４は、挿入部１０４の先端部分から本体１０２との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０４が挿入されない構造になっている。【０１１５】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置１００を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置１００の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が音源１４３の動作を開始させることにより、音源１４３から音響波を発生させる。音源１４３は、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を、一定の強度で発生させる。【０１１６】
音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播する。【０１１７】
耳孔２００内に伝播した音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。【０１１８】
この時、使用者は、生体情報測定装置１００の挿入部１０４を耳孔２００内に挿入しながら、第１の導音管１４１の軸の向いている方向が変化するように生体情報測定装置１００を動かし、音が最も大きく聞こえた位置で生体情報測定装置１００を保持する。この状態で、使用者がもう一度測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が開始される。【０１１９】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。【０１２０】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。【０１２１】
本実施の形態によれば、第１の導音管１４１から出射された音響波を聞きながら生体情報測定装置１００を動かすことにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを使用者が確認することができる。また、音が最も大きく聞こえた位置で生体情報測定装置１００を保持することより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態、すなわち赤外線検出器１０８の視野が鼓膜の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。【０１２２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る生体情報測定装置について説明する。【０１２３】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１０の外観は、実施の形態１と比較して、第２の導音管１４２を備える点で異なる。その他の外観については、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０の外観を示す斜視図である。【０１２４】
挿入部１０４には、耳孔内から放射された赤外光を生体情報測定装置２１０内に導入し、導光する導光管１０５と、本体１０２から耳孔内に音響波を伝導させる第１の導音管１４１と、耳孔内から帰還した反射波を本体内に導く第２の導音管１４２とが設けられている。【０１２５】
ここで、第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２の開口部は挿入部１０４の末端（端部）に設けられており、挿入部１０４が耳孔内に挿入されて、挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２の開口部も鼓膜の方向を向く。第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２は、本発明における第１の導音部及び第２の導音部にそれぞれ対応する。第２の導音部としては、音響波を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管を用いることができる。【０１２６】
次に、生体情報測定装置２１０の本体内部の構成について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０の構成を示す図である。【０１２７】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１０の構成は、実施の形態１と比較して、第２の導音管１４２、マイクロホン１４４、周波数分析器１４０をさらに備える点で異なる。その他の構成については、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。【０１２８】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。本実施の形態において、音源１４３は、実施の形態１と同様、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を発生する。【０１２９】
音源１４３において発生した音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。音響波が生体組織において反射することにより反射波が生じる。耳孔２００内において生じた反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。【０１３０】
マイクロホン１４４は、第２の導音管１４２により本体１０２内に導かれた反射波を電気信号に変換する機能を有する。ここで、マイクロホン１４４は、本発明における音響波検出器に相当する。【０１３１】
音響波検出器としては、公知の音響波検出器を特に限定することなく利用することができるが、特に単一指向性、鋭指向性、超指向性を備えているマイクロホンが好ましく、小型であることが好ましい。マイクロホンとして、コンデンサ型マイクロホン、特に、エレクトレットコンデンサマイクロホンが好ましい。また、音源からの発生した音響波を直接検出しないようにするため、マイクロホンが感度を有する領域以外に設置し、かつマイクロホンの音響波検出領域以外を吸音材で覆うことが好ましい。吸音材としては、例えば、ウレタン発泡材、不織布等、公知のものを限定なく利用することができる。【０１３２】
音源１４３の設置場所としては、マイクロホン１４４の感度がない領域に設置する。例えば、単一指向性のマイクロホンは検出面の背面側に感度を有しないため、単一指向性のマイクロホンを用いる場合には、マイクロホンの検出面の背面側に音源を配置すればよい。一方、鋭指向性または超指向性のマイクロホンは検出面の側面領域に感度がない。本実施の形態においては鋭指向性のマイクロホン１４４を用い、マイクロホン１４４の側面に相当する領域に、音源１４３を設置している。【０１３３】
マイクロホン１４４から出力された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によりデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０に出力される。【０１３４】
周波数分析器１４０は、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する機能を有する。周波数分析器１４０としては、高速フーリエ変換機能を有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いることができる。例えば、音声認識ＬＳＩを利用することができる。周波数分析器１４０を用いることにより、マイクロホン１４４において検出される音響波の周波数成分を分析することができるため、マイクロコンピュータ１１０において、音源１４３において発生した音響波の周波数以外の周波数成分を持つ音響波を特定してマイクロホン１４４において検出された音響波から取り除くことにより、必要でない周波数成分の影響を軽減することができる。【０１３５】
本体１０２内に導かれた反射波は、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電気信号は、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。音源１４３からは１２００Ｈｚの周波数の音響波のみが発生しているため、この周波数以外の音響波はノイズとなる。このノイズに対応する電気信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路において除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で反射波に対応する電気信号が抽出される。【０１３６】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度に対応する電気信号についての閾値が格納されている。【０１３７】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、周波数分析器１４０から出力された反射波の強度に対応する電気信号と比較する。【０１３８】
挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播した音響波は鼓膜２０２に到達する。鼓膜２０２における音響波の反射率は、図４に示すように、周波数が１２００Ｈｚである音響波では０．５程度であるため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合は、小さくなる。本実施の形態では、音響波の強度は一定になるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度は、鼓膜の方向を向いているときに最小となる。【０１３９】
一方、外耳道２０４における音響波の反射率は、周波数が１２００Ｈｚである音響波では０．９程度と高い（図示せず）。そのため、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合は大きい値となる。本実施の形態では、音響波の強度は一定になるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度は大きくなり、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合と比較し、大きな値となる。【０１４０】
メモリ１１２に格納されている閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される反射波の強度と、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される反射波の強度との間に設定されている。【０１４１】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された反射波の強度に対応する電気信号と比較する。【０１４２】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度が閾値以上であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。【０１４３】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。ブザー１５８は本発明における警告出力部に相当する。警告出力部としては、警告を表示するディスプレイ、警告を音声で出力するスピーカー等であってもよい。【０１４４】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、使用者は、音響波の音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。【０１４５】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度が閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。マイクロコンピュータ１１０は、本発明の判定部に相当する。判定部として論理回路等を用いてもよい。【０１４６】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。【０１４７】
ここで、通知音としては、使用者が警告音と識別することができる程度に、音の周波数、音の長さ、鳴る回数等の点において異なる音であればよい。例えば、通知音の長さを警告音よりも短くしておいてもよい。【０１４８】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。【０１４９】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。【０１５０】
本実施の形態によれば、反射波の強度を閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。生体情報測定装置２１０により、赤外線検出器１０８の視野が鼓膜２０２の方向へ向いているか否かが自動的に判定されるので、赤外線検出器１０８の視野が鼓膜２０２の方向へ向いているか否かを使用者自身が判断する必要がなくなる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。【０１５１】
ただし、実施の形態１のように、使用者が判断するように構成してもよい。使用者によっては、たとえば高い周波数の音響波を識別しにくい場合がある。そのような場合にはより低い周波数の音響波に切り替えることで、その音響波が大きく聞こえるようになったか否かの変化を確実に識別することができる。【０１５２】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る生体情報測定装置について説明する。【０１５３】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の外観は、実施の形態２による生体情報測定装置２１０の外観と同じであるため、説明を省略する。【０１５４】
生体情報測定装置２１１の本体内部の構成について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の構成を示す図である。本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の構成は、実施の形態２と比較して、周波数変調器１４５をさらに備える点で異なる。【０１５５】
生体情報測定装置２１１の本体内部には、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、赤外線検出器１０８、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、アナログ／デジタルコンバータ（以下、Ａ／Ｄコンバータと略称する）１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、音源１４３、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと略称する）１３９、周波数変調器１４５、マイクロホン１４４、周波数分析器１４０、及びブザー１５８を備えている。ここで、マイクロコンピュータ１１０は本発明における演算部及び制御部に相当する。【０１５６】
電源１１６は、マイクロコンピュータ１１０に交流（ＡＣ）または（直流）ＤＣ電力を供給する。電源１１６として電池を用いることが好ましい。【０１５７】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。音源１４３が発生する音響波の周波数は、周波数変調器１４５によって所望の周波数に調整される。周波数変調器１４５から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ１３８によってアナログ信号に変換された後、音源１４３に対して出力される。音源１４３は入力されたアナログ信号に応じて音響波を発生する。音源１４３及び周波数変調器１４５の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。【０１５８】
本実施の形態において、音源１４３は、４００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第１の音響波と、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第２の音響波とを発生する。【０１５９】
音源１４３において発生した第１の音響波及び第２の音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された第１の音響波及び第２の音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。第１の音響波が生体組織において反射することにより第１の反射波が生じ、第２の音響波が生体組織において反射することにより第２の反射波が生じる。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。【０１６０】
マイクロホン１４４は、第２の導音管１４２により本体１０２内に導かれた第１の反射波及び第２の反射波を電気信号に変換する機能を有する。ここで、マイクロホン１４４は、本発明における音響波検出器に相当する。【０１６１】
音源１４３の設置場所としては、マイクロホン１４４の感度がない領域に設置する。例えば、単一指向性のマイクロホンは検出面の背面側に感度を有しないため、単一指向性のマイクロホンを用いる場合には、マイクロホンの検出面の背面側に音源を配置すればよい。一方、鋭指向性または超指向性のマイクロホンは検出面の側面領域に感度がない。本実施の形態においては鋭指向性のマイクロホン１４４を用い、マイクロホン１４４の側面に相当する領域に、音源１４３を設置している。【０１６２】
マイクロホン１４４から出力された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によりデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０に出力される。【０１６３】
周波数分析器１４０は、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する機能を有する。周波数分析器１４０としては、高速フーリエ変換機能を有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いることができる。例えば、音声認識ＬＳＩを利用することができる。周波数分析器１４０を用いることにより、マイクロホン１４４において検出される音響波の周波数成分を分析することができるため、マイクロコンピュータ１１０において、第１の音響波の周波数及び第２の音響波の周波数以外の周波数成分を持つ音響波を特定してマイクロホン１４４において検出された音響波から取り除くことにより、必要でない周波数成分の影響を軽減することができる。【０１６４】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。メモリ１１２は、本発明における閾値記憶部に相当する。閾値記憶部としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを用いることができる。【０１６５】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。マイクロコンピュータ１１０は、本発明における比較部に相当する。比較部として論理回路等を用いることができる。【０１６６】
チョッパー１１８は、鼓膜２０２から放射し、導光管１０５により本体１０２内に導かれた赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有する。チョッパー１１８の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール１０６に到達する。【０１６７】
光学フィルタホイール１０６は、図３に示すように、第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれている。図３に示す例では、ともに半円状である第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１２５が設けられている。【０１６８】
このシャフト１２５を図３の矢印のように回転させることにより、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１２２と第２の光学フィルタ１２４との間で切り替えることができる。シャフト１２５の回転は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号により制御される。【０１６９】
シャフト１２５の回転は、チョッパー１１８の回転と同期させ、チョッパー１１８が閉じている間にシャフト１２５を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１１８が開いたときに、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０６は、本発明における分光素子に相当する。【０１７０】
第１の光学フィルタ１２２及または第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光は、検出領域１２６を備える赤外線検出器１０８に到達する。赤外線検出器１０８に到達した赤外光は、検出領域１２６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。【０１７１】
赤外線検出器１０８から出力された電気信号は、前置増幅器１３０によって増幅される。増幅された電気信号は、帯域フィルタ１３２によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音等の統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。【０１７２】
帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号は、同期復調器１３４によってチョッパー１１８のチョッピング周波数と帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号を同期させ、積分することにより、ＤＣ信号に復調される。【０１７３】
同期復調器１３４によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ１３６によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。【０１７４】
ローパスフィルタ１３６によって濾過された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ１１０に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外線検出器１０８からの電気信号は、シャフト１２５の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト１２５の制御信号をマイクロコンピュータ１１０が出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ１１２上で積算した後平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。【０１７５】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ１１２に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を、生体成分の濃度に換算する。メモリ１１２は、本発明の相関データ記憶部に相当する。【０１７６】
マイクロコンピュータ１１０において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に出力され、表示される。ディスプレイ１１４は、本発明の表示部に相当する。【０１７７】
第１の光学フィルタ１２２は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域（以下、測定用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第２の光学フィルタ１２４は、第１の光学フィルタ１２２とは異なるスペクトル特性を有する。第２の光学フィルタ１２４は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域（以下、参照用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。【０１７８】
例えば、グルコースは、９．６μｍ付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第１の光学フィルタ１２２が、９．６μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。【０１７９】
一方、生体中に多く含まれるタンパク質は８．５μｍ付近の赤外光を吸収し、グルコースは８．５μｍ付近の赤外光は吸収しない。そこで、第２の光学フィルタ１２４が、８．５μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。【０１８０】
メモリ１１２に格納されている、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。【０１８１】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、鼓膜２０２から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。【０１８２】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。【０１８３】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。【０１８４】
次に、図３、図５及び図７を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置２１１の動作について説明する。【０１８５】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。【０１８６】
次に、図７に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。このとき、導光管１０５の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０４は、挿入部１０４の先端部分から本体１０２との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０４が挿入されない構造になっている。【０１８７】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。音源１４３は、４００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第１の音響波と、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第２の音響波とを、それぞれ一定の強度で各１秒間ずつ交互に発生させる。第１の音響波の強度と第２の音響波の強度とは等しくなるように設定されている。【０１８８】
音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播する。耳孔２００内に伝播した第１の音響波及び第２の音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。第１の音響波が生体組織において反射することにより第１の反射波が生じ、第２の音響波が生体組織において反射することにより第２の反射波が生じる。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。【０１８９】
本体１０２内に導かれた第１の反射波及び第２の反射波は、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電気信号は、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。音源１４３からは４００Ｈｚと１２００Ｈｚの周波数の音響波のみが発生しているため、この２つの周波数以外の音響波はノイズとなる。このノイズに対応する電気信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路において除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。【０１９０】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。【０１９１】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。【０１９２】
挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播した第１の音響波及び第２の音響波は鼓膜２０２に到達する。鼓膜２０２における各音響波の反射率は、図４に示すように、周波数が４００Ｈｚである第１の音響では０．９程度であるのに対して、周波数が１２００Ｈｚである第２の音響波では０．５程度であるため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合よりも大きくなる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度よりも大きくなる。【０１９３】
一方、外耳道２０４における音響波の反射率は、周波数が４００Ｈｚである第１の音響波及び周波数が１２００Ｈｚである第２の音響波のどちらについても０．９程度と高い。そのため、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合、及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合はともに大きい値となる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに大きく、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合には、第２の反射波の強度はマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度と同程度の大きさとなる。【０１９４】
また、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合、第１の反射波及び第２の反射波のうち、挿入部１０４に到達する反射波が少なくなるため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合、及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合はともに小さい値となる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに小さい値となる。【０１９５】
メモリ１１２に格納されている第１の閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合にマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度との間に設定されている。また、メモリ１１２に格納されている第２の閾値は、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度との間に設定されている。【０１９６】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。【０１９７】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値以下であるか、またはマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値以上であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向しているか、または挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。【０１９８】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。ブザー１５８は本発明における警告出力部に相当する。【０１９９】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、使用者は、第１の音響波よりも音程が高い、第２の音響波に相当する音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。【０２００】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値より大きく、かつマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。マイクロコンピュータ１１０は、本発明の判定部に相当する。【０２０１】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。【０２０２】
ここで、通知音としては、使用者が警告音と識別することができる程度に、音の周波数、音の長さ、鳴る回数等の点において異なる音であればよい。例えば、通知音の長さを警告音よりも短くしておいてもよい。【０２０３】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。【０２０４】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。【０２０５】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかをより確実に確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。【０２０６】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る生体情報測定装置について説明する。【０２０７】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の構成は、メモリ１１２に格納されている閾値についてのみ、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１と異なる。【０２０８】
すなわち、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１のメモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されていた。それに代えて、本実施の形態に係る生体情報測定装置のメモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値に対応する電気信号についての閾値が格納されている。本実施の形態に係る生体情報測定装置のそれ以外の構成については、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１と同じであるため説明を省略する。【０２０９】
次に、本実施の形態に係る生体情報測定装置の動作について説明する。ここでは図７に示す生体情報測定装置２１１を参照しながら説明する。【０２１０】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１（図５）を押すと、実施の形態３と同様に、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。【０２１１】
次に、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。【０２１２】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。【０２１３】
実施の形態３と同様に、音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播し、音響波の一部は耳孔２００内の生体組織において反射する。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれ、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータ１３８でデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。ノイズである４００Ｈｚ及び１２００Ｈｚ以外の周波数の音響波に対応するデジタル信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路により除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。【０２１４】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値に対応する電気信号についての閾値が格納されている。【０２１５】
実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度よりも大きくなるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は大きい値となる。【０２１６】
一方、実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに大きくなるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は小さい値となる。【０２１７】
また、実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに小さい値となるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は小さい値となる。【０２１８】
メモリ１１２に格納されている閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合に周波数分析器１４０から出力される第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していない場合に周波数分析器１４０から出力される第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値との間に設定されている。【０２１９】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値と、閾値とを比較する。【０２２０】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値が閾値以下であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向しているか、または挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。【０２２１】
このとき、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。【０２２２】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、実施の形態３と同様に、使用者は、第１の音響波よりも音程が高い、第２の音響波に相当する音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。【０２２３】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値が閾値より大きくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。【０２２４】
このとき、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。【０２２５】
以降の工程は、実施の形態３と同様であるため説明を省略する。【０２２６】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値を閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、実施の形態３と同様に、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。【０２２７】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る生体情報測定装置について説明する。【０２２８】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の構成は、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１の構成と同じであるため説明を省略する。以下、図７の生体情報測定装置２１１を適宜参照しながら説明する。【０２２９】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１（図５）を押すと、実施の形態３と同様に、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。【０２３０】
次に、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。【０２３１】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。【０２３２】
実施の形態３と同様に、音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播し、音響波の一部は耳孔２００内の生体組織において反射する。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれ、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータ１３８でデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。ノイズである４００Ｈｚ及び１２００Ｈｚ以外の周波数の音響波に対応するデジタル信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路により除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。【０２３３】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。【０２３４】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。【０２３５】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１が実施の形態３と異なる点は、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波が発生することに加えて、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定も開始される点である。【０２３６】
マイクロコンピュータ１１０は、第１の閾値及び第２の閾値と、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号との比較結果、並びにタイマー１５６からの計時信号から、実施の形態１と同様の判定基準により挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定された期間の積算時間が、測定開始から一定時間に到達したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。【０２３７】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１においては、実施の形態３と異なり、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号は、第１の閾値及び第２の閾値と、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号との比較結果と関連付けられて、メモリ１１２に格納されている。メモリ１１２は、本発明の出力信号記憶部に相当する。【０２３８】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２に格納された、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された上記電気信号のうち、実施の形態３と同様の判定基準により挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定されたときに出力された電気信号のみをメモリ１１２から抽出する。さらに、マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、抽出された上記電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。【０２３９】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様に、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態において検出された赤外光の強度のみに基づいて生体成分の濃度を測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。【０２４０】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６に係る生体情報測定システムについて説明する。【０２４１】
図８は、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００の外観を示す斜視図である。【０２４２】
図８に示すように、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００は、挿入部１０４が設けられた測定部５１０と、ディスプレイ１１４、電源スイッチ１０１、測定開始スイッチ１０３及び方向調整レバースイッチ５２２が設けられた本体部５２０とを備えている。生体情報測定システム５００において、測定部５１０と本体部５２０とは、電気信号を伝達するためのケーブル５３０により接続されている。【０２４３】
次に、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部及び本体部５２０内部の構成について、図９を用いて説明する。図９は、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部及び本体部５２０内部の構成を示す図である。【０２４４】
生体情報測定システム５００における測定部５１０内部には、音源１４３、マイクロホン１４４、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、及び赤外線検出器１０８を含む検出ブロック５１２に加えて、音源１４３、マイクロホン１４４、及び赤外線検出器１０８の向きを調整するための可動部５１４を備えている。【０２４５】
一方、生体情報測定システム５００における本体部５２０内部には、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、Ａ／Ｄコンバータ１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、Ｄ／Ａコンバータ１３９、周波数変調器１４５、周波数分析器１４０、及びブザー１５８を備えている。【０２４６】
次に、図１０〜図１３を用いて、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部の構成について説明する。【０２４７】
図１０は測定部５１０内部の構成を示す一部破断面図、図１１は図１０におけるＡ−Ａ断面図、図１２は図１０におけるＢ−Ｂ線断面図、図１３はカム部を設けた側から見たカムギア部の一例を示す平面図である。【０２４８】
図１０に示すように、測定部５１０に備えられた挿入部１０４の内部には、外径形状が矩形形状である角柱部７１２と外径形状が円形形状である円柱部７１４とから構成される導光管７１０が設けられている。この導光管７１０の内部には、角柱部７１２及び角柱部７１４を貫通する導光路７１６が設けられている。また、導光管７１０の内部であって導光路７１６の外側には、導光路７１６の軸心７１８に対して傾斜した状態で、第１の導音管１４１と第２の導音管１４２とが設けられている。【０２４９】
導光管７１０の円柱部７１４側の端部は、挿入部１０４の耳孔に挿入される端部近くまで延伸され、導光管７１０の角柱部７１２側の端部は、検出ブロック５１２を保持するための検出ブロック用筐体７２０に連結されている。【０２５０】
検出ブロック用筐体７２０の内部には、音源１４３、マイクロホン１４４、チョッパー１１８、及び赤外線検出器１０８が固定されており、光学フィルタホイール１０６が回転可能な状態で保持されている。【０２５１】
耳孔内に挿入部１０４が挿入された状態で、挿入部１０４の端部から入射した赤外光が、導光管７１０の導光路７１６内を通った後、チョッパー１１８及び光学フィルタホイール１０６を介して赤外線検出器１０８に到達する位置に、検出ブロック用筐体７２０の内部においてチョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６及び赤外線検出器１０８が配置されている。【０２５２】
また、音源１４３で発生した音響波が第１の導音管１４１を通って耳孔内に伝導され、耳孔内から帰還した反射波が第２の導音管１４２を通ってマイクロホン１４４に到達が配置されている。【０２５３】
図１０及び１１に示すように、導光管７１０における角柱部７１２の外側には、矩形の中空部を有する第１の支持部材本体７４２が設けられている。また、第１の支持部材本体７４２の外側には、矩形の中空部を有する第２の支持部材本体７５２が設けられている。【０２５４】
図１０のＡ−Ａ部分において、図１１に示すように、導光管７１０の角柱部７１２に設けられた第１の回動穴部８１０に、第１の支持部材本体７４２に固定された第１の回動支軸８１２が回動可能にはめ込まれている。この構成により、第１の支持部材本体７４２の中で、第１の回動支軸８１２を中心軸として導光管７１０の角柱部７１２が回転するように動作することが可能である。【０２５５】
また、第１の支持部材本体７４２に設けられた第２の回動穴部８２０に、第２の支持部材本体７５２に固定された第２の回動支軸８２２が回動可能にはめ込まれている。この構成により、第２の支持部材本体７５２の中で、第２の回動支軸８２２を中心軸として第１の支持部材本体７４２が回転するように動作することが可能である。【０２５６】
図１０に示すように、第２の支持部材本体７５２は支持部材本体７３０に固定され、その支持部材本体７３０は挿入部１０４に固定されている。【０２５７】
以上の構成により、導光管７１０と連結されている第１の支持部材本体７４２は、第２の回動支軸８２２を軸として挿入部１０４に対する傾斜角度を変えることが可能であり、導光管７１０は、第２の回動支軸８２２と直交する第１の回動支軸８１２を軸として挿入部１０４に対する傾斜角度を変えることが可能である。検出ブロック用筐体７２０は、導光管７１０の角柱部７１２側の端部に連結されているため、導光管７１０とともに動く。【０２５８】
次に、それぞれの支持部材の詳細な構成について述べる。図１０及び図１２に示すように、支持部材本体７３０に固定された第２の支持部材本体７５２と、この第２の支持部材本体７５２に固定して設けられた第２の支持部材側板部７５４とにより、第２の支持部材７５０が構成されている。また、第１の支持部材本体７４２と、この第１の支持部材本体７４２に固定された第１の支持部材側板部７４４とにより、第１の支持部材７４０が構成されている。【０２５９】
次に、図１０〜図１３を用いて導光管７１０の傾斜角度を変えるための構成について詳細に説明する。【０２６０】
図１０のＢ−Ｂ部分において、図１２に示すように、導光管７１０を構成する角柱部７１２には、導光路７１６の中心軸心９０２を通る位置に第１のカムフォロワー９１２が設けられている。第１のカムフォロワー９１２の軸心が第１の回動支軸８１２に平行となるように、第１のカムフォロワー９１２が配置されている。【０２６１】
第１の支持部材側板部７４４には、第１のカムギア軸９１０が植設され、第１のカムギア軸９１０の周りに回転可能に第１のカムギア部９２０が設けられている。また、第１カムギア部９２０には溝状に第１のカム部９２２が設けられ、この第１のカム部９２２には第１のカムフォロワー９１２が摺動可能に嵌り込んでいる。一方、第１のカムギア部９２０の外周部には第１のウオームホイールギア９２４が形成され、この第１のウオームホイールギア９２４に対して、第１の駆動モータ９２６に連結された第１のウオームギア９２８が係合している。第１の駆動モータ９２６が回転することにより、第１のウオームギア９２８及び第１のウオームホイールギア９２４を介して第１のカムギア部９２０が回動する。【０２６２】
第１のカムギア部９２０が回動することにより、第１のカム部９２２に係合した第１のカムフォロワー９１２が第１のカム部９２２の溝に沿って移動し、導光管７１０を第１の回動支軸８１２の周りに回動させる。【０２６３】
一方、図１０のＢ−Ｂ部分において、図１２に示すように、第１の支持部材側板部７４４には、第２の回動支軸８２２に平行な軸心を有する第２のカムフォロワー９５０が設けられている。【０２６４】
第２の支持部材側板部７５４には、第２のカムギア軸９６０が植設され、第２のカムギア軸９６０の周りに回転可能に第２のカムギア部９７０が設けられている。また、第２のカムギア部９７０には溝状に第２のカム部９７２が設けられ、この第２のカム部９７２には第２のカムフォロワー９５０が摺動可能に嵌り込んでいる。一方、第２のカムギア部９７０の外周部には第２のウオームホイールギア９７４が形成され、この第２のウオームホイールギア９７４に対して、第２の駆動モータ９７６に連結された第２のウオームギ９７８が係合している。第２の駆動モータ９７６が回転することにより、第２のウオームギア９７８及び第２のウオームホイールギア９７４を介して第２のカムギア部９７０が回動する。【０２６５】
第２のカムギア部９７０が回動することにより、第２のカム部９７２に係合した第２のカムフォロワー９５０が第２のカム部９７２の溝に沿って移動し、第１の支持部材７４０を第２の回動支軸８２２を軸心として回動させる。【０２６６】
図１３は、第１のカム部９２２を設けた側から見た第１のカムギア部９２０の一例を示す平面図である。図１３（ａ）から図１３（ｄ）は、第１のカムギア部９２０が４５°ずつ回転した場合の第１のカムフォロワー９１２の位置を示す。【０２６７】
図１３に示すように、第１のカム部９２２は、第１のカムギア部９２０の回転中心Ｏから偏芯量εを有する点Ｏ1を中心とした円状に溝が設けられている。したがって、第１のカムギア部９２０が一回転すると、第１のカム部９２２に摺動可能に係合した第１のカムフォロワー９１２が上下に２εの距離分だけ移動する。【０２６８】
したがって、図１０において、第１の駆動モータ９２６が回転することにより、導光管７１０を構成する角柱部７１２に設けられた第１のカムフォロワー９１２を、第１の回転支軸８１２を支点として２εの範囲で上下移動させることができる。その結果、第１の回転支軸８１２を支点として、導光菅７１０の検出ブロック用筐体７２０と反対側の端部７６０を移動させることができる。第１の回動支軸８１２から第１のカムフォロワー９１２までの距離及び第１の回動支軸８１２から端部７６０までの長さを最適化することにより、導光管７１０の端部７６０の移動範囲を調整することができる。【０２６９】
第２のカムギア部９７０でも同様の動作を行うことにより、第１のカムギア部９２０の動作による導光管７１０の端部７６０の移動と直交する方向において、導光管７１０の端部７６０を移動させることができる。【０２７０】
したがって、第１の駆動モータ９２６及び第２の駆動モータ９７６の動作を制御することにより、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を、耳孔内において２次元的に走査することができる。【０２７１】
また、本発明の実施の形態では、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を動かすために駆動モータを用い、さらに外乱に対しての影響の少ないウオームギア方式を採用している。そのため、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を高精度に調整することが可能である。【０２７２】
次に、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００の動作について説明する。【０２７３】
まず、使用者が生体情報測定システム５００の電源スイッチ１０１を押すと、本体部５２０内の電源がＯＮとなり、生体情報測定システム５００は測定準備状態となる。【０２７４】
次に、使用者が一方の手で測定部５１０を持って、挿入部１０４を外耳道に挿入する。【０２７５】
次に、使用者が生体情報測定システム５００の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。マイクロコンピュータ１１０は、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号に基づいて、耳孔内において挿入部１０４内部の導光管７１０が鼓膜の方向を向いているかの判定を行う。判定の手順については実施の形態３と同様であるため説明を省略する。【０２７６】
耳孔内に挿入された挿入部１０４内部の導光管７１０の向きが不適切であることを報知するためにブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４内部の導光管７１０の端面が鼓膜と対向するように、方向調整レバースイッチ５２２を操作して耳孔内における導光管７１０の向きを変更させる。このとき例えば、本体部５２０を保持している手とは反対側の手で方向調整レバースイッチ５２２を操作すればよい。ここで、例えば、図８において、方向調整レバースイッチ５２２を上方向に倒すことにより第１の駆動モータ９２６が駆動し、方向調整レバースイッチ５２２を下方向に倒すことにより第２の駆動モータ９７６が駆動し、方向調整レバースイッチ５２２が中立の位置にあるときには両方の駆動モータが停止するように設定しておけばよい。【０２７７】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値より大きく、かつマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４内部の導光管７１０の向きが適切であることがわかる。【０２７８】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。【０２７９】
以降の赤外光の測定工程については、実施の形態３と同様であるため説明を省略する。【０２８０】
本実施の形態に係る生体情報測定装置は、挿入部内部の導光管の向きを動かすための可動部を備えているので、耳孔内に挿入された挿入部内部の導光管が鼓膜の方向を向いていないと判定されたときに、測定部自体を動かす必要がなく、本体部に設けられた方向調整レバースイッチを操作するという容易な動作により導光管の向きを調整することができる。【０２８１】
なお、本実施の形態においては、測定部５１０を一方の手で保持しながら赤外光の測定を行う形態について示したが、これに限定されない。例えば、測定部を耳または頭部に保持する測定部保持手段を測定部に設けて、測定部保持手段により測定部を耳または頭部に保持した状態で赤外光の測定を行ってもよい。測定部保持手段としては、例えば、耳に測定部を保持するためのクリップや、頭部に測定部を保持するためのヘッドバンド等が挙げられる。【０２８２】
また、実施の形態２〜６においては、マイクロホン１４４において検出された音響波の強度を反映する電気信号を、周波数分析器１４０により周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する例について説明したが、これに限定されない。マイクロコンピュータ１１０として、高速フーリエ変換機能を有するマイクロコンピュータを用いることにより、マイクロホン１４４において検出された音響波の強度を反映する電気信号をマイクロコンピュータ自身で周波数毎に分離することができるため、周波数分析器１４０を用いなくてもよい。【０２８３】
また、実施の形態３〜６においては、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度とが等しくなるように設定した例について説明したが、これに限定されない。第１の音響波の強度が第２の音響波の強度よりも大きくてもよい。逆に、第２の音響波の強度が第１の音響波の強度よりも大きくてもよい。【０２８４】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７に係る生体情報測定装置について説明する。【０２８５】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の外観は、実施の形態２の生体情報測定装置２１０の外観と同じであるため、説明を省略する。【０２８６】
次に、本発明の実施の形態７に係る生体情報測定装置の本体内部の構成について、図１４を用いて説明する。図１４は、実施の形態７に係る生体情報測定装置３００の構成を示す図である。【０２８７】
実施の形態３に係る生体情報測定装置１００と比較して異なる点は、生体情報測定装置１００の本体内部に、赤外線を放射する赤外光源６００及びハーフミラー６０２をさらに備えている点である。その他の構成は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０と同じであるため説明を省略する。【０２８８】
赤外光源６００は、鼓膜２０２に赤外光を照射するための赤外光を出射する。赤外光源６００から出射され、ハーフミラー６０２により反射された赤外光は、導光管１０５を通って外耳道２０４内に導かれ、鼓膜２０２を照射する。鼓膜２０２に到達した赤外光は、鼓膜２０２で反射し、生体情報測定装置１００側に反射光として放射される。この赤外光は、再び、導光管１０５、ハーフミラー６０２を透過し、光学フィルタホイール１０６を通過し、赤外線検出器１０８で検出される。【０２８９】
本実施の形態で検出する鼓膜２０２からの反射光の強度は、（数８）で示される反射率と鼓膜２０２へ照射された赤外光強度の積で表される。生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。したがって、鼓膜２０２からの反射光の強度を測定することにより、生体中の成分の濃度を求めることができる。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、生体の屈折率及び消衰係数にはあまり依存しないので、生体中の成分の濃度の変化による反射率の変化は小さい。そのため、生体中の成分の濃度による鼓膜２０２からの反射光の強度の変化が大きくなるようにするために、赤外光源６００が放射する赤外光の強度を強くすることが好ましい。【０２９０】
赤外光源６００としては、公知のものを特に限定することなく適用することができる。例えば、シリコンカーバイド光源、セラミック光源、赤外ＬＥＤ、量子カスケードレーザ等を用いることができる。【０２９１】
ハーフミラー６０２は、赤外光を２光束に分割する機能を有する。ハーフミラー６０２の材質としては、例えば、ＺｎＳｅ、ＣａＦ2、Ｓｉ、Ｇｅ等を用いることができる。さらには、赤外線の透過率と反射率を制御する目的で、ハーフミラー６０２に、反射防止膜が形成されていることが好ましい。【０２９２】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。この相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。【０２９３】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、赤外光源６００から鼓膜に照射された赤外光が鼓膜において反射することにより鼓膜から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。【０２９４】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。【０２９５】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第１の光学フィルタ３２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。【０２９６】
次に、図３、図５及び図１４を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置の動作について説明する。【０２９７】
まず、使用者が生体情報測定装置１００の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置１００は測定準備状態となる。【０２９８】
次に、図１４に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。【０２９９】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置１００を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置１００の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。判定の手順については実施の形態３と同様であるため説明を省略する。【０３００】
マイクロコンピュータ１１０により、挿入部１０４が鼓膜２０２の方向を向いていると判定された場合、マイクロコンピュータ１１０は、赤外光源６００の電源を作動させる。これにより、赤外光源６００から鼓膜２０２に照射された赤外光が鼓膜２０２において反射することにより鼓膜２０２から放射された赤外光が測定される。【０３０１】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、赤外光源６００を制御して、赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、導波管１０４を耳孔２００の外に取り出す。【０３０２】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。【０３０３】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０３０４】
本発明は、非侵襲的な生体情報の測定、例えば、血液を採取することなくグルコース濃度（血糖値）、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度、タンパク質濃度等の生体中に含まれる化学成分の濃度や、体温等を測定する際に有用である。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月20日(2008.5.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、
前記赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、
前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部と、
前記音響波が前記耳孔内で反射することによって発生した反射波を検出する音響波検出器と、
前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部と、
前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と所定の閾値とを比較する比較部と
を備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、生体情報測定装置。
【請求項２】
前記音響波出力部は、
前記音響波を発射する音源と、
発射された前記音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する導音部と
を備えている、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
（削除）
【請求項４】
前記耳孔内の前記反射波を前記音響波検出器へと導く導音部をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
前記所定の閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記所定の閾値は前記反射波の強度に関して予め定められた値であり、
前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と前記所定の閾値とを比較する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記音響波出力部は、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記音響波出力部は、純音である前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記音響波出力部は、強度が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
前記音響波出力部は、周波数が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１２】
前記音響波出力部は、鼓膜における反射率が異なる第１音響波および第２音響波を発射し、
前記音響波検出器は、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波の少なくとも一方を検出する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１３】
前記判定部は、前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項１４】
前記音響波出力部は、
前記第１音響波および前記第２音響波を切り替えて発射することが可能な音源と、
前記音源から発射された前記第１音響波および前記第２音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する第１導音部と、
前記耳孔内における前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を前記音響波検出器に導く第２導音部と
を備えている、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１５】
前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波のそれぞれの強度と、少なくとも１つの閾値とを比較し、
前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１６】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記少なくとも１つの閾値は、第１閾値および第２閾値を含んでおり、
前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較する、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分を示す差分値と、前記少なくとも１つの閾値とを比較する、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１８】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備える、請求項１５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１９】
前記音響波出力部は、２０〜８００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第１音響波を発射し、かつ、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２０】
前記音響波出力部は、純音である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２１】
前記音響波出力部は、各々の強度が一定である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２２】
前記音響波出力部は、周波数がそれぞれ一定の前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１２に記載の生体情報測定装置。
【請求項２３】
前記耳孔から放射された赤外光を分光する分光素子をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項２４】
前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて記憶する記憶部をさらに備えた、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項２５】
請求項２４に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器、前記演算部、前記判定部および前記記憶部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光を検出するステップと、
（ｂ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｃ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｄ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｅ）前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて前記記憶部に格納するステップと、
（ｆ）前記演算部によって、前記出力信号記憶部に格納された前記出力信号値の中から、前記判定部によって前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときの出力信号値を読み出させ、前記読み出された前記出力信号値に基づいて前記生体情報を演算させるステップと
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器および前記判定部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｂ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｃ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｄ）前記工程（ｃ）において、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときに、前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光の検出を開始するステップと、
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【手続補正書】
【提出日】平成20年7月10日(2008.7.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、
前記赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、
前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部と、
前記音響波が前記耳孔内で反射することによって発生した反射波を検出する音響波検出器と、
前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部と、
前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と所定の閾値とを比較する比較部と
を備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、生体情報測定装置。
【請求項２】
前記音響波出力部は、
前記音響波を発射する音源と、
発射された前記音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する導音部と
を備えている、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記耳孔内の前記反射波を前記音響波検出器へと導く導音部をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記所定の閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記所定の閾値は前記反射波の強度に関して予め定められた値であり、
前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と前記所定の閾値とを比較する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記音響波出力部は、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記音響波出力部は、純音である前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記音響波出力部は、強度が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記音響波出力部は、周波数が一定の前記音響波を発射する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記音響波出力部は、鼓膜における反射率が異なる第１音響波および第２音響波を発射し、
前記音響波検出器は、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波の少なくとも一方を検出する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
前記判定部は、前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１０に記載の生体情報測定装置。
【請求項１２】
前記音響波出力部は、
前記第１音響波および前記第２音響波を切り替えて発射することが可能な音源と、
前記音源から発射された前記第１音響波および前記第２音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する第１導音部と、
前記耳孔内における前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を前記音響波検出器に導く第２導音部と
を備えている、請求項１１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１３】
前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波のそれぞれの強度と、少なくとも１つの閾値とを比較し、
前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する、請求項１１に記載の生体情報測定装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記少なくとも１つの閾値は、第１閾値および第２閾値を含んでおり、
前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較する、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、
前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分を示す差分値と、前記少なくとも１つの閾値とを比較する、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１６】
前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備える、請求項１３に記載の生体情報測定装置。
【請求項１７】
前記音響波出力部は、２０〜８００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第１音響波を発射し、かつ、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第２音響波を発射する、請求項１０に記載の生体情報測定装置。
【請求項１８】
前記音響波出力部は、純音である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１０に記載の生体情報測定装置。
【請求項１９】
前記音響波出力部は、各々の強度が一定である前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１０に記載の生体情報測定装置。
【請求項２０】
前記音響波出力部は、周波数がそれぞれ一定の前記第１音響波および前記第２音響波を発射する、請求項１０に記載の生体情報測定装置。
【請求項２１】
前記耳孔から放射された赤外光を分光する分光素子をさらに備えた、請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項２２】
前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて記憶する記憶部をさらに備えた、請求項１１に記載の生体情報測定装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器、前記演算部、前記判定部および前記記憶部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光を検出するステップと、
（ｂ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｃ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｄ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｅ）前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて前記記憶部に格納するステップと、
（ｆ）前記演算部によって、前記出力信号記憶部に格納された前記出力信号値の中から、前記判定部によって前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときの出力信号値を読み出させ、前記読み出された前記出力信号値に基づいて前記生体情報を演算させるステップと
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【請求項２４】
請求項２２に記載の生体情報測定装置を制御する方法であって、
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器および前記判定部を制御する制御部をさらに備えており、
（ａ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、
（ｂ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、
（ｃ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、
（ｄ）前記工程（ｃ）において、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときに、前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光の検出を開始するステップと、
を包含する、生体情報測定装置の制御方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耳孔からの赤外放射光を用いて生体情報を非侵襲的に測定する生体情報測定装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体情報測定装置として、鼓膜からの放射光を計測することによりグルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が提案されている。例えば、特許文献１には、外耳道に収まる程度の大きさの鏡を備え、その鏡を通して、近赤外線や熱線を鼓膜に照射するとともに、鼓膜において反射された光を検出し、検出結果からグルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献２には、耳孔内に挿入されるプローブを備え、鼓膜や外耳道を冷却した状態で、プローブを通して、内耳より発生して鼓膜から放射された赤外線を検出し、検出された赤外線を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。また、特許文献３には、耳孔内に挿入される反射鏡を備え、その反射鏡を用いて鼓膜からの放射光を検出し、検出された放射光を分光分析することによりグルコース濃度を得る非侵襲血糖計が開示されている。
【特許文献１】特表平０５−５０６１７１号公報
【特許文献２】特表２００２−５１３６０４号公報
【特許文献３】特表２００１−５０３９９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の生体情報測定装置では、耳孔内に挿入された鏡やプローブがどの方向に向いているかを確認することができないため、耳孔内において測定箇所を正確に鼓膜に位置合わせすることは困難であった。したがって、測定結果に誤差が含まれている可能性が多分にあり、高い信頼性が確保されているということは言い難かった。
【０００４】
本発明は前記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向に向いているかを確認することが可能な技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による生体情報測定装置は、耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、前記赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部とを備えている。
【０００６】
前記音響波出力部は、前記音響波を発射する音源と、発射された前記音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する導音部とを備えていてもよい。
【０００７】
これにより、音源から発生した音響波を、良好な指向性で耳孔内に照射することができる。ここで、導音部により音響波の導かれる方向が赤外線検出器の視野の方向に含まれるように設定しておけば、音響波を赤外線検出器の視野方向と同じ方向に照射することができるため、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。
【０００８】
前記生体情報測定装置は、前記音響波が前記耳孔内で反射することによって発生した反射波を検出する音響波検出器と、前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部とをさらに備えていてもよい。
【０００９】
これにより、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かが自動的に判定されるので、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを使用者自身が判断する必要がなくなる。
【００１０】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔内の前記反射波を前記音響波検出器へと導く導音部をさらに備えていてもよい。
【００１１】
これにより、耳孔内において反射した反射波のうち、導音部の方向に向けて反射した反射波に絞って検出することができるので、音響波検出器により検出される反射波の強度に基づき、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。
【００１２】
前記生体情報測定装置は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と所定の閾値とを比較する比較部をさらに備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。
【００１３】
前記生体情報測定装置は、前記所定の閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記所定の閾値は前記反射波の強度に関して予め定められた値であり、前記比較部は、前記音響波検出器によって検出された前記反射波の強度と前記所定の閾値とを比較してもよい。
【００１４】
赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される反射波の強度は小さくなる。一方、赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合はともに大きい値となる。
【００１５】
そこで、閾値を、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される反射波の強度と、赤外線検出器の視野が外耳道の方向も向いている場合に音響波検出器により検出される反射波の強度との間に設定しておくことにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された反射波の強度が閾値より小さいときに、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された反射波の強度が閾値以上であるときは、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。
【００１６】
前記生体情報測定装置は、前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えていてもよい。
【００１７】
これにより、比較部による比較結果に基づいて、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていないと判定された場合に警告出力部が警告を出力するように設定しておくと、赤外線検出器の視野の向きが不適切であることを使用者に報知することができる。
【００１８】
前記音響波出力部は、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記音響波を発射してもよい。
【００１９】
前記音響波出力部は、純音である前記音響波を発射してもよい。または、前記音響波出力部は、強度が一定の前記音響波を発射してもよい。これにより、耳孔内に向けて発射される音の強度変化がないため、使用者は音の大きさの変化をより聞き取りやすくなる。
【００２０】
前記音響波出力部は、周波数が一定の前記音響波を発射してもよい。音の高さの変化がなくなるので、使用者は音の大きさの変化をより聞き取りやすくなる。
【００２１】
前記音響波出力部は、鼓膜における反射率が異なる第１音響波および第２音響波を発射し、前記赤外線検出器は、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波の少なくとも一方を検出し、前記演算部は、反射波を検出した前記赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出してもよい。
【００２２】
第１音響波の鼓膜における反射率が第２音響波の鼓膜における反射率よりも大きくなるように、第１音響波の周波数及び第２音響波の周波数が設定することにより、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。
【００２３】
一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、外耳道における反射率はどちらの音響波についても高いため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。
【００２４】
また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、または、生体情報測定装置を耳孔内へ挿入する際、挿入が不十分であるときには、第１音響波の反射波及び第２音響波の反射波のうち、挿入部に到達する反射波が少なくなるため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。
【００２５】
したがって、本発明の生体情報測定装置は、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度及び第２音響波の反射波の強度に基づき、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認することができる。
【００２６】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔内で反射した前記音響波の反射波を検出する音響波検出器と、前記音響波検出器の検出結果に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定する判定部とをさらに備え、前記判定部は、前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。
【００２７】
前記音響波出力部は、前記第１音響波および前記第２音響波を切り替えて発射することが可能な音源と、前記音源から発射された前記第１音響波および前記第２音響波を前記耳孔内に導き、前記赤外線検出器の視野に向けて出力する第１導音部と、前記耳孔内における前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を前記音響波検出器に導く第２導音部とを備えていてもよい。
【００２８】
これにより、音源から発生した第１音響波及び第２音響波を、良好な指向性で、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が向いている方向と同じ方向に照射することができる。また、耳孔内において反射した各反射波のうち、第２の導音部の方向に向けて反射した反射波に絞って検出することができるので、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度及び第２音響波の反射波の強度に基づき、耳孔内において前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かをより確実に確認することができる。
【００２９】
前記生体情報測定装置は、前記音響波検出器によって検出された、前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波のそれぞれの強度と、少なくとも１つの閾値とを比較する比較部をさらに備え、前記判定部は、前記比較部による比較結果をさらに利用して、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定してもよい。
【００３０】
前記生体情報測定装置は、前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記少なくとも１つの閾値は、第１閾値および第２閾値を含んでおり、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較してもよい。
【００３１】
ここで、前記閾値が、前記第１音響波の反射波の強度についての第１閾値と、前記第２音響波の反射波の強度についての第２閾値とを含み、前記第１閾値及び前記第２閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第１閾値とを比較するとともに、前記音響波検出器により検出された前記第２音響波の反射波の強度と前記第２閾値とを比較することが好ましい。
【００３２】
前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。
【００３３】
そこで、第１閾値を、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度との間に設定しておく。さらに第２閾値を、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度との間に設定しておく。これにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度が第１閾値より大きく、音響波検出器により検出された第２音響波の反射波の強度が第２閾値より小さいときに、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度が第１閾値以下であるか、または音響波検出器により検出された第２音響波の反射波の強度が第２閾値以上であるときは、耳孔内に挿入された挿入部が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。
【００３４】
また、前記閾値が、前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分値についての閾値であり、前記閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記比較部は、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分値と、前記閾値記憶部に記憶された前記閾値とを比較してもよい。
【００３５】
前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合は、音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合よりも大きくなる。一方、前記赤外線検出器の視野が外耳道の方向を向いている場合、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに大きい値となる。また、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向も外耳道の方向も向いていない場合、または、生体情報測定装置を耳孔内へ挿入する際、挿入が不十分であるときには、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度に対する第１音響波の強度の割合、及び音響波検出器により検出される第２音響波の反射波の強度に対する第２音響波の強度の割合はともに小さい値となる。
【００３６】
そのため、音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値は、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合の方が鼓膜の方向を向いていない場合に比べて大きくなる。
【００３７】
そこで、閾値記憶部に記憶される閾値を、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いている場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２反射波の強度との差分値と、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていない場合に音響波検出器により検出される第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値との間に設定しておく。これにより、比較部による比較の結果、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値が閾値よりも大きいときに、前記赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いていると判定することができる。一方、音響波検出器により検出された第１音響波の反射波の強度と第２音響波の反射波の強度との差分値が閾値以下であるときは、耳孔内に挿入された挿入部が鼓膜の方向を向いていないと判定することができる。
【００３８】
前記生体情報測定装置は、前記少なくとも１つの閾値を記憶する閾値記憶部をさらに備え、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度と前記第２音響波の反射波の強度との差分を示す差分値と、前記少なくとも１つの閾値とを比較してもよい。
【００３９】
前記生体情報測定装置は、前記比較部による比較結果に基づいて、警告を出力する警告出力部をさらに備えていてもよい。
【００４０】
前記音響波出力部は、２０〜８００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第１音響波を発射し、かつ、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域から選択される少なくとも１つの周波数で前記第２音響波を発射してもよい。これにより、第１音響波の鼓膜における反射率が第２音響波の鼓膜における反射率よりも大きくなる。
【００４１】
前記音響波出力部は、純音である前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。
【００４２】
前記音響波出力部は、各々の強度が一定である前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。
【００４３】
前記音響波出力部は、周波数がそれぞれ一定の前記第１音響波および前記第２音響波を発射してもよい。
【００４４】
前記生体情報測定装置は、前記耳孔から放射された赤外光を分光する分光素子をさらに備えていてもよい。
【００４５】
前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて記憶する記憶部をさらに備えていてもよい。
【００４６】
本発明による方法は、上述の生体情報測定装置を制御する方法であって、前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器、前記演算部、前記判定部および前記記憶部を制御する制御部をさらに備えており、前記方法は、（ａ）前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光を検出するステップと、（ｂ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、（ｃ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、（ｄ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、（ｅ）前記赤外線検出器からの出力信号値を、前記判定部による判定結果と関連付けて前記記憶部に格納するステップと、（ｆ）前記演算部によって、前記出力信号記憶部に格納された前記出力信号値の中から、前記判定部によって前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときの出力信号値を読み出させ、前記読み出された前記出力信号値に基づいて前記生体情報を演算させるステップとを包含する。
【００４７】
この構成により、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いているときの赤外線検出器からの出力信号を演算部が自動的に抽出するので、測定に適した赤外光の強度に基づいて生体情報を算出することができるため、より正確な生体情報の測定を行うことができる。
【００４８】
本発明による方法は、上述の生体情報測定装置を制御する方法であって、前記生体情報測定装置は、前記赤外線検出器、前記音響波出力部、前記音響波検出器および前記判定部を制御する制御部をさらに備えており、前記方法は、（ａ）前記音響波出力部から、前記第１音響波および前記第２音響波を順次発射させるステップと、（ｂ）前記音響波検出器を用いて前記第１音響波の反射波および前記第２音響波の反射波を検出するステップと、（ｃ）前記判定部を用いて、前記音響波検出器により検出された前記第１音響波の反射波の強度、および、前記第２音響波の反射波の強度に基づいて、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれているか否かを判定するステップと、（ｄ）前記工程（ｃ）において、前記赤外線検出器の視野に前記鼓膜が含まれていると判定されたときに、前記赤外線検出器を用いて前記耳孔内から放射された前記赤外光の検出を開始するステップと、を包含する。
【００４９】
この構成により、前記赤外線検出器の視野が測定に適した鼓膜の方向に向けられたことを自動的に認識して、耳孔内から放射された赤外光の検出が開始されるため、より正確な生体情報の測定を行うことができる。
【００５０】
本発明の生体情報測定装置は、赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データを格納する相関データ記憶部、演算部により換算された生体情報を表示する表示部、及び生体情報測定装置が動作するための電力を供給する電源をさらに備えていてもよい。
【００５１】
演算部は、相関データ記憶部から上記相関データを読み出し、これを参照することにより、赤外線検出器の出力信号を生体情報に変換してもよい。
【００５２】
赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データは、例えば、既知の生体情報（例えば、血糖値）を有する患者について赤外線検出器の出力信号を測定し、得られた赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を解析することにより取得することができる。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向を向いているか否かを確認することができる。これにより、測定箇所を鼓膜に位置合わせでき、鼓膜から放射された赤外光を用いて精度の高い生体情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
以下では、まず、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認する原理を説明し、その後、鼓膜から放射された赤外光を利用して生体情報を取得する方法を説明する。そして、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認するための各実施形態を詳細に説明する。
【００５５】
なお「生体情報」とは、生体の健康状態を反映する情報と定義される。本発明における生体情報としては、グルコース濃度（血糖値）、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度、タンパク質濃度等の生体中に含まれる化学成分の濃度や、体温等が挙げられる。
【００５６】
本発明の生体情報測定装置は、耳孔内から放射された赤外光を検出する赤外線検出器と、赤外線検出器の視野に向けて音響波を発射するように設けられた音響波出力部と、赤外線検出器の出力に基づいて生体情報を算出する演算部とを備える。
【００５７】
「耳孔内から放射された赤外光」とは、鼓膜、外耳道などの耳孔内における生体組織自身からの熱放射により耳孔内から放射された赤外光、及び耳孔内に照射された赤外光が耳孔内の生体組織において反射することにより耳孔内から放射された赤外光を含んでいる。
【００５８】
耳孔内に向けて発射された音響波は、鼓膜を振動させる。鼓膜の振動は、耳小骨を介して蝸牛へと伝達され、電気信号に変換される。変換された電気信号は、聴覚神経を介して脳に伝達され、使用者は音として認識する。ところが、耳孔内に向けて発射された音響波は、外耳道、鼓膜といった生体組織の音響インピーダンスに応じて反射される。
【００５９】
音響インピーダンスについては、音響波の周波数に対して特性が異なる。一般に、生体組織の音響インピーダンスは高く、生体組織は音響波をよく反射する。外耳道も同様に、音響インピーダンスが高いため音響波をよく反射する。
【００６０】
したがって、音響波が外耳道の方向へ発射されたときには、外耳道で音響波が反射されることにより、鼓膜に伝達する音響波の強度は小さくなるので、使用者は音響波の音が小さく聞こえる。一方、音響波が鼓膜の方向へ発射されたときには、使用者にとって音響波の音は大きく聞こえる。
【００６１】
音源から音響波の発射される方向が、赤外線検出器の視野に含まれるように設定しておけば、使用者は、音響波の音が大きく聞こえるときに、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向に向いていると判断することができる。したがって、本発明の生体情報測定装置によれば、赤外線検出器の視野が鼓膜の方向へ向いているか否かを確認することができる。
【００６２】
鼓膜の音響インピーダンスは、特に人体の可聴域において大きく変化することが知られている。図４は、鼓膜における音響波の反射率（ｐｏｗｅｒ  ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ）と周波数（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）との関係を示す図である。図４によれば、例えば、２０〜８００Ｈｚの低音域では鼓膜の音響インピーダンスが高いため、鼓膜は２０〜８００Ｈｚの周波数帯域に含まれる音響波を良く反射する。また、例えば、１０００〜６０００Ｈｚの周波数帯域の音響波については、鼓膜における反射率が小さい。これは、内耳側によく伝達されるため、人にとって良く聞こえる周波数帯域である。よって音響波の周波数は１０００〜６０００Ｈｚであることが好ましい。
【００６３】
このようにすると、人にとってよく聞こえる周波数帯域であるため、使用者が音を判断して前記赤外線検出器の視野が鼓膜のほうにむいているか否かを判定しやすくなる。
【００６４】
生体から放射される赤外光を測定することにより、例えば血糖値などの生体成分濃度の情報を得ることができる。以下にその原理を説明し、その原理に基づいて動作する本発明による生体情報測定装置の機能的な構成を説明する。その後、本発明による生体情報測定装置の実施形態を説明する。
【００６５】
生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは以下の数式で表される。
【数１】
2008090910.tif 000026
【数２】
2008090910.tif 000027
ここで、
Ｗ：生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー、
ε（λ）：波長λにおける生体の放射率、
Ｗ0（λ、Ｔ）：波長λ、温度Ｔにおける黒体放射強度密度、
ｈ：プランク定数（ｈ＝６．６２５×１０-34（Ｗ・Ｓ2））、
ｃ：光速（ｃ＝２．９９８×１０10（ｃｍ／ｓ））、
λ1、λ2：生体からの赤外放射光の波長（μｍ）、
Ｔ：生体の温度（Ｋ）、
Ｓ：検出面積（ｃｍ2）
ｋ：ボルツマン定数、
である。
【００６６】
（数１）からわかるように、検出面積Ｓが一定の場合、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは波長λにおける生体の放射率ε（λ）に依存する。放射におけるキルヒホッフの法則から、同じ温度、波長における放射率と吸収率は等しい。
【数３】
2008090910.tif 000028
ここで、
α（λ）：波長λにおける生体の吸収率、
である。
【００６７】
したがって、放射率を考える際には、吸収率を考えればよいことがわかる。エネルギー保存則から、吸収率、透過率及び反射率には、以下の関係が成り立つ。
【数４】
2008090910.tif 000029
ここで、
ｒ（λ）：波長λにおける生体の反射率
ｔ（λ）：波長λにおける生体の透過率
である。
【００６８】
したがって、放射率は、透過率及び反射率を用いて、
【数５】
2008090910.tif 000030
と表される。
【００６９】
透過率は、入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量の比で表される。入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量は、ランベルト−ベールの法則で示される。
【数６】
2008090910.tif 000031
ここで、
Ｉt：透過光量、
Ｉ0：入射光量、
ｄ：生体の厚み、
ｋ（λ）：波長λにおける生体の消衰係数、
である。生体の消衰係数は、生体による光の吸収を表す係数である。
【００７０】
したがって、透過率は、
【数７】
2008090910.tif 000032
と表される。
【００７１】
次に反射率について説明する。反射率は、全方向に対する平均反射率を算出する必要があるが、ここでは、簡単のため、垂直入射に対する反射率で考える。垂直入射に対する反射率は、空気の屈折率を１として、
【数８】
2008090910.tif 000033
と表される。ここで、
ｎ（λ）：波長λにおける生体の屈折率、
である。
【００７２】
以上から、放射率は、
【数９】
2008090910.tif 000034
と表される。
【００７３】
生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、屈折率及び消衰係数にはあまり依存しない。したがって、生体中の成分の濃度の変化により、屈折率及び消衰係数が変化しても、反射率の変化は小さい。
【００７４】
一方、透過率は、（数７）からわかるように、消衰係数に大きく依存する。従って、生体中の成分の濃度の変化により生体の消衰係数、すなわち生体による光の吸収の度合いが変化すると、透過率が変化する。
【００７５】
以上のことから、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーは、生体中の成分の濃度に依存することがわかる。したがって、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー強度から生体中の成分の濃度を求めることができる。
【００７６】
また、（数７）からわかるように、透過率は生体の厚みに依存する。生体の厚みが薄いほど、生体の消衰係数の変化に対する透過率の変化の度合いが大きくなるため、生体中の成分の濃度変化を検出しやすくなる。鼓膜は、厚みが約６０〜１００μｍと薄いため、赤外放射光を用いた生体中の成分の濃度測定に適している。
【００７７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００７８】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００の外観を示す斜視図である。
【００７９】
生体情報測定装置１００は、本体１０２と、本体１０２の側面に設けられた挿入部１０４を備えている。本体１０２には、生体成分の濃度の測定結果を表示するための液晶などを用いたディスプレイ１１４、生体情報測定装置１００の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ１０１、及び測定を開始するための測定開始スイッチ１０３が設けられている。挿入部１０４には、耳孔内から放射された赤外光を生体情報測定装置１００内に導入し、導光する導光管１０５と、本体１０２から耳孔内に音響波を伝導させる第１の導音管１４１とが設けられている。
【００８０】
ここで、第１の導音管１４１の開口部は挿入部１０４の末端（端部）に設けられている。挿入部１０４が耳孔内に挿入されて、挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、第１の導音管１４１の開口部も鼓膜の方向を向く。
【００８１】
また、導光管１０５の開口部も同様に鼓膜の方向に向いている。よって挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、赤外線検出器の視野も鼓膜の方向を向く。
【００８２】
したがって、第１の導音管１４１の開口部から音響波の発射される方向が、赤外線検出器の視野に含まれるように設定されている。第１の導音管１４１は、本発明における導音部に対応する。第１の導音管１４１は音響波を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管を用いることができる。
【００８３】
次に、生体情報測定装置１００の本体内部の構成について、図２及び図３を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００の構成を示す図であり、図３は、実施の形態１に係る生体情報測定装置１００における光学フィルタホイール１０６を示す斜視図である。
【００８４】
生体情報測定装置１００の本体内部には、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、赤外線検出器１０８、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、アナログ／デジタルコンバータ（以下、Ａ／Ｄコンバータと略称する）１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、音源１４３、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと略称する）１３９、及びブザー１５８を備えている。ここで、マイクロコンピュータ１１０はＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等であり、本発明における演算部に相当する。
【００８５】
電源１１６は、マイクロコンピュータ１１０に交流（ＡＣ）または（直流）ＤＣ電力を供給する。電源１１６として電池を用いることが好ましい。
【００８６】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。本実施の形態において、音源１４３は、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を発生する。
【００８７】
音源は、音響波を発生することができれば、公知の音源を特に限定なく利用することができる。例えば、ＦＭ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）音源が接続されたスピーカー、ＭＩＤＩ（Ｍｕｓｉｃａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）音源が接続させたスピーカー、特定の周波数の音響波を発するブザー、圧電素子等が挙げられる。
【００８８】
音源１４３において発生した音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。
【００８９】
本実施形態および以下の実施形態においては、音源１４３と第１の導音管１４１とをあわせた構成を「音響波出力部１５２」と称する。音響波出力部１５２は、赤外線検出器１０８の視野に向けて音響波を発射するよう機能する。
【００９０】
ここで「赤外線検出器１０８の視野に向けて音響波を発射する」とは、赤外線検出器１０８の視野として示す範囲Ｆの中に音響波１５０が到達するように、音源１４３から第１の導音管１４１を経て音響波を発射することを意味する。ただし、図示されるように第１の導音管１４１は導光管１０５に対して平行ではなく、角度を設けられている。よって、通常の用途において想定される、導光管１０５の開口端から鼓膜２０２までの距離（たとえば１〜２ｃｍ）の範囲内において、音響波１５０が範囲Ｆの中に入ればよい。なお、範囲Ｆは、導光管１０５内部での赤外光の反射を考慮して定められたものであり、耳孔２００内の導光管１０５の開口部の大きさよりも広い。
【００９１】
チョッパー１１８は、鼓膜２０２からの熱放射により放射され、導光管１０５により本体１０２内に導かれた赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有する。チョッパー１１８の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール１０６に到達する。
【００９２】
光学フィルタホイール１０６は、図３に示すように、第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれている。図３に示す例では、ともに半円状である第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１２５が設けられている。
【００９３】
このシャフト１２５を図３の矢印のように回転させることにより、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１２２と第２の光学フィルタ１２４との間で切り替えることができる。シャフト１２５の回転は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号により制御される。
【００９４】
シャフト１２５の回転は、チョッパー１１８の回転と同期させ、チョッパー１１８が閉じている間にシャフト１２５を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１１８が開いたときに、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０６は、本発明における分光素子に相当する。分光素子は、赤外光を波長別に分けることのできるものであればよく、例えば、特定の波長領域の赤外光を透過させる光学フィルタ、分光プリズム、マイケルソン干渉計、回折格子等を用いることができる。
【００９５】
第１の光学フィルタ１２２及または第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光は、検出領域１２６を備える赤外線検出器１０８に到達する。赤外線検出器１０８に到達した赤外光は、検出領域１２６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。
【００９６】
赤外線検出器１０８は、赤外領域の波長の光を検出できるものであればよく、例えば、焦電センサ、サーモパイル、ボロメータ、ＨｇＣｄＴｅ（ＭＣＴ）検出器、ゴーレイセル等を用いることができる。赤外線検出器は複数設けられていてもよい。
【００９７】
赤外線検出器１０８から出力された電気信号は、前置増幅器１３０によって増幅される。増幅された電気信号からは、帯域フィルタ１３２によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音等の統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。
【００９８】
帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号は、同期復調器１３４によってチョッパー１１８のチョッピング周波数と帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号を同期させ、積分することにより、ＤＣ信号に復調される。
【００９９】
同期復調器１３４によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ１３６によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。
【０１００】
ローパスフィルタ１３６によって濾過された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ１１０に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外線検出器１０８からの電気信号は、シャフト１２５の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト１２５の制御信号をマイクロコンピュータ１１０が出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ１１２上で積算した後、平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。
【０１０１】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ１１２に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を、生体成分の濃度に換算する。メモリ１１２は、本発明の相関データ記憶部に相当する。相関データ記憶部としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを用いることができる。
【０１０２】
マイクロコンピュータ１１０において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に出力され、表示される。ディスプレイ１１４は、本発明の表示部に相当する。
【０１０３】
第１の光学フィルタ１２２は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域（以下、測定用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第２の光学フィルタ１２４は、第１の光学フィルタ１２２とは異なるスペクトル特性を有する。第２の光学フィルタ１２４は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域（以下、参照用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。
【０１０４】
例えば、グルコースは、９．６μｍ付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第１の光学フィルタ１２２が、９．６μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
【０１０５】
一方、生体中に多く含まれるタンパク質は８．５マイクロメートル（μｍ）付近の赤外光を吸収し、グルコースは８．５μｍ付近の赤外光は吸収しない。そこで、第２の光学フィルタ１２４が、８．５μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
【０１０６】
メモリ１１２に格納されている、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。
【０１０７】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、鼓膜２０２から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。
【０１０８】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。
【０１０９】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。
【０１１０】
次に、図１、図２及び図３を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置の動作について説明する。
【０１１１】
まず、使用者が生体情報測定装置１００の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置１００は測定準備状態となる。
【０１１２】
次に、図２に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。このとき、導光管１０５の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０４は、挿入部１０４の先端部分から本体１０２との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０４が挿入されない構造になっている。
【０１１３】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置１００を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置１００の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が音源１４３の動作を開始させることにより、音源１４３から音響波を発生させる。音源１４３は、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を、一定の強度で発生させる。
【０１１４】
音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播する。
【０１１５】
耳孔２００内に伝播した音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。
【０１１６】
この時、使用者は、生体情報測定装置１００の挿入部１０４を耳孔２００内に挿入しながら、第１の導音管１４１の軸の向いている方向が変化するように生体情報測定装置１００を動かし、音が最も大きく聞こえた位置で生体情報測定装置１００を保持する。この状態で、使用者がもう一度測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が開始される。
【０１１７】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。
【０１１８】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。
【０１１９】
本実施の形態によれば、第１の導音管１４１から出射された音響波を聞きながら生体情報測定装置１００を動かすことにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを使用者が確認することができる。また、音が最も大きく聞こえた位置で生体情報測定装置１００を保持することより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態、すなわち赤外線検出器１０８の視野が鼓膜の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０１２０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る生体情報測定装置について説明する。
【０１２１】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１０の外観は、実施の形態１と比較して、第２の導音管１４２を備える点で異なる。その他の外観については、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０の外観を示す斜視図である。
【０１２２】
挿入部１０４には、耳孔内から放射された赤外光を生体情報測定装置２１０内に導入し、導光する導光管１０５と、本体１０２から耳孔内に音響波を伝導させる第１の導音管１４１と、耳孔内から帰還した反射波を本体内に導く第２の導音管１４２とが設けられている。
【０１２３】
ここで、第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２の開口部は挿入部１０４の末端（端部）に設けられており、挿入部１０４が耳孔内に挿入されて、挿入部１０４の端部が鼓膜の方向を向いている場合、第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２の開口部も鼓膜の方向を向く。第１の導音管１４１及び第２の導音管１４２は、本発明における第１の導音部及び第２の導音部にそれぞれ対応する。第２の導音部としては、音響波を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管を用いることができる。
【０１２４】
次に、生体情報測定装置２１０の本体内部の構成について、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０の構成を示す図である。
【０１２５】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１０の構成は、実施の形態１と比較して、第２の導音管１４２、マイクロホン１４４、周波数分析器１４０をさらに備える点で異なる。その他の構成については、実施の形態１と同じであるため、説明を省略する。
【０１２６】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。本実施の形態において、音源１４３は、実施の形態１と同様、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である音響波を発生する。
【０１２７】
音源１４３において発生した音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。音響波が生体組織において反射することにより反射波が生じる。耳孔２００内において生じた反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。
【０１２８】
マイクロホン１４４は、第２の導音管１４２により本体１０２内に導かれた反射波を電気信号に変換する機能を有する。ここで、マイクロホン１４４は、本発明における音響波検出器に相当する。
【０１２９】
音響波検出器としては、公知の音響波検出器を特に限定することなく利用することができるが、特に単一指向性、鋭指向性、超指向性を備えているマイクロホンが好ましく、小型であることが好ましい。マイクロホンとして、コンデンサ型マイクロホン、特に、エレクトレットコンデンサマイクロホンが好ましい。また、音源からの発生した音響波を直接検出しないようにするため、マイクロホンが感度を有する領域以外に設置し、かつマイクロホンの音響波検出領域以外を吸音材で覆うことが好ましい。吸音材としては、例えば、ウレタン発泡材、不織布等、公知のものを限定なく利用することができる。
【０１３０】
音源１４３の設置場所としては、マイクロホン１４４の感度がない領域に設置する。例えば、単一指向性のマイクロホンは検出面の背面側に感度を有しないため、単一指向性のマイクロホンを用いる場合には、マイクロホンの検出面の背面側に音源を配置すればよい。一方、鋭指向性または超指向性のマイクロホンは検出面の側面領域に感度がない。本実施の形態においては鋭指向性のマイクロホン１４４を用い、マイクロホン１４４の側面に相当する領域に、音源１４３を設置している。
【０１３１】
マイクロホン１４４から出力された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によりデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０に出力される。
【０１３２】
周波数分析器１４０は、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する機能を有する。周波数分析器１４０としては、高速フーリエ変換機能を有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いることができる。例えば、音声認識ＬＳＩを利用することができる。周波数分析器１４０を用いることにより、マイクロホン１４４において検出される音響波の周波数成分を分析することができるため、マイクロコンピュータ１１０において、音源１４３において発生した音響波の周波数以外の周波数成分を持つ音響波を特定してマイクロホン１４４において検出された音響波から取り除くことにより、必要でない周波数成分の影響を軽減することができる。
【０１３３】
本体１０２内に導かれた反射波は、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電気信号は、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。音源１４３からは１２００Ｈｚの周波数の音響波のみが発生しているため、この周波数以外の音響波はノイズとなる。このノイズに対応する電気信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路において除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で反射波に対応する電気信号が抽出される。
【０１３４】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度に対応する電気信号についての閾値が格納されている。
【０１３５】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、周波数分析器１４０から出力された反射波の強度に対応する電気信号と比較する。
【０１３６】
挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播した音響波は鼓膜２０２に到達する。鼓膜２０２における音響波の反射率は、図４に示すように、周波数が１２００Ｈｚである音響波では０．５程度であるため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合は、小さくなる。本実施の形態では、音響波の強度は一定になるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度は、鼓膜の方向を向いているときに最小となる。
【０１３７】
一方、外耳道２０４における音響波の反射率は、周波数が１２００Ｈｚである音響波では０．９程度と高い（図示せず）。そのため、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度に対する音響波の強度の割合は大きい値となる。本実施の形態では、音響波の強度は一定になるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される反射波の強度は大きくなり、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合と比較し、大きな値となる。
【０１３８】
メモリ１１２に格納されている閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される反射波の強度と、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される反射波の強度との間に設定されている。
【０１３９】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された反射波の強度に対応する電気信号と比較する。
【０１４０】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度が閾値以上であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。
【０１４１】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。ブザー１５８は本発明における警告出力部に相当する。警告出力部としては、警告を表示するディスプレイ、警告を音声で出力するスピーカー等であってもよい。
【０１４２】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、使用者は、音響波の音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。
【０１４３】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された反射波の強度が閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。マイクロコンピュータ１１０は、本発明の判定部に相当する。判定部として論理回路等を用いてもよい。
【０１４４】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。
【０１４５】
ここで、通知音としては、使用者が警告音と識別することができる程度に、音の周波数、音の長さ、鳴る回数等の点において異なる音であればよい。例えば、通知音の長さを警告音よりも短くしておいてもよい。
【０１４６】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。
【０１４７】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。
【０１４８】
本実施の形態によれば、反射波の強度を閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。生体情報測定装置２１０により、赤外線検出器１０８の視野が鼓膜２０２の方向へ向いているか否かが自動的に判定されるので、赤外線検出器１０８の視野が鼓膜２０２の方向へ向いているか否かを使用者自身が判断する必要がなくなる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０１４９】
ただし、実施の形態１のように、使用者が判断するように構成してもよい。使用者によっては、たとえば高い周波数の音響波を識別しにくい場合がある。そのような場合にはより低い周波数の音響波に切り替えることで、その音響波が大きく聞こえるようになったか否かの変化を確実に識別することができる。
【０１５０】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る生体情報測定装置について説明する。
【０１５１】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の外観は、実施の形態２による生体情報測定装置２１０の外観と同じであるため、説明を省略する。
【０１５２】
生体情報測定装置２１１の本体内部の構成について、図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の構成を示す図である。本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１の構成は、実施の形態２と比較して、周波数変調器１４５をさらに備える点で異なる。
【０１５３】
生体情報測定装置２１１の本体内部には、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、赤外線検出器１０８、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、アナログ／デジタルコンバータ（以下、Ａ／Ｄコンバータと略称する）１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、音源１４３、デジタル／アナログコンバータ（以下、Ｄ／Ａコンバータと略称する）１３９、周波数変調器１４５、マイクロホン１４４、周波数分析器１４０、及びブザー１５８を備えている。ここで、マイクロコンピュータ１１０は本発明における演算部及び制御部に相当する。
【０１５４】
電源１１６は、マイクロコンピュータ１１０に交流（ＡＣ）または（直流）ＤＣ電力を供給する。電源１１６として電池を用いることが好ましい。
【０１５５】
音源１４３は、耳孔２００内に照射する音響波を発生する機能を有する。音源１４３が発生する音響波の周波数は、周波数変調器１４５によって所望の周波数に調整される。周波数変調器１４５から出力されたデジタル信号は、Ｄ／Ａコンバータ１３８によってアナログ信号に変換された後、音源１４３に対して出力される。音源１４３は入力されたアナログ信号に応じて音響波を発生する。音源１４３及び周波数変調器１４５の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。
【０１５６】
本実施の形態において、音源１４３は、４００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第１の音響波と、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第２の音響波とを発生する。
【０１５７】
音源１４３において発生した第１の音響波及び第２の音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に照射される。耳孔２００内に照射された第１の音響波及び第２の音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。第１の音響波が生体組織において反射することにより第１の反射波が生じ、第２の音響波が生体組織において反射することにより第２の反射波が生じる。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。
【０１５８】
マイクロホン１４４は、第２の導音管１４２により本体１０２内に導かれた第１の反射波及び第２の反射波を電気信号に変換する機能を有する。ここで、マイクロホン１４４は、本発明における音響波検出器に相当する。
【０１５９】
音源１４３の設置場所としては、マイクロホン１４４の感度がない領域に設置する。例えば、単一指向性のマイクロホンは検出面の背面側に感度を有しないため、単一指向性のマイクロホンを用いる場合には、マイクロホンの検出面の背面側に音源を配置すればよい。一方、鋭指向性または超指向性のマイクロホンは検出面の側面領域に感度がない。本実施の形態においては鋭指向性のマイクロホン１４４を用い、マイクロホン１４４の側面に相当する領域に、音源１４３を設置している。
【０１６０】
マイクロホン１４４から出力された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によりデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０に出力される。
【０１６１】
周波数分析器１４０は、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する機能を有する。周波数分析器１４０としては、高速フーリエ変換機能を有するＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等を用いることができる。例えば、音声認識ＬＳＩを利用することができる。周波数分析器１４０を用いることにより、マイクロホン１４４において検出される音響波の周波数成分を分析することができるため、マイクロコンピュータ１１０において、第１の音響波の周波数及び第２の音響波の周波数以外の周波数成分を持つ音響波を特定してマイクロホン１４４において検出された音響波から取り除くことにより、必要でない周波数成分の影響を軽減することができる。
【０１６２】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。メモリ１１２は、本発明における閾値記憶部に相当する。閾値記憶部としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを用いることができる。
【０１６３】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。マイクロコンピュータ１１０は、本発明における比較部に相当する。比較部として論理回路等を用いることができる。
【０１６４】
チョッパー１１８は、鼓膜２０２から放射し、導光管１０５により本体１０２内に導かれた赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有する。チョッパー１１８の動作は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号に基づき制御される。チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール１０６に到達する。
【０１６５】
光学フィルタホイール１０６は、図３に示すように、第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれている。図３に示す例では、ともに半円状である第１の光学フィルタ１２２及び第２の光学フィルタ１２４がリング１２３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１２５が設けられている。
【０１６６】
このシャフト１２５を図３の矢印のように回転させることにより、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１２２と第２の光学フィルタ１２４との間で切り替えることができる。シャフト１２５の回転は、マイクロコンピュータ１１０からの制御信号により制御される。
【０１６７】
シャフト１２５の回転は、チョッパー１１８の回転と同期させ、チョッパー１１８が閉じている間にシャフト１２５を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１１８が開いたときに、チョッパー１１８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０６は、本発明における分光素子に相当する。
【０１６８】
第１の光学フィルタ１２２及または第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光は、検出領域１２６を備える赤外線検出器１０８に到達する。赤外線検出器１０８に到達した赤外光は、検出領域１２６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。
【０１６９】
赤外線検出器１０８から出力された電気信号は、前置増幅器１３０によって増幅される。増幅された電気信号は、帯域フィルタ１３２によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音等の統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。
【０１７０】
帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号は、同期復調器１３４によってチョッパー１１８のチョッピング周波数と帯域フィルタ１３２によって濾過された電気信号を同期させ、積分することにより、ＤＣ信号に復調される。
【０１７１】
同期復調器１３４によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ１３６によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。
【０１７２】
ローパスフィルタ１３６によって濾過された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１３８によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ１１０に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外線検出器１０８からの電気信号は、シャフト１２５の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト１２５の制御信号をマイクロコンピュータ１１０が出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ１１２上で積算した後平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。
【０１７３】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ１１２に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を、生体成分の濃度に換算する。メモリ１１２は、本発明の相関データ記憶部に相当する。
【０１７４】
マイクロコンピュータ１１０において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に出力され、表示される。ディスプレイ１１４は、本発明の表示部に相当する。
【０１７５】
第１の光学フィルタ１２２は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域（以下、測定用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第２の光学フィルタ１２４は、第１の光学フィルタ１２２とは異なるスペクトル特性を有する。第２の光学フィルタ１２４は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域（以下、参照用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。
【０１７６】
例えば、グルコースは、９．６μｍ付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第１の光学フィルタ１２２が、９．６μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
【０１７７】
一方、生体中に多く含まれるタンパク質は８．５μｍ付近の赤外光を吸収し、グルコースは８．５μｍ付近の赤外光は吸収しない。そこで、第２の光学フィルタ１２４が、８．５μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
【０１７８】
メモリ１１２に格納されている、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。
【０１７９】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、鼓膜２０２から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。
【０１８０】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。
【０１８１】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。
【０１８２】
次に、図３、図５及び図７を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置２１１の動作について説明する。
【０１８３】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。
【０１８４】
次に、図７に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。このとき、導光管１０５の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０４は、挿入部１０４の先端部分から本体１０２との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０４が挿入されない構造になっている。
【０１８５】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。音源１４３は、４００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第１の音響波と、１２００Ｈｚの単一周波数からなる純音である第２の音響波とを、それぞれ一定の強度で各１秒間ずつ交互に発生させる。第１の音響波の強度と第２の音響波の強度とは等しくなるように設定されている。
【０１８６】
音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播する。耳孔２００内に伝播した第１の音響波及び第２の音響波は、鼓膜２０２、外耳道２０４等の生体組織において一部は吸収され、他の一部は反射する。第１の音響波が生体組織において反射することにより第１の反射波が生じ、第２の音響波が生体組織において反射することにより第２の反射波が生じる。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれる。
【０１８７】
本体１０２内に導かれた第１の反射波及び第２の反射波は、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータによりデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された電気信号は、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。音源１４３からは４００Ｈｚと１２００Ｈｚの周波数の音響波のみが発生しているため、この２つの周波数以外の音響波はノイズとなる。このノイズに対応する電気信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路において除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。
【０１８８】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。
【０１８９】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。
【０１９０】
挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播した第１の音響波及び第２の音響波は鼓膜２０２に到達する。鼓膜２０２における各音響波の反射率は、図４に示すように、周波数が４００Ｈｚである第１の音響では０．９程度であるのに対して、周波数が１２００Ｈｚである第２の音響波では０．５程度であるため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合よりも大きくなる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度よりも大きくなる。
【０１９１】
一方、外耳道２０４における音響波の反射率は、周波数が４００Ｈｚである第１の音響波及び周波数が１２００Ｈｚである第２の音響波のどちらについても０．９程度と高い。そのため、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合、及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合はともに大きい値となる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに大きく、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合には、第２の反射波の強度はマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度と同程度の大きさとなる。
【０１９２】
また、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合、第１の反射波及び第２の反射波のうち、挿入部１０４に到達する反射波が少なくなるため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度に対する第１の音響波の強度の割合、及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度に対する第２の音響波の強度の割合はともに小さい値となる。本実施の形態では、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度は等しくなるように設定されているため、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに小さい値となる。
【０１９３】
メモリ１１２に格納されている第１の閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合にマイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度との間に設定されている。また、メモリ１１２に格納されている第２の閾値は、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合にマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度との間に設定されている。
【０１９４】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。
【０１９５】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値以下であるか、またはマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値以上であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向しているか、または挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。
【０１９６】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。ブザー１５８は本発明における警告出力部に相当する。
【０１９７】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、使用者は、第１の音響波よりも音程が高い、第２の音響波に相当する音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。
【０１９８】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値より大きく、かつマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。マイクロコンピュータ１１０は、本発明の判定部に相当する。
【０１９９】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。
【０２００】
ここで、通知音としては、使用者が警告音と識別することができる程度に、音の周波数、音の長さ、鳴る回数等の点において異なる音であればよい。例えば、通知音の長さを警告音よりも短くしておいてもよい。
【０２０１】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。
【０２０２】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。
【０２０３】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかをより確実に確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０２０４】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４に係る生体情報測定装置について説明する。
【０２０５】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の構成は、メモリ１１２に格納されている閾値についてのみ、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１と異なる。
【０２０６】
すなわち、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１のメモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されていた。それに代えて、本実施の形態に係る生体情報測定装置のメモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値に対応する電気信号についての閾値が格納されている。本実施の形態に係る生体情報測定装置のそれ以外の構成については、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１と同じであるため説明を省略する。
【０２０７】
次に、本実施の形態に係る生体情報測定装置の動作について説明する。ここでは図７に示す生体情報測定装置２１１を参照しながら説明する。
【０２０８】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１（図５）を押すと、実施の形態３と同様に、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。
【０２０９】
次に、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。
【０２１０】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。
【０２１１】
実施の形態３と同様に、音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播し、音響波の一部は耳孔２００内の生体組織において反射する。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれ、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータ１３８でデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。ノイズである４００Ｈｚ及び１２００Ｈｚ以外の周波数の音響波に対応するデジタル信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路により除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。
【０２１２】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値に対応する電気信号についての閾値が格納されている。
【０２１３】
実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度は、マイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度よりも大きくなるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は大きい値となる。
【０２１４】
一方、実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向している場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに大きくなるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は小さい値となる。
【０２１５】
また、実施の形態３と同様に、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない場合、マイクロホン１４４により検出される第１の反射波の強度及びマイクロホン１４４により検出される第２の反射波の強度はともに小さい値となるため、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値は小さい値となる。
【０２１６】
メモリ１１２に格納されている閾値は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向している場合に周波数分析器１４０から出力される第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値と、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していない場合に周波数分析器１４０から出力される第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値との間に設定されている。
【０２１７】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から閾値を読み出し、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値と、閾値とを比較する。
【０２１８】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値が閾値以下であるときは、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向しておらず、挿入部１０４の端面が外耳道２０４と対向しているか、または挿入部１０４の端面が鼓膜２０２及び外耳道２０４のいずれとも対向していない状態にあると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が不適切であることがわかる。
【０２１９】
このとき、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音を鳴らす。これにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが不適切であることを使用者に報知することができ、使用者に対して、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更するように促すことができる。
【０２２０】
ブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向するように、耳孔２００内における挿入部１０４の向きを変更させる。このとき、実施の形態３と同様に、使用者は、第１の音響波よりも音程が高い、第２の音響波に相当する音がより大きく聞こえるように挿入部１０４の向きを動かせばよい。
【０２２１】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号と第２の反射波の強度に対応する電気信号との差分値が閾値より大きくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４の挿入方向が適切であることがわかる。
【０２２２】
このとき、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。
【０２２３】
以降の工程は、実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【０２２４】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度と第２の反射波の強度との差分値を閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、実施の形態３と同様に、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０２２５】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５に係る生体情報測定装置について説明する。
【０２２６】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の構成は、実施の形態３に係る生体情報測定装置２１１の構成と同じであるため説明を省略する。以下、図７の生体情報測定装置２１１を適宜参照しながら説明する。
【０２２７】
まず、使用者が生体情報測定装置２１１の電源スイッチ１０１（図５）を押すと、実施の形態３と同様に、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置２１１は測定準備状態となる。
【０２２８】
次に、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。
【０２２９】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置２１１を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。
【０２３０】
実施の形態３と同様に、音源１４３により発生された音響波は、第１の導音管１４１を通して耳孔２００内に伝播し、音響波の一部は耳孔２００内の生体組織において反射する。耳孔２００内において生じた第１の反射波及び第２の反射波のうち挿入部１０４に帰還した反射波は、第２の導音管１４２を通して本体１０２内に導かれ、マイクロホン１４４により電気信号に変換される。電気信号に変換された反射波は、Ａ／Ｄコンバータ１３８でデジタル信号に変換された後、周波数分析器１４０により、反射波にどのような周波数の音響波が含まれていたか分析される。ノイズである４００Ｈｚ及び１２００Ｈｚ以外の周波数の音響波に対応するデジタル信号を、マイクロコンピュータ１１０内に設けられた帯域フィルタ回路により除去することにより、マイクロコンピュータ１１０内で第１の反射波及び第２の反射波に対応する電気信号が抽出される。
【０２３１】
メモリ１１２には、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号についての第１の閾値と、マイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度に対応する電気信号についての第２の閾値とが格納されている。
【０２３２】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から第１の閾値及び第２の閾値を読み出し、それぞれ周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号と比較する。
【０２３３】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１が実施の形態３と異なる点は、使用者が生体情報測定装置２１１の測定開始スイッチ１０３を押すと、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波が発生することに加えて、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定も開始される点である。
【０２３４】
マイクロコンピュータ１１０は、第１の閾値及び第２の閾値と、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号との比較結果、並びにタイマー１５６からの計時信号から、実施の形態１と同様の判定基準により挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定された期間の積算時間が、測定開始から一定時間に到達したと判断すると、チョッパー１１８を制御して、光学フィルタホイール１０６に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０４を耳孔２００の外に取り出す。
【０２３５】
本実施の形態に係る生体情報測定装置２１１においては、実施の形態３と異なり、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号は、第１の閾値及び第２の閾値と、周波数分析器１４０から出力された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号との比較結果と関連付けられて、メモリ１１２に格納されている。メモリ１１２は、本発明の出力信号記憶部に相当する。
【０２３６】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２に格納された、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された上記電気信号のうち、実施の形態３と同様の判定基準により挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定されたときに出力された電気信号のみをメモリ１１２から抽出する。さらに、マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、抽出された上記電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。
【０２３７】
本実施の形態によれば、実施の形態３と同様に、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態において検出された赤外光の強度のみに基づいて生体成分の濃度を測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０２３８】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６に係る生体情報測定システムについて説明する。
【０２３９】
図８は、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００の外観を示す斜視図である。
【０２４０】
図８に示すように、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００は、挿入部１０４が設けられた測定部５１０と、ディスプレイ１１４、電源スイッチ１０１、測定開始スイッチ１０３及び方向調整レバースイッチ５２２が設けられた本体部５２０とを備えている。生体情報測定システム５００において、測定部５１０と本体部５２０とは、電気信号を伝達するためのケーブル５３０により接続されている。
【０２４１】
次に、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部及び本体部５２０内部の構成について、図９を用いて説明する。図９は、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部及び本体部５２０内部の構成を示す図である。
【０２４２】
生体情報測定システム５００における測定部５１０内部には、音源１４３、マイクロホン１４４、チョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６、及び赤外線検出器１０８を含む検出ブロック５１２に加えて、音源１４３、マイクロホン１４４、及び赤外線検出器１０８の向きを調整するための可動部５１４を備えている。
【０２４３】
一方、生体情報測定システム５００における本体部５２０内部には、前置増幅器１３０、帯域フィルタ１３２、同期復調器１３４、ローパスフィルタ１３６、Ａ／Ｄコンバータ１３８、マイクロコンピュータ１１０、メモリ１１２、ディスプレイ１１４、電源１１６、タイマー１５６、Ｄ／Ａコンバータ１３９、周波数変調器１４５、周波数分析器１４０、及びブザー１５８を備えている。
【０２４４】
次に、図１０〜図１３を用いて、生体情報測定システム５００における測定部５１０内部の構成について説明する。
【０２４５】
図１０は測定部５１０内部の構成を示す一部破断面図、図１１は図１０におけるＡ−Ａ断面図、図１２は図１０におけるＢ−Ｂ線断面図、図１３はカム部を設けた側から見たカムギア部の一例を示す平面図である。
【０２４６】
図１０に示すように、測定部５１０に備えられた挿入部１０４の内部には、外径形状が矩形形状である角柱部７１２と外径形状が円形形状である円柱部７１４とから構成される導光管７１０が設けられている。この導光管７１０の内部には、角柱部７１２及び角柱部７１４を貫通する導光路７１６が設けられている。また、導光管７１０の内部であって導光路７１６の外側には、導光路７１６の軸心７１８に対して傾斜した状態で、第１の導音管１４１と第２の導音管１４２とが設けられている。
【０２４７】
導光管７１０の円柱部７１４側の端部は、挿入部１０４の耳孔に挿入される端部近くまで延伸され、導光管７１０の角柱部７１２側の端部は、検出ブロック５１２を保持するための検出ブロック用筐体７２０に連結されている。
【０２４８】
検出ブロック用筐体７２０の内部には、音源１４３、マイクロホン１４４、チョッパー１１８、及び赤外線検出器１０８が固定されており、光学フィルタホイール１０６が回転可能な状態で保持されている。
【０２４９】
耳孔内に挿入部１０４が挿入された状態で、挿入部１０４の端部から入射した赤外光が、導光管７１０の導光路７１６内を通った後、チョッパー１１８及び光学フィルタホイール１０６を介して赤外線検出器１０８に到達する位置に、検出ブロック用筐体７２０の内部においてチョッパー１１８、光学フィルタホイール１０６及び赤外線検出器１０８が配置されている。
【０２５０】
また、音源１４３で発生した音響波が第１の導音管１４１を通って耳孔内に伝導され、耳孔内から帰還した反射波が第２の導音管１４２を通ってマイクロホン１４４に到達が配置されている。
【０２５１】
図１０及び１１に示すように、導光管７１０における角柱部７１２の外側には、矩形の中空部を有する第１の支持部材本体７４２が設けられている。また、第１の支持部材本体７４２の外側には、矩形の中空部を有する第２の支持部材本体７５２が設けられている。
【０２５２】
図１０のＡ−Ａ部分において、図１１に示すように、導光管７１０の角柱部７１２に設けられた第１の回動穴部８１０に、第１の支持部材本体７４２に固定された第１の回動支軸８１２が回動可能にはめ込まれている。この構成により、第１の支持部材本体７４２の中で、第１の回動支軸８１２を中心軸として導光管７１０の角柱部７１２が回転するように動作することが可能である。
【０２５３】
また、第１の支持部材本体７４２に設けられた第２の回動穴部８２０に、第２の支持部材本体７５２に固定された第２の回動支軸８２２が回動可能にはめ込まれている。この構成により、第２の支持部材本体７５２の中で、第２の回動支軸８２２を中心軸として第１の支持部材本体７４２が回転するように動作することが可能である。
【０２５４】
図１０に示すように、第２の支持部材本体７５２は支持部材本体７３０に固定され、その支持部材本体７３０は挿入部１０４に固定されている。
【０２５５】
以上の構成により、導光管７１０と連結されている第１の支持部材本体７４２は、第２の回動支軸８２２を軸として挿入部１０４に対する傾斜角度を変えることが可能であり、導光管７１０は、第２の回動支軸８２２と直交する第１の回動支軸８１２を軸として挿入部１０４に対する傾斜角度を変えることが可能である。検出ブロック用筐体７２０は、導光管７１０の角柱部７１２側の端部に連結されているため、導光管７１０とともに動く。
【０２５６】
次に、それぞれの支持部材の詳細な構成について述べる。図１０及び図１２に示すように、支持部材本体７３０に固定された第２の支持部材本体７５２と、この第２の支持部材本体７５２に固定して設けられた第２の支持部材側板部７５４とにより、第２の支持部材７５０が構成されている。また、第１の支持部材本体７４２と、この第１の支持部材本体７４２に固定された第１の支持部材側板部７４４とにより、第１の支持部材７４０が構成されている。
【０２５７】
次に、図１０〜図１３を用いて導光管７１０の傾斜角度を変えるための構成について詳細に説明する。
【０２５８】
図１０のＢ−Ｂ部分において、図１２に示すように、導光管７１０を構成する角柱部７１２には、導光路７１６の中心軸心９０２を通る位置に第１のカムフォロワー９１２が設けられている。第１のカムフォロワー９１２の軸心が第１の回動支軸８１２に平行となるように、第１のカムフォロワー９１２が配置されている。
【０２５９】
第１の支持部材側板部７４４には、第１のカムギア軸９１０が植設され、第１のカムギア軸９１０の周りに回転可能に第１のカムギア部９２０が設けられている。また、第１カムギア部９２０には溝状に第１のカム部９２２が設けられ、この第１のカム部９２２には第１のカムフォロワー９１２が摺動可能に嵌り込んでいる。一方、第１のカムギア部９２０の外周部には第１のウオームホイールギア９２４が形成され、この第１のウオームホイールギア９２４に対して、第１の駆動モータ９２６に連結された第１のウオームギア９２８が係合している。第１の駆動モータ９２６が回転することにより、第１のウオームギア９２８及び第１のウオームホイールギア９２４を介して第１のカムギア部９２０が回動する。
【０２６０】
第１のカムギア部９２０が回動することにより、第１のカム部９２２に係合した第１のカムフォロワー９１２が第１のカム部９２２の溝に沿って移動し、導光管７１０を第１の回動支軸８１２の周りに回動させる。
【０２６１】
一方、図１０のＢ−Ｂ部分において、図１２に示すように、第１の支持部材側板部７４４には、第２の回動支軸８２２に平行な軸心を有する第２のカムフォロワー９５０が設けられている。
【０２６２】
第２の支持部材側板部７５４には、第２のカムギア軸９６０が植設され、第２のカムギア軸９６０の周りに回転可能に第２のカムギア部９７０が設けられている。また、第２のカムギア部９７０には溝状に第２のカム部９７２が設けられ、この第２のカム部９７２には第２のカムフォロワー９５０が摺動可能に嵌り込んでいる。一方、第２のカムギア部９７０の外周部には第２のウオームホイールギア９７４が形成され、この第２のウオームホイールギア９７４に対して、第２の駆動モータ９７６に連結された第２のウオームギ９７８が係合している。第２の駆動モータ９７６が回転することにより、第２のウオームギア９７８及び第２のウオームホイールギア９７４を介して第２のカムギア部９７０が回動する。
【０２６３】
第２のカムギア部９７０が回動することにより、第２のカム部９７２に係合した第２のカムフォロワー９５０が第２のカム部９７２の溝に沿って移動し、第１の支持部材７４０を第２の回動支軸８２２を軸心として回動させる。
【０２６４】
図１３は、第１のカム部９２２を設けた側から見た第１のカムギア部９２０の一例を示す平面図である。図１３（ａ）から図１３（ｄ）は、第１のカムギア部９２０が４５°ずつ回転した場合の第１のカムフォロワー９１２の位置を示す。
【０２６５】
図１３に示すように、第１のカム部９２２は、第１のカムギア部９２０の回転中心Ｏから偏芯量εを有する点Ｏ1を中心とした円状に溝が設けられている。したがって、第１のカムギア部９２０が一回転すると、第１のカム部９２２に摺動可能に係合した第１のカムフォロワー９１２が上下に２εの距離分だけ移動する。
【０２６６】
したがって、図１０において、第１の駆動モータ９２６が回転することにより、導光管７１０を構成する角柱部７１２に設けられた第１のカムフォロワー９１２を、第１の回転支軸８１２を支点として２εの範囲で上下移動させることができる。その結果、第１の回転支軸８１２を支点として、導光菅７１０の検出ブロック用筐体７２０と反対側の端部７６０を移動させることができる。第１の回動支軸８１２から第１のカムフォロワー９１２までの距離及び第１の回動支軸８１２から端部７６０までの長さを最適化することにより、導光管７１０の端部７６０の移動範囲を調整することができる。
【０２６７】
第２のカムギア部９７０でも同様の動作を行うことにより、第１のカムギア部９２０の動作による導光管７１０の端部７６０の移動と直交する方向において、導光管７１０の端部７６０を移動させることができる。
【０２６８】
したがって、第１の駆動モータ９２６及び第２の駆動モータ９７６の動作を制御することにより、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を、耳孔内において２次元的に走査することができる。
【０２６９】
また、本発明の実施の形態では、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を動かすために駆動モータを用い、さらに外乱に対しての影響の少ないウオームギア方式を採用している。そのため、導光管７１０の端部７６０が向いている方向を高精度に調整することが可能である。
【０２７０】
次に、本実施の形態に係る生体情報測定システム５００の動作について説明する。
【０２７１】
まず、使用者が生体情報測定システム５００の電源スイッチ１０１を押すと、本体部５２０内の電源がＯＮとなり、生体情報測定システム５００は測定準備状態となる。
【０２７２】
次に、使用者が一方の手で測定部５１０を持って、挿入部１０４を外耳道に挿入する。
【０２７３】
次に、使用者が生体情報測定システム５００の測定開始スイッチ１０３を押すと、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。マイクロコンピュータ１１０は、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度に対応する電気信号及び第２の反射波の強度に対応する電気信号に基づいて、耳孔内において挿入部１０４内部の導光管７１０が鼓膜の方向を向いているかの判定を行う。判定の手順については実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【０２７４】
耳孔内に挿入された挿入部１０４内部の導光管７１０の向きが不適切であることを報知するためにブザー１５８による警告音が鳴った場合、使用者は、挿入部１０４内部の導光管７１０の端面が鼓膜と対向するように、方向調整レバースイッチ５２２を操作して耳孔内における導光管７１０の向きを変更させる。このとき例えば、本体部５２０を保持している手とは反対側の手で方向調整レバースイッチ５２２を操作すればよい。ここで、例えば、図８において、方向調整レバースイッチ５２２を上方向に倒すことにより第１の駆動モータ９２６が駆動し、方向調整レバースイッチ５２２を下方向に倒すことにより第２の駆動モータ９７６が駆動し、方向調整レバースイッチ５２２が中立の位置にあるときには両方の駆動モータが停止するように設定しておけばよい。
【０２７５】
マイクロコンピュータ１１０による比較の結果、マイクロホン１４４により検出された第１の反射波の強度が第１の閾値より大きく、かつマイクロホン１４４により検出された第２の反射波の強度が第２の閾値より小さくなると、挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定することができるため、耳孔２００内における挿入部１０４内部の導光管７１０の向きが適切であることがわかる。
【０２７６】
このとき、マイクロコンピュータ１１０はブザー１５８を制御して、警告音とは異なる通知音を鳴らす。マイクロコンピュータ１１０が挿入部１０４の端面が鼓膜２０２と対向していると判定すると、マイクロコンピュータ１１０がチョッパー１１８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が自動的に開始される。ブザー１５８により通知音が鳴ることにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の向きが適切であり、測定が開始されたことを使用者に報知することができる。
【０２７７】
以降の赤外光の測定工程については、実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【０２７８】
本実施の形態に係る生体情報測定装置は、挿入部内部の導光管の向きを動かすための可動部を備えているので、耳孔内に挿入された挿入部内部の導光管が鼓膜の方向を向いていないと判定されたときに、測定部自体を動かす必要がなく、本体部に設けられた方向調整レバースイッチを操作するという容易な動作により導光管の向きを調整することができる。
【０２７９】
なお、本実施の形態においては、測定部５１０を一方の手で保持しながら赤外光の測定を行う形態について示したが、これに限定されない。例えば、測定部を耳または頭部に保持する測定部保持手段を測定部に設けて、測定部保持手段により測定部を耳または頭部に保持した状態で赤外光の測定を行ってもよい。測定部保持手段としては、例えば、耳に測定部を保持するためのクリップや、頭部に測定部を保持するためのヘッドバンド等が挙げられる。
【０２８０】
また、実施の形態２〜６においては、マイクロホン１４４において検出された音響波の強度を反映する電気信号を、周波数分析器１４０により周波数毎に分離してマイクロコンピュータ１１０に出力する例について説明したが、これに限定されない。マイクロコンピュータ１１０として、高速フーリエ変換機能を有するマイクロコンピュータを用いることにより、マイクロホン１４４において検出された音響波の強度を反映する電気信号をマイクロコンピュータ自身で周波数毎に分離することができるため、周波数分析器１４０を用いなくてもよい。
【０２８１】
また、実施の形態３〜６においては、第１の音響波の強度と第２の音響波の強度とが等しくなるように設定した例について説明したが、これに限定されない。第１の音響波の強度が第２の音響波の強度よりも大きくてもよい。逆に、第２の音響波の強度が第１の音響波の強度よりも大きくてもよい。
【０２８２】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７に係る生体情報測定装置について説明する。
【０２８３】
本実施の形態に係る生体情報測定装置の外観は、実施の形態２の生体情報測定装置２１０の外観と同じであるため、説明を省略する。
【０２８４】
次に、本発明の実施の形態７に係る生体情報測定装置の本体内部の構成について、図１４を用いて説明する。図１４は、実施の形態７に係る生体情報測定装置３００の構成を示す図である。
【０２８５】
実施の形態３に係る生体情報測定装置１００と比較して異なる点は、生体情報測定装置１００の本体内部に、赤外線を放射する赤外光源６００及びハーフミラー６０２をさらに備えている点である。その他の構成は、実施の形態２に係る生体情報測定装置２１０と同じであるため説明を省略する。
【０２８６】
赤外光源６００は、鼓膜２０２に赤外光を照射するための赤外光を出射する。赤外光源６００から出射され、ハーフミラー６０２により反射された赤外光は、導光管１０５を通って外耳道２０４内に導かれ、鼓膜２０２を照射する。鼓膜２０２に到達した赤外光は、鼓膜２０２で反射し、生体情報測定装置１００側に反射光として放射される。この赤外光は、再び、導光管１０５、ハーフミラー６０２を透過し、光学フィルタホイール１０６を通過し、赤外線検出器１０８で検出される。
【０２８７】
本実施の形態で検出する鼓膜２０２からの反射光の強度は、（数８）で示される反射率と鼓膜２０２へ照射された赤外光強度の積で表される。生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。したがって、鼓膜２０２からの反射光の強度を測定することにより、生体中の成分の濃度を求めることができる。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、生体の屈折率及び消衰係数にはあまり依存しないので、生体中の成分の濃度の変化による反射率の変化は小さい。そのため、生体中の成分の濃度による鼓膜２０２からの反射光の強度の変化が大きくなるようにするために、赤外光源６００が放射する赤外光の強度を強くすることが好ましい。
【０２８８】
赤外光源６００としては、公知のものを特に限定することなく適用することができる。例えば、シリコンカーバイド光源、セラミック光源、赤外ＬＥＤ、量子カスケードレーザ等を用いることができる。
【０２８９】
ハーフミラー６０２は、赤外光を２光束に分割する機能を有する。ハーフミラー６０２の材質としては、例えば、ＺｎＳｅ、ＣａＦ2、Ｓｉ、Ｇｅ等を用いることができる。さらには、赤外線の透過率と反射率を制御する目的で、ハーフミラー６０２に、反射防止膜が形成されていることが好ましい。
【０２９０】
メモリ１１２には、第１の光学フィルタ１２２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データが格納されている。この相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。
【０２９１】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、赤外光源６００から鼓膜に照射された赤外光が鼓膜において反射することにより鼓膜から放射される赤外光を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号とを求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。
【０２９２】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行うことにより、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号及び第２の光学フィルタ１２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。
【０２９３】
また、第１の光学フィルタ１２２が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１２４が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合、第１の光学フィルタ１２２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第１の光学フィルタ３２４が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。
【０２９４】
次に、図３、図５及び図１４を参照しながら本実施の形態における生体情報測定装置の動作について説明する。
【０２９５】
まず、使用者が生体情報測定装置１００の電源スイッチ１０１を押すと、本体１０２内の電源がＯＮとなり、生体情報測定装置１００は測定準備状態となる。
【０２９６】
次に、図１４に示すように、使用者が本体１０２を持って、挿入部１０４を外耳道２０４に挿入する。
【０２９７】
次に、挿入部１０４の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置１００を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置１００の測定開始スイッチ１０３を押すと、実施の形態３と同様に、マイクロコンピュータ１１０が周波数変調器１４５の動作を開始させることにより、音源１４３から第１の音響波及び第２の音響波を発生させる。第１の音響波及び第２の音響波の周波数、発生間隔、強度等は、実施の形態３と同じである。判定の手順については実施の形態３と同様であるため説明を省略する。
【０２９８】
マイクロコンピュータ１１０により、挿入部１０４が鼓膜２０２の方向を向いていると判定された場合、マイクロコンピュータ１１０は、赤外光源６００の電源を作動させる。これにより、赤外光源６００から鼓膜２０２に照射された赤外光が鼓膜２０２において反射することにより鼓膜２０２から放射された赤外光が測定される。
【０２９９】
マイクロコンピュータ１１０は、タイマー１５６からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、赤外光源６００を制御して、赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１１０はディスプレイ１１４やブザー１５８を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１４に表示したり、ブザー１５８を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、導波管１０４を耳孔２００の外に取り出す。
【０３００】
マイクロコンピュータ１１０は、メモリ１１２から、第１の光学フィルタ１２２を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１２４を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出し、この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１３８から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１４に表示される。
【０３０１】
本実施の形態によれば、第１の反射波の強度を第１の閾値と比較し、第２の反射波の強度を第２の閾値と比較することにより、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４がどの方向に向いているかを確認することができる。また、耳孔２００内に挿入された挿入部１０４の端面が鼓膜２０２の方向を向いている状態で測定することができるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０３０２】
本発明は、非侵襲的な生体情報の測定、例えば、血液を採取することなくグルコース濃度（血糖値）、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度、タンパク質濃度等の生体中に含まれる化学成分の濃度や、体温等を測定する際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０３０３】
【図１】実施の形態１にかかる生体情報測定装置の外観を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１にかかる生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図３】生体情報測定装置の光学フィルタホイールを示す斜視図である。
【図４】鼓膜における音響波の反射率の周波数特性を示す図である。
【図５】実施の形態２に係る生体情報測定装置の外観を示す斜視図である。
【図６】実施の形態２に係る生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図７】実施の形態３に係る生体情報測定装置の構成を示す図である。
【図８】実施の形態６に係る生体情報測定システムの外観を示す斜視図である。
【図９】生体情報測定システムの測定部内部及び本体部内部の構成を示す図である。
【図１０】測定部内部の構成を示す一部破断面図である。
【図１１】図１０におけるＡ−Ａ断面図である。
【図１２】図１０におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）はカム部を設けた側から見たカムギア部の一例を示す平面図である。
【図１４】実施の形態７に係る生体成分濃度測定装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０３０４】
１００  生体情報測定装置
１０２  本体
１０４  挿入部
１０５  導光管
１０６  光学フィルタホイール
１０８  赤外線検出器
１１０  マイクロコンピュータ
１１２  メモリ
１１４  ディスプレイ
１１６  電源
１１８  チョッパー
１２６  検出領域
１３０  前置増幅器
１３２  帯域フィルタ
１３４  同期復調器
１３６  ローパスフィルタ
１３８  Ａ／Ｄコンバータ
１３９  Ｄ／Ａコンバータ
１４１  第１の導音管
１４３  音源
１５２  音響波出力部
２００  耳孔
２０２  鼓膜
２０４  外耳道
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【国際調査報告】
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