(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に対して検査光を照射する光源部と、
前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、
前記集光された出力光を受光する受光部と
を備え、
前記光源部は、前記集光部に対して前記受光部と同じ側に設けられ、前記受光部に対応して配置され、
前記集光部は、前記光源部が照射する前記検査光を前記生体に向けて拡散させる光拡散部としても機能し、
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記検査光を拡散し前記出力光を集光するように分割され、
前記光源部と前記受光部とは、前記サブ領域ごとに設けられ、前記各サブ領域について、前記検査光の照射と前記出力光の受光とを択一的に実行する、生体計測装置。
【請求項２】
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記出力光を集光するように分割され、
前記受光部は、前記各サブ領域で集光された前記出力光を個別に受光する、請求項１に記載の生体計測装置。
【請求項３】
前記受光部は、前記分割された集光部によってそれぞれ集光された前記出力光を時分割で受光する、請求項２に記載の生体計測装置。
【請求項４】
前記集光部に入射する光の指向性を制御する光学部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体計測装置。
【請求項５】
計測対象の体内物質の前記生体の表面からの深さに対応した被写界深度を有する複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイをさらに備え、
前記集光部に入射する前記出力光は前記レンズアレイによって導光される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体計測装置。
【請求項６】
前記生体を挿入可能な環状の筐体をさらに備え、
前記集光部は、前記筐体の内周面に沿って配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体計測装置。
【請求項７】
前記集光部としてマイクロプリズムアレイが用いられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体計測装置。
【請求項８】
生体に対して検査光を照射する光源部によって、前記検査光を照射することと、
前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて前記領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部によって、前記出力光を空間積分的に集光することと、
前記集光された出力光を受光する受光部によって、前記出力光を受光することと
を含み、
前記光源部は、前記集光部に対して前記受光部と同じ側に設けられ、前記受光部に対応して配置され、
前記集光部は、前記光源部が照射する前記検査光を前記生体に向けて拡散させる光拡散部としても機能し、
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記検査光を拡散し前記出力光を集光するように分割され、
前記光源部と前記受光部とは、前記サブ領域ごとに設けられ、
前記光源部と前記受光部とによって、前記各サブ領域について、前記検査光の照射と前記出力光の受光とが択一的に実行される、生体計測方法。
【請求項９】
生体に対して検査光を照射する光源部と、前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、前記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
前記光源部を制御する機能と、
前記受光部を制御する機能と
を実現させ、
前記光源部は、前記集光部に対して前記受光部と同じ側に設けられ、前記受光部に対応して配置され、
前記集光部は、前記光源部が照射する前記検査光を前記生体に向けて拡散させる光拡散部としても機能し、
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記検査光を拡散し前記出力光を集光するように分割され、
前記光源部と前記受光部とは、前記サブ領域ごとに設けられ、
前記光源部と前記受光部とが制御されることにより、前記各サブ領域について、前記検査光の照射と前記出力光の受光とが択一的に実行される、プログラム。
【請求項１０】
生体に対して検査光を照射する光源部と、前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、前記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
前記光源部を制御する機能と、
前記受光部を制御する機能と
を実現させ、
前記光源部は、前記集光部に対して前記受光部と同じ側に設けられ、前記受光部に対応して配置され、
前記集光部は、前記光源部が照射する前記検査光を前記生体に向けて拡散させる光拡散部としても機能し、
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記検査光を拡散し前記出力光を集光するように分割され、
前記光源部と前記受光部とは、前記サブ領域ごとに設けられ、
前記光源部と前記受光部とが制御されることにより、前記各サブ領域について、前記検査光の照射と前記出力光の受光とが択一的に実行される、プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばラマン分光法や近赤外分光法、または蛍光分光法などの分光法を用いて、非侵襲的に生体計測を実施する技術が開発されている。こうした技術は、例えば、皮下組織の物質検査や、動脈からの脈波信号の検出に利用されている。かかる生体計測技術において、例えば皮下に存在する量が微量である物質を計測するような場合、計測の精度を確保するために、生体表面の広い領域で放出される光を集める必要がある。この場合、例えば、生体表面から受光部までの距離を大きくとることによって受光可能な領域を広げたり、特許文献１などに記載されているように大型の受光装置を用いたりすることが一般的であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０２６１４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、生体表面から受光部までの距離を大きくとる場合、計測結果が周辺環境の光の影響を受ける。また、大型の受光装置を用いる場合、装置構成が大がかりになる上に、受光部の配置や形状に制約が生じる。
【０００５】
そこで、本開示では、生体表面の広い領域から受光する分光計測を、より自由に高精度で実現することが可能な、新規かつ改良された生体計測装置、生体計測方法、プログラムおよび記録媒体を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によれば、生体に対して検査光を照射する光源部と、上記生体の表面の領域に対向して配置され、上記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、上記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置が提供される。
【０００７】
また、本開示によれば、生体に対して検査光を照射することと、上記検査光に応じて上記生体の表面の領域から放出される出力光を空間積分的に集光することと、上記集光された出力光を受光することとを含む生体計測方法が提供される。
【０００８】
また、本開示によれば、生体に対して検査光を照射する光源部と、上記生体の表面の領域に対向して配置され、上記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、上記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に含まれるコンピュータに、上記光源部を制御する機能と、上記受光部を制御する機能とを実現させるためのプログラムが提供される。
【０００９】
また、本開示によれば、生体に対して検査光を照射する光源部と、上記生体の表面の領域に対向して配置され、上記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、上記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に含まれるコンピュータに、上記光源部を制御する機能と、上記受光部を制御する機能とを実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
【００１０】
また、本開示によれば、生体に対して検査光を照射する光源部と、上記生体の表面の領域に対向して配置され、上記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、上記集光された出力光を受光する受光部とを含み、上記集光部は、上記領域を分割した複数のサブ領域ごとに上記出力光を集光するように分割され、上記受光部は、上記分割された集光部によってそれぞれ集光された上記出力光を時分割で受光する生体計測装置が提供される。
【００１１】
上記のような本開示の構成によれば、生体表面の所定の領域から放出された出力光が、集光部によって空間積分的に集光されて、受光部によって受光される。それゆえ、生体表面の広い領域から受光することが可能でありながら、例えば生体表面から受光部までの距離を大きくとったり、受光部を大型化したりしなくてよい。また、集光部は、受光部に比べて柔軟な素材で構成されうるため、生体計測装置の配置や形状を自由に設定することも容易である。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本開示によれば、生体表面の広い領域から受光する分光計測を、より自由に高精度で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の実施形態の関連技術に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図２】本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図３】本開示の第１の実施形態においてマイクロプリズムアレイを分割する例を示す図である。
【図４】本開示の第１の実施形態においてさらに光源部を分割する例を示す図である。
【図５】本開示の第１の実施形態において受光部にラインセンサを用いる例を示す図である。
【図６】本開示の第２の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図７】本開示の第３の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図８】マイクロレンズアレイの被写界深度について説明するための図である。
【図９】本開示の第４の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図１０】本開示の第４の実施形態において領域を分割する例を示す図である。
【図１１】図１０の例における受光と照射との切替の例を示す図である。
【図１２】本開示の第５の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図１３】本開示の第６の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【図１４】情報処理装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１５】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．関連技術の説明
２．本開示の実施形態
２−１．第１の実施形態
２−２．第２の実施形態
２−３．第３の実施形態
２−４．第４の実施形態
２−５．第５の実施形態
２−６．第６の実施形態
３．補足
【００１６】
（１．関連技術の説明）
まず、図１を参照して、本開示の実施形態に関連する技術について説明する。図１は、本開示の実施形態の関連技術に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【００１７】
図１を参照すると、生体計測装置１０は、光源部１１と、受光部１３と、解析部１４とを含む。生体計測装置１０は、分光法を用いて生体計測を実行する生体計測装置である。光源部１１は、生体Ｂの表面の計測対象部分に向けて検査光Ｌ１を照射する。生体Ｂに入射した検査光Ｌ１に応じて、生体Ｂから出力光Ｌ２が放出される。受光部１３は、出力光Ｌ２を受光する。解析部１４は、受光部１３が受光した出力光Ｌ２を解析する。
【００１８】
上記の生体計測装置１０では、受光部１３が生体Ｂの表面の広い範囲から出力光Ｌ２を受光できるように、受光部１３と生体Ｂとの間にはある程度の距離が設定されている。それゆえ、計測結果が周辺環境の光の影響を受ける可能性がある。
【００１９】
また、生体Ｂの表面の広い範囲から出力光Ｌ２を受光するための別の例として、大型の受光装置を受光部として用いてもよい。しかしながら、この場合、装置構成が大がかりになる上に、受光部の配置や形状に制約が生じる。また、大型の受光装置は、一般に高価である。
【００２０】
以下、本開示の実施形態のいくつかについて説明する。これらの実施形態の利点の一部は、上記の関連技術に係る生体計測装置と比較することによって、より容易に理解されるであろう。
【００２１】
（２．本開示の実施形態）
（２−１．第１の実施形態）
まず、図２〜図５を参照して、本開示の第１の実施形態について説明する。図２は、本開示の第１の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。図３は、本開示の第１の実施形態において領域を分割する例を示す図である。図４は、本開示の第１の実施形態において領域をさらに分割する例を示す図である。図５は、本開示の第１の実施形態において受光部にラインセンサを用いる例を示す図である。
【００２２】
図２を参照すると、生体計測装置１００は、光源部１１０と、遮光体１１２と、フィルタ１１４と、マイクロプリズムアレイ１２０と、受光部１３０と、解析部１４０と、制御部１５０とを含む。生体計測装置１００は、分光法を用いて生体計測を実行する生体計測装置である。
【００２３】
光源部１１０は、生体Ｂに対して検査光Ｌ１を照射する。ここで、検査光Ｌ１は、例えば、生体Ｂの体内物質を励起状態にして、出力光Ｌ２として蛍光を放出させるための励起光である。この場合、検査光Ｌ１としては、例えば近紫外線や短波長の可視光線が用いられるが、これには限られず、体内物質を励起状態にすることが可能な光であれば任意の波長の光を用いることが可能である。また、検査光Ｌ１は、生体Ｂの内部で散乱および吸収されて出力光Ｌ２として放出される近赤外光などの光であってもよい。光源部１１０としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や小型のレーザなどが用いられる。
【００２４】
マイクロプリズムアレイ１２０は、生体Ｂの表面の領域Ｒに対向して配置され、検査光Ｌ１に応じて領域Ｒから放出される出力光Ｌ２を空間積分的に集光する集光部である。ここで、空間積分的な集光とは、領域Ｒから放出される出力光Ｌ２を、反射させたり屈折させたりすることで領域Ｒよりも小さい領域に集約することである。図示された例において、マイクロプリズムアレイ１２０は、断面方向について、領域Ｒから放出される出力光Ｌ２を１点に集約して受光部１３０に導光する。別の例として、マイクロプリズムアレイ１２０は、断面方向について、出力光Ｌ２を複数の点に集約して受光部１３０に導光してもよい。
【００２５】
受光部１３０は、マイクロプリズムアレイ１２０によって集光された出力光Ｌ２を受光する。受光部１３０は、光検出器（ＰＤ：Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などを用いて受光した出力光Ｌ２を電気信号に変換し、解析部１４０に提供する。ここで、受光部１３０は、例えば２次元分光器を含み、波長軸と視野軸とを有する２次元画像として出力光Ｌ２のデータを取得してもよい。
【００２６】
本実施形態では、上記のように、マイクロプリズムアレイ１２０によって出力光Ｌ２を空間積分的に集光することによって、受光部１３０の受光面積を領域Ｒよりも小さくすることが可能である。それゆえ、例えば領域Ｒが広い場合にも、受光部１３０として大型の受光装置を用いなくてよく、装置構成を簡略化できる。マイクロプリズムアレイ１２０は、例えば樹脂などの軽量かつ柔軟な素材で形成されうるため、配置や形状の自由度が高い。また、生体Ｂの表面とマイクロプリズムアレイ１２０との間、およびマイクロプリズムアレイ１２０と受光部１３０との間は、いずれも近接または密着させることが可能であるため、計測結果への周辺環境の光の影響を低減することができる。
【００２７】
遮光体１１２は、光源部１１０とマイクロプリズムアレイ１２０との間に配置される。遮光体１１２は、例えば、光源部１１０から照射された検査光Ｌ１が、直接、または生体Ｂの表面で反射してマイクロプリズムアレイ１２０側に入射することを防ぐ。これによって、受光部１３０によって受光されて出力光Ｌ２の解析結果に影響を及ぼす検査光Ｌ１が減少し、Ｓ／Ｎ（Signal/Noise）比が向上する結果、出力光Ｌ２の解析の精度を向上させることができる。
【００２８】
フィルタ１１４は、生体Ｂとマイクロプリズムアレイ１２０との間に配置される光学フィルタである。フィルタ１１４は、例えば、検査光Ｌ１の波長と出力光Ｌ２の波長とが異なる場合に設けられる、検査光Ｌ１の波長の光は通過させずに出力光Ｌ２の波長の光を通過させる狭帯域のバンドパスフィルタである。この場合、例えば、生体Ｂの内部で散乱した検査光Ｌ１がマイクロプリズムアレイ１２０に到達するのを防ぐことが可能である。これによって、遮光体１１２の場合と同様に、出力光Ｌ２の解析の精度を向上させることができる。
【００２９】
解析部１４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などを有するコンピュータによって実現される。解析部１４０は、受光部１３０から取得した出力光Ｌ２のデータを解析する。一例として、解析部１４０は、蛍光である出力光Ｌ２のスペクトルや強度を解析する。これによって、蛍光を放出した生体Ｂの体内物質を定量化することが可能である。なお、解析部１４０は、生体計測装置１００の一部であってもよいし、また生体計測装置１００に接続される外部機器であってもよい。また、受光部１３０によって生成される出力光Ｌ２のデータがリムーバブルの記憶媒体に格納され、この記憶媒体が生体計測装置１００から取り外されて解析部１４０を有する他の装置に接続されることで、出力光Ｌ２のデータが解析されてもよい。
【００３０】
制御部１５０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを有するコンピュータによって実現される。制御部１５０は、上記の生体計測装置１００の各部の動作を制御する。例えば、制御部１５０は、上記の光源部１１０および受光部１３０の動作を制御する。
【００３１】
図３には、本実施形態において領域Ｒを分割する例が示されている。図３は、図２に示されるマイクロプリズムアレイ１２０および受光部１３０を図の上方から見た平面図にあたる。図では、領域Ｒが分割されたサブ領域Ｒ１〜Ｒ３と、サブ領域Ｒ１〜Ｒ３に対応して分割されたマイクロプリズムアレイ１２０のセグメント１２０ａ〜１２０ｃと、セグメント１２０ａ〜１２０ｃによってそれぞれ集光された出力光Ｌ２を個別に受光する受光部１３０ａ〜１３０ｃとが示されている。
【００３２】
ここで、例えば、受光部１３０ａ〜１３０ｃは、択一的に出力光Ｌ２を受光することによって、サブ領域Ｒ１〜Ｒ３でそれぞれ集光された出力光Ｌ２を個別に受光することができる。受光部１３０ａ〜１３０ｃは、時系列で順次出力光Ｌ２を受光してもよい。なお、マイクロプリズムアレイ１２０は、例えばセグメント１２０ａ〜１２０ｃに物理的に分割されている。この場合、セグメント１２０ａ〜１２０ｃの境界には、隣接するセグメントからの光の漏れを防ぐための遮光体が設けられていてもよい。また、マイクロプリズムアレイ１２０は、機能的に分割されてセグメント１２０ａ〜１２０ｃとして用いられてもよい。
【００３３】
一方、図４には、図３の例において、領域Ｒをさらに分割する例が示されている。ここで、図３の例において領域Ｒがサブ領域Ｒ１〜Ｒ３に分割された方向を第１の方向とすると、図４の例では、第１の方向とは異なる第２の方向に、領域Ｒがさらに分割される。より具体的には、図４の例において、領域Ｒは、第１の方向とこれに直交する第２の方向とにそれぞれ分割され、マトリクス状のサブ領域Ｒ１１〜Ｒ３３が形成される。ここで、サブ領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３は、図３の例のサブ領域Ｒ１に対応し、サブ領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３は、同じくサブ領域Ｒ２に対応し、サブ領域Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３は、同じくサブ領域Ｒ３に対応する。
【００３４】
ここで、図示された例において、領域Ｒの第２の方向での分割は、領域Ｒを第２の方向に分割した複数のサブ照射領域を設定し、各サブ照射領域に対応する光源部１１０ａ〜１１０ｃを配置することによって実現される。光源部１１０ａに対応するサブ照射領域は、サブ領域Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１からなる領域であり、光源部１１０ｂに対応するサブ照射領域は、サブ領域Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２からなる領域であり、光源部１１０ｃに対応するサブ照射領域は、Ｒ１３，Ｒ２３，Ｒ３３からなる領域である。
【００３５】
ここで、例えば、受光部１３０ａ〜１３０ｃは、図３の例と同様に、択一的に出力光Ｌ２を受光する。受光部１３０ａ〜１３０ｃは、時系列で順次出力光Ｌ２を受光してもよい。これによって、サブ領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３からの受光と、サブ領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３からの受光と、サブ領域Ｒ３１，Ｒ３２，Ｒ３３からの受光とが切り替えられる。
【００３６】
さらに、光源部１１０ａ〜１１０ｃは、択一的に検査光Ｌ１を照射する。光源部１１０ａ〜１１０ｃは、時系列で順次検査光Ｌ１を照射してもよい。これによって、サブ領域Ｒ１１，Ｒ２１，Ｒ３１への照射と、サブ領域Ｒ１２，Ｒ２２，Ｒ３２への照射と、Ｒ１３，Ｒ２３，Ｒ３３への照射とが切り替えられる。
【００３７】
このように、受光部１３０の受光と光源部１１０の照射との切り替えを組み合わせることによって、サブ領域Ｒ１１〜Ｒ３３のうちの任意の領域について、検査光Ｌ１を照射して出力光Ｌ２を受光することが可能である。
【００３８】
上記のように、領域を分割して局所的に出力光Ｌ２を集光する構成は、例えば、手首（橈骨動脈）の脈拍を計測するような場合に有効である。手首の部位は、医師の診断にも利用されていることからもわかるように、脈拍の検査部位としては有効である。しかし、計測部位が橈骨動脈から離れると、検出が困難な程度まで脈波の振幅が小さくなる。ここで、後述するように生体計測装置の環状筐体にマイクロプリズムアレイを配置し、上記の例のように手首の周りの領域を分割して脈波を計測すれば、たとえユーザが操作に習熟していなくても、最適な脈波の波形が得られる部位を自動的に選定することができる。
【００３９】
図５には、本実施形態において、受光部１３０にラインセンサ１３２を用いる例が示されている。図５は、図２に示されるマイクロプリズムアレイ１２０および受光部１３０を、図の上方から見た平面図にあたる。図示された例において、マイクロプリズムアレイ１２０は、領域Ｒを分割したサブ領域のそれぞれについて出力光Ｌ２を集光するセグメント１２０ａ，１２０ｂ，・・・に分割されている。また、マイクロプリズムアレイ１２０は、集光部分１２２と、接続部分１２４とを有する。集光部分１２２は、領域Ｒに対向し、出力光Ｌ２を受ける部分である。接続部分１２４は、集光部分１２２で集光された出力光Ｌ２を、ラインセンサ１３２まで導光する部分である。受光部１３０にラインセンサ１３２を用いることによって、例えば、生体計測装置１００を小型化できる。
【００４０】
なお、上記のそれぞれの例における領域Ｒの分割の数は一例であり、領域Ｒは、第１の方向、第２の方向ともに、任意の数に分割されうる。
【００４１】
（２−２．第２の実施形態）
次に、図６を参照して、本開示の第２の実施形態について説明する。図６は、本開示の第２の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【００４２】
図６を参照すると、生体計測装置２００は、光源部１１０と、遮光体１１２と、マイクロプリズムアレイ１２０と、集光部遮光体２２６と、受光部１３０と、解析部１４０と、制御部１５０とを含む。なお、上記の構成要素のうち、集光部遮光体２２６以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
【００４３】
集光部遮光体２２６は、マイクロプリズムアレイ１２０に入射する光の指向性を限定するための光学部材である。集光部遮光体２２６は、例えば、生体Ｂに対して垂直な方向の出力光Ｌ２を選択的に通過させて受光部１３０に入射させる。これによって、例えば、光源部１１０から漏出した検査光Ｌ１がマイクロプリズムアレイ１２０への入射光に混入することを防ぐことができる。
【００４４】
本実施形態のように、マイクロプリズムアレイ１２０に入射する出力光Ｌ２の指向性を限定する光学部材を設けることによって、例えば蛍光分光法を用いる場合であれば、計測対象の体内物質以外の部分で散乱した励起光や、計測対象ではない体内物質によって放出された蛍光が、計測対象の出力光Ｌ２に混入することを防ぎ、出力光Ｌ２を用いた計測の精度を向上させることができる。
【００４５】
（２−３．第３の実施形態）
次に、図７および図８を参照して、本開示の第３の実施形態について説明する。図７は、本開示の第３の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。図８は、マイクロレンズアレイの被写界深度について説明するための図である。
【００４６】
図７を参照すると、生体計測装置３００は、光源部１１０と、遮光体１１２と、マイクロプリズムアレイ１２０と、集光部遮光体２２６と、マイクロレンズアレイ３２８と、受光部１３０と、解析部１４０と、制御部１５０とを含む。なお、上記の構成要素のうち、マイクロレンズアレイ３２８以外については、上記の第２の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。
【００４７】
マイクロレンズアレイ３２８は、所定の被写界深度を有する複数の小さな受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイであり、マイクロプリズムアレイ１２０に入射する出力光Ｌ２を導光する。図８に示されるように、マイクロレンズアレイ３２８の被写界深度ｄは、例えば計測対象部位Ｔの生体Ｂの表面からの深さに対応している。計測対象部位Ｔが生体Ｂの真皮層にある場合、被写界深度ｄは生体Ｂの表面からの距離が１ｍｍ程度の範囲に設定されうる。これによって、マイクロプリズムアレイ１２０に入射する出力光Ｌ２が放出される生体Ｂの部位を限定し、出力光Ｌ２を用いた計測の精度を向上させることができる。
【００４８】
（２−４．第４の実施形態）
次に、図９〜図１１を参照して、本開示の第４の実施形態について説明する。図９は、本開示の第４の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。図１０は、本開示の第４の実施形態において領域を分割する例を示す図である。図１１は、図１０の例における受光と照射との切替の例を示す図である。
【００４９】
図９を参照すると、生体計測装置４００は、光源部４１０と、マイクロプリズムアレイ１２０と、受光部１３０と、解析部１４０と、制御部１５０とを含む。なお、上記の構成要素のうち、光源部４１０以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、これらの構成要素は、上記の第２または第３の実施形態と同様の構成とすることも可能である。
【００５０】
光源部４１０は、上記の第１の実施形態の光源部１１０と同様の光源部であるが、受光部１３０に対応して配置される点が光源部１１０とは異なる。つまり、光源部４１０は、マイクロプリズムアレイ１２０に対して受光部１３０と同じ側に設けられ、照射した検査光Ｌ１を、マイクロプリズムアレイ１２０を用いて生体Ｂに向けて拡散させる。つまり、本実施形態では、マイクロプリズムアレイ１２０が、集光部であるとともに光拡散部としても機能する。かかる構成によれば、光源部４１０と受光部１３０とを集約して配置することによって、装置構成をより簡略化できる。
【００５１】
図１０には、本実施形態において、上記の図３と同様に領域Ｒを分割する例が示されている。この例では、サブ領域Ｒ１〜Ｒ３で集光された出力光Ｌ２を個別に受光する受光部１３０ａ〜１３０ｃとともに、サブ領域Ｒ１〜Ｒ３に個別に検査光Ｌ１を照射する光源部４１０ａ〜４１０ｃが設けられる。つまり、この例において、マイクロプリズムアレイ１２０は、領域Ｒを分割したサブ領域Ｒ１〜Ｒ３ごとに、検査光Ｌ１を拡散し出力光Ｌ２を集光するように分割されている。互いに対応する光源部４１０と受光部１３０とは、以下の例のように、検査光Ｌ１の照射と出力光Ｌ２の受光とを択一的に実行する。
【００５２】
図１１には、図９および図１０に示すような生体計測装置４００を用いて、生体Ｂの計測対象部位Ｔを順次変化させながら計測を実行する例が示されている。図示された例では、分割されたマイクロプリズムアレイ１２０の各セグメントから、１つの受光セグメントと、その両隣の２つの照射セグメントとが選択される。かかる受光セグメントおよび照射セグメントを、時刻ｔの進行とともに順次移動させることで、計測対象部位Ｔを順次変化させることができる。
【００５３】
なお、ここで、受光セグメントは、照射セグメントから照射された検査光Ｌ１に応じて生体Ｂから放出される出力光Ｌ２を集光することが可能なサブ領域に対応するセグメントである。それゆえ、上記の例のように、受光セグメントの両隣を照射セグメントにすることが必ずしも適切であるとは限らない。例えば、計測対象部位Ｔの生体Ｂの表面からの深度が大きくなるほど、検査光Ｌ１の照射位置と出力光Ｌ２の射出位置とは離れる。従って、計測対象部位Ｔの生体Ｂの表面からの深度に応じて、受光セグメントと照射セグメントとの距離を調整することが適切である。
【００５４】
（２−５．第５の実施形態）
次に、図１２を参照して、本開示の第５の実施形態について説明する。図１２は、本開示の第５の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【００５５】
図１２を参照すると、生体計測装置５００は、光源部１１０と、マイクロプリズムアレイ５２０と、受光部１３０と、筐体５６０とを含む。解析部および制御部は、生体計測装置５００に含まれるが、図示されていない。なお、上記の構成要素のうちマイクロプリズムアレイ５２０および筐体５６０以外については、上記の第１の実施形態と同様の構成とすることが可能であるため、詳細な説明を省略する。また、これらの構成要素は、上記の第２〜第４の実施形態のいずれかと同様の構成とすることも可能である。
【００５６】
筐体５６０は、生体Ｂを挿入することが可能な環状の筐体である。ここで、筐体５６０に挿入される生体Ｂの部位は、例えば腕や指である。従って、本実施形態に係る生体計測装置５００は、例えば腕輪状や指輪状の計測装置でありうる。
【００５７】
マイクロプリズムアレイ５２０は、上記の第１の実施形態のマイクロプリズムアレイ１２０と同様の集光部であるが、筐体５６０の内周面に沿って配置される点がマイクロプリズムアレイ１２０とは異なる。マイクロプリズムアレイは、例えば樹脂などで形成されるため、筐体５６０の内周面のような曲面に対応した形状に形成することも容易である。
【００５８】
本実施形態において、生体Ｂは、例えば手首の部分である。この場合、生体計測装置５００は、生体Ｂの内部の動脈Ｖを計測対象としてもよい。生体計測装置５００では、図４に示された例と同様に、マイクロプリズムアレイ５２０を分割してそれぞれに対応する受光部１３０が配置される。また、光源部１１０ａ〜１１０ｃが、マイクロプリズムアレイ５２０の分割方向と直交する方向に領域Ｒを分割したサブ照射領域のそれぞれに対応して配置される。これによって、領域Ｒをマトリクス状に分割した領域のそれぞれについて局所的に出力光Ｌ２を受光することが可能である。従って、上述のように、通常は計測部位の選定が困難な動脈Ｖの脈波の計測でも、最適な波形が得られる部位を自動的に選定することができる。
【００５９】
（２−６．第６の実施形態）
次に、図１３を参照して、本開示の第６の実施形態について説明する。図１３は、本開示の第６の実施形態に係る生体計測装置の構成を示す図である。
【００６０】
図１３を参照すると、生体計測装置６００は、光源部４１０と、マイクロプリズムアレイ５２０と、受光部１３０と、筐体５６０とを含む。解析部および制御部は、生体計測装置６００に含まれているが、図示されていない。生体計測装置６００は、上記の第５の実施形態で説明した生体計測装置５００と類似した構成を有するが、光源部４１０が受光部１３０に対応して配置される点で、生体計測装置５００とは異なる。
【００６１】
生体計測装置６００は、例えば、腕である生体Ｂの皮下にあるグルコースや終末糖化産物（ＡＧＥｓ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｇｌｙｃａｔｉｏｎ  Ｅｎｄ−ｐｒｏｄｕｃｔｓ）などの物質を計測対象Ｔとする。この場合、生体計測装置６００は、生体Ｂの表面の広い範囲について、検査光Ｌ１として励起光を照射し、出力光Ｌ２として蛍光を受光する。これによって、例えば、生体Ｂの表面の体毛やアザ、ホクロ、または体内の動脈および静脈の血管などの影響で生じる計測上の特異点の影響を軽減し、計測の感度と安定性とを改善することができる。
【００６２】
（３．補足）
以上、本開示の実施形態について説明した。本開示の実施形態に係る生体計測装置では、例えば図１に示した関連技術による生体計測装置のように生体表面と受光部との間に距離をとることなく、また大型の受光装置を用いることもなく、生体表面の広い領域から出力光を受光することが可能である。これによって、例えば、皮下物質の計測において、広い領域からの集光によって体毛やアザ、ホクロ、または血管などの影響で生じる特異点の影響を軽減した計測を、より自由に高精度で実現することができる。
【００６３】
また、本開示のある実施形態では、集光部を分割し、付加的に光源部を分散させることによって、計測対象の領域を分割して局所的に出力光を受光することができる。これによって、例えば腕での脈波の計測など、計測に適した部位が局所的な計測でも、容易に計測に適した部位を検出することができる。
【００６４】
また、本開示のある実施形態では、マイクロプリズムアレイを集光部として用いることによって、計測装置全体の形状をフラットにすることができる。また、腕輪状や指輪状などの計測装置において、曲面から出力光を集光することも容易になる。なお、集光部として用いられるのはマイクロプリズムアレイには限られず、例えば光ファイバーやホログラムレンズが同様に用いられてもよい。
【００６５】
（ハードウェア構成）
次に、図１４を参照しながら、本開示の実施形態に係る生体計測装置を実現可能な情報処理装置９００のハードウェア構成について、詳細に説明する。図１４は、本開示の実施形態に係る情報処理装置９００のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【００６６】
情報処理装置９００は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、を備える。また、情報処理装置９００は、更に、ホストバス９０７、ブリッジ９０９、外部バス９１１、インターフェース９１３、センサ９１４、入力装置９１５、出力装置９１７、ストレージ装置９１９、ドライブ９２１、接続ポート９２３および通信装置９２５を備える。
【００６７】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、情報処理装置９００内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや、プログラムの実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【００６８】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【００６９】
センサ９１４は、例えば、ユーザに固有の生体情報、または、かかる生体情報を取得するために用いられる各種情報を検出する検出手段である。このセンサ９１４として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）等の各種の撮像素子を挙げることができる。また、センサ９１４は、生体部位を撮像するために用いられるレンズ等の光学系や光源等を更に有していてもよい。また、センサ９１４は、音声等を取得するためのマイクロフォン等であってもよい。なお、センサ９１４は、上述のもの以外にも、温度計、照度計、湿度計、速度計、加速度計などの様々な測定機器を備えていてもよい。
【００７０】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段であってもよいし、情報処理装置９００の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。情報処理装置９００のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、情報処理装置９００に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【００７１】
出力装置９１７は、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。このような装置として、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなどがある。出力装置９１７は、例えば、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、情報処理装置９００が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【００７２】
ストレージ装置９１９は、情報処理装置９００の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置である。ストレージ装置９１９は、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種データなどを格納する。
【００７３】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、情報処理装置９００に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、フラッシュメモリ、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等であってもよい。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【００７４】
接続ポート９２３は、機器を情報処理装置９００に直接接続するためのポートである。接続ポート９２３の一例として、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。接続ポート９２３の別の例として、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等がある。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、情報処理装置９００は、外部接続機器９２９から直接各種データを取得したり、外部接続機器９２９に各種データを提供したりする。
【００７５】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード等である。また、通信装置９２５は、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等であってもよい。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【００７６】
以上、本開示の実施形態に係る情報処理装置９００の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【００７７】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７８】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）生体に対して検査光を照射する光源部と、
前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、
前記集光された出力光を受光する受光部と
を備える生体計測装置。
（２）前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記出力光を集光するように分割され、
前記受光部は、前記各サブ領域で集光された前記出力光を個別に受光する、前記（１）に記載の生体計測装置。
（３）前記受光部は、前記分割された集光部によってそれぞれ集光された前記出力光を時分割で受光する、前記（２）に記載の生体計測装置。
（４）前記集光部は、第１の方向に分割され、
前記光源部は、前記領域を前記第１の方向とは異なる第２の方向に分割した複数のサブ照射領域のそれぞれに対応して配置される、前記（２）または（３）に記載の生体計測装置。
（５）前記光源部は、前記各サブ照射領域について時分割で前記検査光を照射する、前記（４）に記載の生体計測装置。
（６）前記光源部は、前記受光部に対応して配置され、
前記集光部は、前記光源部が照射する前記検査光を前記生体に向けて拡散させる光拡散部としても機能する、前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（７）前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記検査光を拡散し前記出力光を集光するように分割され、
前記光源部と前記受光部とは、前記各サブ領域について、前記検査光の照射と前記出力光の受光とを択一的に実行する、前記（６）に記載の生体計測装置。
（８）前記集光部に入射する光の指向性を制御する光学部材をさらに備える、前記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（９）計測対象の体内物質の前記生体の表面からの深さに対応した被写界深度を有する複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイをさらに備え、
前記集光部に入射する前記出力光は前記レンズアレイによって導光される、前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（１０）前記生体を挿入可能な環状の筐体をさらに備え、
前記集光部は、前記筐体の内周面に沿って配置される、前記（１）〜（９）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（１１）前記集光部としてマイクロプリズムアレイが用いられる、前記（１）〜（１０）のいずれか１項に記載の生体計測装置。
（１２）生体に対して検査光を照射することと、
前記検査光に応じて前記生体の表面の領域から放出される出力光を空間積分的に集光することと、
前記集光された出力光を受光することと
を含む生体計測方法。
（１３）生体に対して検査光を照射する光源部と、前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、前記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
前記光源部を制御する機能と、
前記受光部を制御する機能と
を実現させるためのプログラム。
（１４）生体に対して検査光を照射する光源部と、前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、前記集光された出力光を受光する受光部とを含む生体計測装置に備えられるコンピュータに、
前記光源部を制御する機能と、
前記受光部を制御する機能と
を実現させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
（１５）生体に対して検査光を照射する光源部と、
前記生体の表面の領域に対向して配置され、前記検査光に応じて該領域から放出される出力光を空間積分的に集光する集光部と、
前記集光された出力光を受光する受光部と
を備え、
前記集光部は、前記領域を分割した複数のサブ領域ごとに前記出力光を集光するように分割され、
前記受光部は、前記分割された集光部によってそれぞれ集光された前記出力光を時分割で受光する生体計測装置。
【符号の説明】
【００７９】
１００    生体計測装置
１１０    光源部
１２０    マイクロプリズムアレイ（集光部）
１３０    受光部
１４０    解析部
１５０    制御部
【図１】
0006010898.tif 000002
【図２】
0006010898.tif 000003
【図３】
0006010898.tif 000004
【図４】
0006010898.tif 000005
【図５】
0006010898.tif 000006
【図６】
0006010898.tif 000007
【図７】
0006010898.tif 000008
【図８】
0006010898.tif 000009
【図９】
0006010898.tif 000010
【図１０】
0006010898.tif 000011
【図１１】
0006010898.tif 000012
【図１２】
0006010898.tif 000013
【図１３】
0006010898.tif 000014
【図１４】
0006010898.tif 000015