(57)【要約】      （修正有）【課題】実際の測定時における消費電力を低減することができる生体脈波センサを提供する。【解決手段】被測定領域に外光ＧＫを導入する外光導入部１２と、受光素子１３と、出力部１５とにより、生体脈波センサを構成した。これにより、外部からの光、例えば昼光や蛍光灯の光等の外光を生体に照射する光として利用できるため、最も電力を消費する発光光源を新たに用いなくても良くなり、生体脈波センサを動作させている時の消費電力を低減できる。【選択図】図１
2011251007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に照射された光の反射光もしくは透過光の光量の前記生体の脈動に応じて変動する光量である脈動光量を測定する生体脈波センサであって、
前記脈動光量を測定できるよう前記生体の脈動を反映する被測定領域に外光を導入する外光導入部と、
前記被測定領域に照射された光により生じた前記脈動光量を測定し、前記脈動光量に応じた脈動光量信号を送信する受光素子と、
前記脈動光量信号を外部に出力する出力部と、
を有することを特徴とする生体脈波センサ。
【請求項２】
生体に照射された光の反射光もしくは透過光の光量の前記生体の脈動に応じて変動する光量である脈動光量を測定する生体脈波センサであって、
前記脈動光量を測定できるよう前記生体の脈動を反映する被測定領域に外光を導入する外光導入部と、
前記生体の前記被測定領域に、前記外光導入部から導入される外光を補完するための補助光を照射する発光素子と、
前記被測定領域に照射された光により生じた前記脈動光量を測定し、前記脈動光量に応じた脈動光量信号を送信する受光素子と、
前記脈動光量信号を外部に出力する出力部と、
を有することを特徴とする生体脈波センサ。
【請求項３】
前記受光素子が受光した前記脈動光量に応じた前記脈動光量信号を受信し、前記脈動光量信号が第一の所定の信号値未満である場合に光量不足信号を送信し、前記脈動光量信号が第一の所定の信号値以上である場合に前記出力部に前記脈動光量信号を送信する判断部と、
前記光量不足信号を受信し、前記発光素子の発光光量を増加させるよう前記発光素子を制御する制御部と、
を有することを特徴とする請求項２記載の生体脈波センサ。
【請求項４】
前記受光素子が受光した前記脈動光量に応じた前記脈動光量信号を受信し、前記脈動光量信号が第一の所定の信号値未満である場合に光量不足信号を送信し、前記脈動光量信号が前記第一の所定の信号値以上であって、
前記第一の所定の信号値より大きな第二の所定値以上である場合に、光量過剰信号を送信し、前記第二の所定の信号値未満である場合前記出力部に前記脈動光量信号を送信する判断部と、
前記光量不足信号を受信した場合、前記発光素子の発光光量を増加させるよう前記発光素子を制御し、前記光量過剰信号を受信した場合、前記発光素子が発光している際は前記発光素子の発光光量を低減させ、前記発光素子が発光していない際は前記出力部に前記脈動光量信号を送信させる脈動光量送信信号を前記判断部に送信する制御部と、を有することを特徴とする請求項２記載の生体脈波センサ。
【請求項５】
前記外光導入部の外光を取り込む入口である外光導入入口の近傍に照射される外光である近傍外光を前記外光導入部に導入するための近傍外光導入部材を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかの項に記載の生体脈波センサ。
【請求項６】
前記脈動光量信号の所定の周波数以上の周波数帯域を選択的に減衰させるフィルタを有することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかの項に記載の生体脈波センサ。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかの項に記載の生体脈波センサと、
前記生体脈波センサを作動させるための電力を前記生体脈波センサに供給する電源部と、前記出力部から送信された前記脈動光量信号を脈波または脈拍の少なくとも一方である脈波データに変換する変換部と、
前記脈波データを表示する表示部と、
前記脈波データまたは前記脈動光量信号を記録する記録部と、
を有する生体脈波センサ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定する測定部位（耳、手首、指先等）に光を照射し、測定部位からの反射光または透過光により、脈波を検出する生体脈波センサ及び生体脈波測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、脈波や脈拍数などの脈波情報を検出、表示可能な脈波計測装置が知られている。特許文献１では、図１３に示すように、脈波計測装置のセンサユニット（脈波信号検出部）７００は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などで構成された発光部７３１から測定部位に向けて光を照射する一方、測定部位の血管から反射してきた光または測定部位を透過してきた光をＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などで構成された受光部７３２で受光することにより、血量変化を受光量の変化として検出し、その検出結果に基づいて脈波や脈拍数などを検出できるようになっている。
【０００３】
また、従来技術として、特許文献２では、照度センサを搭載した光電脈波式脈拍測定装置が提案されている。図１４は、光電脈波式脈拍測定装置８００の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、光電脈波式脈拍測定装置８００は、発光部８０３や受光部８０４を備えた脈波センサ８２２内に照度センサ８２５が搭載されていて、測定部位８０２が脈波センサ８２２に近づくと、脈波センサ窓部８２１からの外光が遮られ、照度センサ８２５に入射する外光光量が減少する。そして、照度センサ８２５の制御手段がそれを検知して、脈拍測定動作を開始させるようにしている。逆に、測定部位８０２が脈波センサ８２２から離れると、脈拍測定動作を終了させることもできる。これによって、操作性が良くなると共に、スイッチの切り忘れ等による無駄な電源エネルギーを極力減らせるとしている。
【０００４】
また、特許文献３では、加速度センサを搭載した生体情報測定装置が提案されている。その生体情報測定装置は、センサ、無線通信機能、および電池等の電源を搭載する電子回路を備えたセンサノードを備え、そのセンサノードには、脈拍を測定する脈拍センサを駆動するか否かを判定するための加速度センサが搭載され、体動が少ないときに脈拍センサを駆動するようにしている。これによって、正確な脈拍測定を行うことが可能な状態以外では、脈拍測定を行うことが無いので、消費電力の大きな脈拍センサの駆動を禁止して、無駄な電力消費を回避できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−０７５３１１号公報
【特許文献２】特開２００３−１６９７８０号公報
【特許文献３】特開２００６−３１２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来から知られている脈波などの生体情報測定機器を、被検者の腕や足などに装着して、被検者の生体情報を長期間にわたって検査し、電波などを介して生体情報検査装置本体へ送って検査する生体情報検査装置が良く知られている。その様な場合、生体情報測定機器の電源は、電池駆動となり、特に、その時の消費電力が重用視されている。他に、腕時計等の携帯機器に搭載する場合にも、同様の事が求められている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、測定時は常時発光部が点灯しており、また、特許文献
２および特許文献３では、測定の開始や終了を、新たに設けたセンサにより判断することで、スイッチの切り忘れや誤測定等による無駄な消費電力を低減するものである。したがって、何れの従来技術でも、実際の測定時における消費電力を低減することができないと言う課題があった。また、新たにセンサを設けているので、そのセンサシステムに関わる消費電力も増加し、そのコストも高くなると言う課題もあった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するもので、新たにセンサを設けることなく、生体脈波センサを動作させている時の消費電力を低減できる生体脈波センサ及び生体脈波測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この課題を解決するために、本発明の生体脈波センサは、生体に照射された光の反射光もしくは透過光の光量の前記生体の脈動に応じて変動する光量である脈動光量を測定する生体脈波センサであって、前記脈動光量を測定できるよう前記生体の脈動を反映する被測定領域に外光を導入する外光導入部と、前記被測定領域に照射された光により生じた前記脈動光量を測定し、前記脈動光量に応じた脈動光量信号を送信する受光素子と、前記脈動光量信号を外部に出力する出力部と、を有することを特徴としている。
【００１０】
これによれば、本発明の生体脈波センサは、外光導入部を設けたことにより、外部からの光、例えば昼光や蛍光灯の光等を、生体に照射する光として利用でき、最も電力を消費する計測するための発光光源を新たに用いなくても良くなり、生体脈波センサを動作させている時の消費電力を低減できる。
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の生体脈波センサは、生体に照射された光の反射光もしくは透過光の光量の前記生体の脈動に応じて変動する光量である脈動光量を測定する生体脈波センサであって、前記脈動光量を測定できるよう前記生体の脈動を反映する被測定領域に外光を導入する外光導入部と、前記生体の前記被測定領域に、前記外光導入部から導入される外光を補完するための補助光を照射する発光素子と、前記被測定領域に照射された光により生じた前記脈動光量を測定し、前記脈動光量に応じた脈動光量信号を送信する受光素子と、前記脈動光量信号を外部に出力する出力部と、を有することを特徴としている。
【００１２】
これによれば、本発明の生体脈波センサは、外光導入部を設けたことにより、外部からの光、例えば昼光や蛍光灯の光等を、生体に照射する光として利用でき、最も電力を消費する計測するための発光光源を発光させなくとも測定可能となる。そのため、生体脈波センサを動作させている時の消費電力を低減できる。また、発光素子を補助光として設けたことにより、外部からの光の光量が少なくなっても受光素子への光量を十分に与えられるため、安定した脈動光量の出力が得られるようになる。また、発光素子を外光の補助光として用いるので、発光素子のみによる従来の測定より、低消費電力化が図れる。したがって、本発明の生体脈波センサは、消費電力の低減を図りつつ、安定した脈波測定を行うことができる。
【００１３】
本発明の生体脈波センサは、前記受光素子が受光した前記脈動光量に応じた前記脈動光量信号を受信し、前記脈動光量信号が第一の所定の信号値未満である場合に光量不足信号を送信し、前記脈動光量信号が前記第一の所定の信号値以上である場合に前記出力部に前記脈動光量信号を送信する判断部と、前記光量不足信号を受信し、前記発光素子の発光光量を増加させるよう前記発光素子を制御する制御部と、を有することを特徴としている。
【００１４】
これによれば、判断部及び制御部を設けたことにより、発光素子の駆動電力を制御して、発光素子の光量を増加させることができるので、外光だけでは安定した脈動光量測定が
できない場合でも、発光素子の発光光を補助光として被測定領域に供給することにより、安定した脈波測定が可能となる。
【００１５】
本発明の生体脈波センサは、前記受光素子が受光した前記脈動光量に応じた前記脈動光量信号を受信し、前記脈動光量信号が第一の所定の信号値未満である場合に光量不足信号を送信し、前記脈動光量信号が前記第一の所定の信号値以上であって、前記第一の所定の信号値より大きな第二の所定値以上である場合に光量過剰信号を送信し、前記第二の所定の信号値未満である場合、前記出力部に前記脈動光量信号を送信する判断部と、前記光量不足信号を受信した場合、前記発光素子の発光光量を増加させるよう前記発光素子を制御し、前記光量過剰信を受信した場合、前記発光素子が発光している際は前記発光素子の発光光量を低減させ、前記発光素子が発光していない際は前記出力部に前記脈動光量信号を送信させる脈動光量送信信号を前記判断部に送信する制御部と、を有することを特徴としている。
【００１６】
これによれば、受光素子の脈動光量信号を判断部で判断することにより、脈動光量が多い場合に発光素子の発光光量を低減させることができるため、発光素子の過剰な発光を抑えることができる様になる。この事により、発光素子の駆動電力を低く抑えて測定することができ、生体脈波センサを動作させている時の消費電力をより低減できる。また、発光素子の駆動電力を制御して、外光を含めた照射光量を安定して供給する事ができるので、安定した脈動光量の出力が得られるようになる。
【００１７】
本発明の生体脈波センサは、前記外光導入部の外光を取り込む入口である外光導入入口の近傍に照射される外光である近傍外光を前記外光導入部に導入するための近傍外光導入部材を有することを特徴としている。
【００１８】
これによれば、近傍外光導入部材を用いたことにより、本来なら導入されない近傍外光を外光導入部に導入できるので、導入される外光の総光量を多くできる。この事により、外光のみの測定の場合は、生体の脈動により多くの照射光が照射され、より安定した測定が可能となり、補助光である発光素子を用いた場合は、発光素子の発光光量を少なくでき、なおいっそう低消費電力化が図れる。
【００１９】
本発明の生体脈波センサは、前記脈動光量信号の所定の周波数以上の周波数帯域を選択的に減衰させるフィルタを有することを特徴としている。
【００２０】
これによれば、フィルタを用いたことにより、蛍光灯を外光の一部として利用した場合の光量の揺らぎに起因する脈動光量信号に重畳されたノイズを除去できる。この事により、代表的な生体である人間の脈動の正確な測定が、外光の揺らぎの影響を受けること無く可能となる。蛍光灯の光量の揺らぎは蛍光灯に供給される電源の周波数である５０Ｈｚないし６０Ｈｚであり、生体の脈動は１Ｈｚ程度であることから、前記所定の周波数として電源の周波数を確実に除去できる程度の周波数、例えば電源の周波数より２Ｈｚ小さい周波数を選択することで、生体の脈動の正確な測定が可能となる。外光のみの測定の場合は、生体の脈動により多くの光が照射され、なおいっそう安定した測定が可能となり、補助光の発光素子を用いた場合は、発光素子の光量を少なくでき、なおいっそう低消費電力化が図れる。また、出力ノイズをカットしているので、波形の誤解析が減り、信頼性のある生体脈波センサを提供できる。
【００２１】
本発明の生体脈波センサを用いた生体脈波測定装置は、前記生体脈波センサと、前記生体脈波センサを作動させるための電力を前記生体脈波センサに供給する電源部と、前記出力部から送信された前記脈動光量信号を脈波または脈拍の少なくとも一方である脈波データに変換する変換部と、前記脈波データを表示する表示部と、前記脈波データまたは前記
脈動光量信号を記録する記録部と、を有することを特徴としている。
【００２２】
これによれば、本発明の生体脈波センサは、従来の測定装置よりも発光素子の消費電力を飛躍的に低減でき、また、発光素子の発光時の発熱量が少ないので、温度変化による特性のドリフトが小さくなり、変換部での脈動光量の補正が不要にできるため、特にバッテリー駆動の生体脈波測定装置に好適に用いることができる。
【発明の効果】
【００２３】
これによれば、本発明の生体脈波センサは、外光導入部を設けたことにより、外部からの光、例えば昼光や蛍光灯の光等を、生体に照射する光として利用でき、最も電力を消費する計測するための発光光源を発光させなくとも測定可能となる。そのため、生体脈波センサを動作させている時の消費電力を低減できる。
【００２４】
また、発光素子を補助光として設けたことにより、外部からの光の光量が少なくなっても受光素子への光量を十分に与えられるため、安定した脈動光量の出力が得られるようになる。
【００２５】
また、発光素子を外光の補助光として用いるので、発光素子のみによる従来の測定より、低消費電力化が図れる。
【００２６】
したがって、本発明の生体脈波センサは、消費電力の低減を図りつつ、安定した脈波測定を行うことができる生体脈波センサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図２】本発明の第２実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図３】本発明の第３実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図４】本発明の第３実施形態の生体脈波センサにおける制御方式を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３実施形態の生体脈波センサの発光素子への印加電圧を変化させたときの、生体脈波センサの出力電圧を示すグラフである。
【図６】本発明の第４実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図７】本発明の第４実施形態の生体脈波センサにおける制御方式を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第５実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図９】本発明の第５実施形態の生体脈波センサに用いられる近傍外光導入部材の他の例を示した構成図である。
【図１０】本発明の第６実施形態の生体脈波センサを説明する構成図である。
【図１１】本発明の第７実施形態で、第３実施形態の生体脈波センサを用いた生体脈波測定装置を説明する図である。
【図１２】本発明の第８実施形態で、第３実施形態の生体脈波センサを用いた生体脈波測定装置を説明する図である。
【図１３】従来例１の脈波計測装置に用いたセンサユニットを指に装着した状態を示す説明図である。
【図１４】従来例２の光電脈波式脈拍測定装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の生体脈波センサ１１を説明する構成図である。生体脈
波センサ１１は、生体３１０の被測定領域３３０に照射するための外光ＧＫを導入する外光導入部１２と、生体３１０の脈動部（例えば動脈や静脈）３５０に照射された照射光４１０の反射光もしくは透過光４６０の脈動光量ＭＫ１を測定する受光素子１３と、受光素子１３によって変換された電気信号である脈動光量信号ＳＭ１を外部に出力する出力部１５と、を備え、外光導入部１２、受光素子１３及び出力部１５は、ケース２１０に組み込まれて構成されている。
【００２９】
外光導入部１２は、合成樹脂製或いは金属製の外装体であるケース２１０に設けられており、ケース２１０の生体３１０の被測定領域３３０側の面と、その反対側である面とを貫通した孔状形状になっている。外光導入部１２は、外光ＧＫを外光導入部１２の孔状形状を介して、生体３１０の被測定領域３３０に照射させる機能を有していれば良く、その外光導入部１２の孔状形状は、円筒形、角形、リング形等、様々な形状であっても良い。また、孔状形状の外光ＧＫが通る内側面は、金属めっき等の反射処理がなされていると、より効果的に外光ＧＫを生体３１０の被測定領域３３０に照射させる事ができる。
【００３０】
受光素子１３は、例えばフォトダイオードの様な光電気変換素子を用い、ケース２１０の生体３１０側に配置され、脈動部３５０に照射された照射光４１０の反射光もしくは透過光４６０の脈動部３５０の脈動に応じて変動した脈動光を受光している。その脈動光の脈動光量ＭＫ１の光量変動は、光の吸収率が肌より血液の方が高い事で、脈動部３５０の脈動に応じて生じている。そして、受光素子１３で測定された脈動光量ＭＫ１は、受光素子１３によって、電気信号である脈動光量信号ＳＭ１に変換され、出力部１５を介して、生体脈波センサ１１外に出力される。出力部１５は、導電性のラウンドや金属端子であるが、コネクタ等であっても良い。
【００３１】
また、外光導入部１２から出た照射光４１０が生体３１０を介さず直接受光素子１３に入らない位置になるように、外光導入部１２と受光素子１３とを隣接させず、少し離して配置させている。その事で、外光導入部１２から出た照射光４１０が漏れ光となり、受光素子１３で測定される脈動光量ＭＫ１のノイズになることを防止している。また、図示はしていないが、漏れ光によるノイズを防止するため、外光導入部１２と受光素子１３の間で、ケース２１０の生体３１０の被測定領域３３０側の面に、例えば、凸状の遮光壁を設けても良い。また、図示はしていないが、生体３１０を挟むようにして受光素子１３を配置し、被測定領域３３０を透過してきた透過光のみの測定を行うような構成であっても良い。
【００３２】
本発明の第１実施形態の生体脈波センサ１１は、生体３１０の脈動部３５０に照射された照射光４１０の反射光もしくは透過光４６０の脈動光量ＭＫ１を受光素子１３で測定し、その脈動部３５０である血管の収縮に応じて変動する脈動光量ＭＫ１の変化を検出することで、脈波または脈拍を検出するようにしている。生体３１０の脈動部３５０に照射する光は、外光導入部１２から導入している。その外光導入部１２を設けたことにより、外部からの光ＡＧＫ、例えば昼光や蛍光灯等を、生体３１０に照射する照射光４１０として利用でき、最も電力を消費する計測するための発光光源を新たに用いなくても良くなり、生体脈波センサ１１を動作させている時の消費電力を低減できる。
［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態の生体脈波センサ２１を説明する構成図である。生体脈波センサ２１は、生体３１０の被測定領域３３０に照射するための外光ＧＫを導入する外光導入部２２と、外光ＧＫを補完するための補助光ＨＫを照射する発光素子２４と、生体３１０の脈動部３５０に照射された照射光４２０の反射光もしくは透過光４７０の脈動光量ＭＫ２を測定する受光素子２３と、受光素子２３によって変換された電気信号である脈動光量信号ＳＭ２を外部に出力する出力部２５と、を備え、外光導入部２２、発光素子２４、受光素子２３及び出力部２５は、ケース２２０に組み込まれて構成されている。第２
実施形態の生体脈波センサ２１は、第１実施形態に対し、外光ＧＫを補完するための補助光ＨＫを照射する発光素子２４を設けている点が異なる。それにより、生体３１０の脈動部３５０に照射された照射光４２０は、外光導入部２２から導入された外光ＧＫと発光素子２４から発光された補助光ＨＫとが合成された合成光である。
【００３３】
発光素子２４は、発光ダイオード等の発光光源を用い、その波長領域は、肌と血管における光の吸収率の差が出やすい赤外領域か緑色領域を用いるのが最も良い。しかし、その波長領域は、受光素子２３の受光できる波長領域であれば良く、赤外領域や緑色領域に限るものでは無い。また、他の構成要素の外光導入部２２，受光素子２３，出力部２５は、第１実施形態と同様の形態である。
【００３４】
また、外光導入部２２と発光素子２４とは隣接させて配置し、外光導入部２２から導入された外光ＧＫと発光素子２４から発光した光を合わせた照射光４２０の照射方向を統一する様にしている。その事により、生体３１０の脈動部３５０に照射された照射光４２０の反射光もしくは透過光４７０の脈動光量ＭＫ２をより多く受光素子２３で受光できるようにしている。また、照射光４２０が生体３１０を介さず直接受光素子２３に入らない位置になるように、外光導入部２２及び発光素子２４と受光素子２３とを隣接させず、少し離して配置させている。その事で、照射光４２０が漏れ光となり、受光素子２３で測定される脈動光量ＭＫ２のノイズになることを防止している。また、図示はしていないが、第１実施形態と同様に、ケース２２０の生体３１０の被測定領域３３０側の面に、例えば、凸状の遮光壁を設けても良い。      
【００３５】
本発明の第２実施形態の生体脈波センサ２１は、生体３１０の脈動部３５０に照射された照射光４２０の反射光もしくは透過光４７０の脈動光量ＭＫ２を受光素子２３で測定し、その血管の収縮に応じて変動する脈動光量ＭＫ２の変化を検出することで、脈波または脈拍を検出するようにしている。生体３１０の脈動部３５０に照射する照射光４２０は、外光導入部２２から導入していて、更に、発光素子２４から照射された補助光ＨＫも加えている。発光素子２４を点灯しない場合、その外光導入部２２を設けたことにより、外部からの光ＡＧＫ、例えば昼光や蛍光灯等を、生体３１０に照射する照射光４２０として利用でき、最も電力を消費する計測するための発光光源を新たに用いなくても良くなり、生体脈波センサ２１を動作させている時の消費電力を低減できる。また、発光素子２４を点灯した場合、発光素子２４を補助光ＨＫとして設けたことにより、外部からの光ＡＧＫの光量が少なくなっても、受光素子２３への脈動光量ＭＫ２を十分に与えられるため、安定した脈動光量信号ＳＭ２の出力が得られるようになる。また、発光素子２４を外光ＧＫの補助光ＨＫの光源として用いるので、発光素子２４のみによる従来の測定より、低消費電力化が図れる。したがって、本発明の生体脈波センサ２１は、消費電力の低減を図りつつ、安定した脈波測定を行うことができる。
［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態の生体脈波センサ３１を説明する構成図である。第３実施形態の生体脈波センサ３１は、第２実施形態に対し、受光素子２３からの脈動光量信号ＳＭ３を受けて、発光素子２４の制御を行うか判断する判断部３６と、判断部３６の判断に基づいて出された信号を受信し、発光素子２４の発光光量を制御する制御部３７を設けている点が異なる。なお、第２実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００３６】
本発明の第３実施形態に係る生体脈波センサ３１の制御方式の一例について、図４に従って説明する。図４は、本発明の第３実施形態の生体脈波センサ３１における制御方式を示すフローチャート１である。
【００３７】
生体脈波センサ３１が起動し、受光素子２３が作動したら、受光素子２３は、生体３１
０の脈動部３５０の脈動に応じて変動する光量である脈動光量ＭＫ３を測定し、その脈動光量ＭＫ３に応じた脈動光量信号ＳＭ３を判断部３６に送信する。そして、その判断部３６では、その受信した脈動光量信号ＳＭ３が、第一の所定の信号値Ｐ１未満である場合に光量不足信号ＳＦ３を制御部３７に送信し、脈動光量信号ＳＭ３が第一の所定の信号値Ｐ１以上である場合に出力部２５に脈動光量信号ＳＭ３を送信する。第一の所定の信号値Ｐ１は、メモリーにあらかじめ格納しておくと良い。或いは、脈動光量信号ＳＭ３の幾つかをサンプリングし、ピーク検出回路で、ピーク値を検出し、脈拍数を算出したときにあらかじめ格納された値と比較して判断し、光量不足信号ＳＦ３を送信しても良い。例えば、あらかじめ格納された値は、人体の脈拍数の場合、３０程度と決める事ができる。
【００３８】
一方、判断部３６からの光量不足信号ＳＦ３を受けた制御部３７は、発光素子２４が点灯していない場合には、発光素子２４を点灯し、発光素子２４が点灯している場合には、発光素子２４の発光光量を増加させるように制御している。そして、発光素子２４の発光光量を増加させた後、再び光量不足信号ＳＦ３を受けた場合には、更に、発光素子２４の発光光量を増加させるようにしている。この事を繰り返し行い、光量不足信号ＳＦ３を受信しなくなったら、発光素子２４の発光光量を一定に保つように制御している。
【００３９】
判断部３６及び制御部３７を設けたことにより、発光素子２４の駆動電力を制御して、発光素子２４の光量を増加させることができるので、外光ＧＫだけでは安定した脈動光量ＭＫ３の測定ができない場合でも、発光素子２４の発光光を補助光ＨＫとして被測定領域３３０に供給する事ができるため、安定した脈動光量ＭＫ３の測定が可能となる。
【００４０】
図５は、本発明の第３実施形態の生体脈波センサ３１の発光素子２４への印加電圧を変化させた時の、生体脈波センサ３１の出力電圧を示す一例のグラフである。グラフの横軸が時間、左縦軸が生体脈波センサ３１の出力電圧、右縦軸が発光素子２４への印加電圧である。図５により、生体脈波センサ３１の脈波測定時の出力電圧が、生体脈波センサ３１の最大出力電圧(１.６ｍＶ)の８０％程度になるまで、発光素子２４への印加電圧を徐々
に増やすことで、生体脈波センサ３１の脈波測定時の脈波出力が徐々に増大し、出力が飽和することなく、かつ振幅が十分に大きくでき、精度よく脈波が検出されていることが分かる。
［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態の生体脈波センサ４１を説明する構成図である。第４実施形態の生体脈波センサ４１は、第３実施形態に対し、発光素子２４の制御を行うか判断する判断部４６と、発光素子２４の発光光量を制御する制御部４７の機能が異なるだけで、構成は同じである。なお、第３実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００４１】
本発明の第４実施形態に係る生体脈波センサ４１の他の制御方式の一例について、図７に従って説明する。図７は、本発明の第４実施形態の生体脈波センサ４１における制御方式を示すフローチャート２である。
【００４２】
生体脈波センサ４１が起動し、受光素子２３が作動したら、受光素子２３は、生体３１０の脈動部３５０の脈動に応じて変動する光量である脈動光量ＭＫ４を測定し、その脈動光量ＭＫ４に応じた脈動光量信号ＳＭ４を判断部４６に送信する。そして、その判断部４６では、その受信した脈動光量信号ＳＭ４が、第一の所定の信号値Ｐ１１未満である場合に光量不足信号ＳＦ４を制御部４７に送信し、脈動光量信号ＳＭ４が第一の所定の信号値Ｐ１１以上である場合に第二の所定の信号値Ｐ１２未満かどうかを判断部４６で判断する。
【００４３】
一方、判断部４６からの光量不足信号ＳＦ４を受けた制御部４７は、発光素子２４が点
灯していない場合には、発光素子２４を点灯し、発光素子２４が点灯している場合には、発光素子２４の発光光量を増加させるように制御している。そして、発光素子２４の発光光量を増加させた後、再び光量不足信号ＳＦ４を受けた場合には、更に、発光素子２４の発光光量を増加させるようにしている。制御部４７は、この事を繰り返し行い、光量不足信号ＳＦ４を受信しなくなったら、発光素子２４の発光光量を一定に保つように制御している。
【００４４】
また、脈動光量信号ＳＭ４が第一の所定の信号値Ｐ１１以上である場合に送信された脈動光量信号ＳＭ４が、第二の所定の信号値Ｐ１２以上である場合に、光量過剰信号ＳＫ４を制御部４７に再び送信し、脈動光量信号ＳＭ４が第二の所定の信号値Ｐ１２未満である場合に出力部２５に脈動光量信号ＳＭ４を送信する。第一の所定の信号値Ｐ１１及び第二の所定の信号値Ｐ１２は、メモリーにあらかじめ格納しておくか、幾つかサンプリングしてから決める様にしても良い。
【００４５】
更に、判断部４６からの光量過剰信号ＳＫ４を受けた制御部４７は、発光素子２４が点灯していない場合には、脈動光量送信信号ＳＳ４を判断部４６に送信し、出力部２５に脈動光量信号ＳＭ４を送信させ、発光素子２４が点灯している場合には、発光素子２４の発光光量を低下させるように制御している。そして、発光素子２４の発光光量を低下させた後、再び光量過剰信号ＳＫ４を受けた場合には、更に、発光素子２４の発光光量を低下させるようにしている。制御部４７は、この事を繰り返し行い、光量過剰信号ＳＫ４を受信しなくなったら、発光素子２４の発光光量を一定に保つように制御している。
【００４６】
また、図６に図示していないが、発光素子２４が点灯していなく、依然として光量過剰信号ＳＫ４を受信した場合には、警告を鳴らす様な機構を設けても良い。場合によっては、外光ＧＫを遮る様な偏光板や液晶等の減光フィルタを外光導入入口２２ａの近傍に設けて、外光ＧＫの光量を調節するようにしても良い。
【００４７】
本発明の第４実施形態の生体脈波センサ４１は、判断部４６及び制御部４７を設けたことにより、受光素子２３の脈動光量信号ＳＭ４を判断し、脈動光量ＭＫ４が多い場合に発光素子２４の発光光量を低減させることができるため、発光素子２４の過剰な発光を抑えることができる様になる。この事により、発光素子２４の駆動電力を低く抑えて測定することができ、生体脈波センサ４１を動作させている時の消費電力を低減できる。また、発光素子２４の駆動電力を制御して、外光ＧＫを含めた照射光量を安定して供給する事ができるので、安定した脈動光量ＭＫ４の出力が得られるようになる。
［第５実施形態］
図８は、本発明の第５実施形態の生体脈波センサ５１を説明する構成図である。第５実施形態の生体脈波センサ５１は、第２実施形態に対し、外光導入入口２２ａの近傍に照射される近傍外光ＧＫＮを外光導入部２２に導入するための近傍外光導入部材４８を設けている点が異なる。なお、第２実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００４８】
近傍外光導入部材４８は、外光導入入口２２ａ側に配置され、近傍外光導入部材４８が無い場合に外光導入部２２に導入されない外光、つまり、外光導入入口２２ａの近傍に照射される近傍外光ＧＫＮを外光導入部２２に導入するためのものである。近傍外光導入部材４８は、外光導入入口２２ａ側の入口孔を覆うようにして配置される場合が多い。図中の近傍外光ＧＫＮや外光ＧＫの光路は、その一部を示している。また、図中の近傍外光ＧＫＮの延長上線の二点鎖線は、近傍外光導入部材４８が無い場合の光の光路の一部を示していて、外光導入部２２に導入されない様子を表している。近傍外光導入部材４８は、ポリカーボネート（ＰＣ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等の透光性の合成樹脂や透光性のガラスなどから作られている。また、近傍外
光導入部材４８を用いた場合と用いない場合をシミュレーションで比較を行った。その結果、合成樹脂性の５ｍｍ直径の半球レンズで、外光導入入口２２ａ側の外光導入部２２の孔を全て覆った場合、約３０倍の集光効果が得られ、照射光４３０の光量増加が見込まれる。
【００４９】
図９の（ａ）、（ｂ）は、本発明の第５実施形態の生体脈波センサ５１に用いられる近傍外光導入部材の他の例を示した構成図である。説明を簡易にするため、生体３１０や発光素子２４等は、省略している。また、指し示している近傍外光ＧＫＮや外光ＧＫの光路の実線及び二点鎖線は、図８と同様の意味を表している。
【００５０】
近傍外光導入部材５８，６８は、図９（ａ）に示す様なフレネルレンズの様な平状形状であったり、図９（ｂ）に示す様な凹状形状等、様々な形状が考えられ、図８の凸状形状のみに限るものではない。また、図９（ａ）に示す様に、近傍外光導入部材５８は、図８と同様に外光導入入口３２ａ側に配置され、近傍外光導入部材５８が無い場合に外光導入部２２に導入されない外光、つまり、外光導入入口３２ａの近傍に照射される近傍外光ＧＫＮを外光導入部３２に導入している。また、図９（ｂ）に示す様に、近傍外光導入部材６８を外光導入入口４２ａから離れた位置に配置し、近傍外光導入部材６８で集光された近傍外光ＧＫＮを、導光部９８等を介することにより、外光導入部４２に導入するようにしても良い。
【００５１】
本発明の第５実施形態の生体脈波センサ５１は、近傍外光導入部材４８（５８，６８）を用いたことにより、本来なら導入されない近傍外光ＧＫＮを外光導入部２２（３２，４２）に導入できるので、導入される外光ＧＫの総量をより多くできる。この事により、外光ＧＫのみの測定の場合は、生体３１０の脈動に、より多くの照射光４３０が照射され、反射光もしくは透過光４８０の脈動光を受光素子２３でより多く受光でき、その脈動光の脈動光量ＭＫ５の安定した測定が可能となる。また、補助光ＨＫである発光素子２４を用いた場合は、発光素子２４の発光光量を少なくでき、なおいっそう低消費電力化が図れる。
［第６実施形態］
図１０は、本発明の第６実施形態の生体脈波センサ６１を説明する構成図である。第６実施形態の生体脈波センサ６１は、第３の実施の形態に対し、脈動光量信号ＳＭ３の所定の周波数Ｆ１以上の周波数帯域を選択的に減衰させるフィルタ５９を設けている点が異なる。第３実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００５２】
フィルタ５９は、蛍光灯を外光ＧＫの一部として利用した場合、蛍光灯に供給される電源の周波数である５０Ｈｚないし６０Ｈｚに起因する蛍光灯の蛍光光量Ｋ６０の揺らぎの影響を除去するためのものである。フィルタ５９は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）やローパスフィルタ（ＬＰＦ）等を用い、生体３１０の脈動が１Ｈｚ程度であることから、所定の周波数Ｆ１として、電源の周波数を確実に除去できる程度の周波数、例えば電源の周波数より２Ｈｚ小さい周波数を選択すること事が望ましい、その事で、生体３１０の脈動の正確な測定が可能となる。
【００５３】
また、図１０では、フィルタ５９を判断部３６の直前に配置しているが、受光素子２３の後であれば、判断部３６の直後でも良いし、場合によっては、生体脈波センサ６１外に設けても良い。しかし、受光素子２３から送信された脈動光量信号ＳＭ３を判断部３６で判断するので、ノイズが入った信号を判断しないようにするため、判断部３６の前に配置するのが最も良い。
【００５４】
本発明の第６実施形態の生体脈波センサ６１は、フィルタ５９を用いたことにより、蛍光灯を外光ＧＫの一部として利用した場合の照射光４２０の光量の揺らぎに起因する脈動
光量信号ＳＭ３に重畳されたノイズを除去できる。このため、代表的な生体である人間の脈動の正確な測定が、外光ＧＫとの揺らぎの影響を受けること無く可能となる。この事により、外光ＧＫのみの測定の場合は、生体３１０の脈動に、より多くの照射光４２０が照射され、反射光もしくは透過光４７０の脈動光を受光素子２３でより多く受光でき、その脈動光の脈動光量ＭＫ３の、なおいっそう安定した測定が可能となる。また、補助光ＨＫの発光素子２４を用いた場合は、発光素子２４の光量を少なくでき、なおいっそう低消費電力化が図れる。また、出力ノイズをカットしているので、波形の誤解析が減り、信頼性のある生体脈波センサ６１を提供できる。
［第７実施形態］
図１１は、本発明の第７実施形態で、第３実施形態の生体脈波センサ３１を用いた生体脈波測定装置１０１を説明する図である。図１１（ａ）は、生体脈波測定装置１０１を生体３１０である手首に装着した図である。また、図１１（ｂ）は、生体脈波測定装置１０１の前面カバーを外した図である。
【００５５】
生体脈波測定装置１０１は、生体脈波センサ３１と、主に生体脈波センサ３１を作動させるための電力を供給する電源部１１０と、出力部２５から送信された脈動光量信号ＳＭ３を脈波または脈拍の少なくとも一方である脈波データＭＨＤに変換する変換部１２０と、脈波データＭＨＤを表示する表示部１３０と、脈波データＭＨＤまたは脈動光量信号ＳＭ３を記録する記録部１４０から構成されている。他に、手首に装着するためのバンド１５３や外装ケース２１１、切替スイッチ１５４、電源スイッチ１５５等も備えている。
【００５６】
図１１に示すように、生体脈波測定装置１０１は、被験者の腕や足などに装着して、被検者の生体情報を長期間にわたって検査する場合に多く用いられる。その様な場合、生体脈波測定装置１０１の電源は、電池駆動となり、特に、その時の消費電力が重用視されている。本発明の生体脈波センサ３１は、生体脈波センサ３１を動作させている時の消費電力を低減できるので、生体脈波測定装置１０１に好適に用いられる。本発明の生体脈波センサ３１を生体脈波測定装置１０１に好適に用いた場合に、発光素子２４を発光させず、外光ＧＫのみで脈動光量ＭＫ３の測定を行った際のシミュレーション比較を行った。その結果、発光素子２４を発光させた場合と比較して、生体脈波測定装置１０１の消費電力を約３０％減らせる事が見込まれる。
［第８実施形態］     
図１２は、本発明の第７実施形態で、第３実施形態の生体脈波センサ３１を用いた生体脈波測定装置１１１を説明する図である。図１２（ａ）は、生体脈波測定装置１１１の片方であって、生体３１０である手首に装着した図である。また、図１２（ｂ）は、生体脈波測定装置１１１のもう片方の図である。手首に装着した片方の生体脈波測定装置１１１は、いわゆる子機１１１Ａで、もう片方の生体脈波測定装置１１１は、いわゆる親機１１１Ｂであり、子機１１１Ａと親機１１１Ｂとの間で、データ通信を相互に行っている。なお、第７実施形態と同じ部材は同じ符号を付しており、説明を省略する。
【００５７】
生体脈波測定装置の子機１１１Ａは、生体脈波センサ３１（図示していない）と、主に生体脈波センサ３１を作動させるための電力を供給する電源部１１０（図示しない）と、脈動光量信号ＳＭ３を記録する記録部１４０（図示しない）から構成されている。他に、親機１１１Ｂとの間で、データを相互に通信するための送受信部（図示しない）やアンテナ部１５７Ａ等も備えている。また、生体脈波測定装置の親機１１１Ｂは、子機１１１Ａから送信された脈動光量信号ＳＭ３を脈波または脈拍の少なくとも一方である脈波データＭＨＤに変換する変換部１２０（図示しない）と、脈波データＭＨＤを表示する表示部１３０と、脈波データＭＨＤまたは脈動光量信号ＳＭ３を記録する記録部１４０から構成されている。他に、子機１１１Ａとの間で、データを相互に通信するための送受信部（図示しない）やアンテナ部１５７Ｂ等も備えている。
【００５８】
図１２に示すように、生体脈波測定装置１１１は、被験者の腕や足などに装着して、被検者の生体情報を長期間にわたって検査する場合に多く用いられる。その様な場合、生体脈波測定装置１１１の電源は、電池駆動となり、特に、その時の消費電力が重用視されている。本発明の生体脈波センサ３１は、生体脈波センサ３１を動作させている時の消費電力を低減できるので、生体脈波測定装置１１１に好適に用いられる。
【００５９】
また、本発明の第８実施形態は、子機１１１Ａと親機１１１Ｂとのデータの送信，受信を行うにあたって、双方に送受信部を備えているが、有線で行っても良く、無線通信に限るものでは無い。
【００６０】
本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１１、２１、３１、４１、５１、６１  生体脈波センサ
１２、２２、３２、４２  外光導入部
２２ａ、３２ａ、４２ａ  外光導入入口
１３、２３  受光素子
２４  発光素子
１５、２５  出力部
３６、４６  判断部
３７、４７  制御部
４８、５８、６８  近傍外光導入部材
５９  フィルタ
１０１、１１１  生体脈波測定装置
１１１Ａ  生体脈波測定装置の子機
１１１Ｂ  生体脈波測定装置の親機
１１０  電源部
１２０  変換部
１３０  表示部
１４０  記録部
３１０  生体
３３０  被測定領域
ＧＫ    外光
ＧＫＮ  近傍外光
ＨＫ  補助光
ＭＫ１、ＭＫ２、ＭＫ３、ＭＫ４、ＭＫ５  脈動光量
ＳＭ１、ＳＭ２、ＳＭ３、ＳＭ４  脈動光量信号
ＳＦ３、ＳＦ４  光量不足信号
ＳＫ４  光量過剰信号
ＳＳ４  脈動光量送信信号
ＭＨＤ  脈波データ
Ｐ１、Ｐ１１  第一の所定の信号値
Ｐ１２  第二の所定の信号値
Ｆ１  所定の周波数
【図１】
2011251007.tif 000003
【図２】
2011251007.tif 000004
【図３】
2011251007.tif 000005
【図４】
2011251007.tif 000006
【図５】
2011251007.tif 000007
【図６】
2011251007.tif 000008
【図７】
2011251007.tif 000009
【図８】
2011251007.tif 000010
【図９】
2011251007.tif 000011
【図１０】
2011251007.tif 000012
【図１１】
2011251007.tif 000013
【図１２】
2011251007.tif 000014
【図１３】
2011251007.tif 000015
【図１４】
2011251007.tif 000016