(57)【要約】複数の光源、受光素子を用いるため、光源間の出力特性のばらつき、受光素子間の出力特性のばらつきがあるため、精度の良い測定が出来ない。生体の表面を照明するＬＥＤ１０５と、ＬＥＤ１０５から出射され、生体を通過した後再び生体の表面から外部に出射される光の領域の位置を変更する受光領域移動具１０８と、受光領域移動具１０８を通過した光を受光するフォトダイオード１０４と、フォトダイオード１０４に受光された光と関連する光情報を取得し、光情報と、標本情報とを参照して、生体に関する情報を得る演算手段１０２と、前記標本情報を格納するデータ格納手段１０１とを備えた。
2003039363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面を照明する光源と、
前記光源から出射され、前記生体を伝搬した後再び前記生体の表面から外部に出射される光のうち観測領域を通過した光を受光する光電変換素子と、
前記観測領域の位置および／または形を変更する領域変更手段と、
前記光電変換素子に受光された光と関連する光情報を取得し、前記光情報と、標本情報とを参照して、前記生体に関する情報を得る演算手段と、
前記標本情報を格納する格納手段とを備え、
前記標本情報は、生体に関する情報が既知である検体に前記光源と等価な標本光源より光を出射し、前記検体を伝搬した後再び前記検体の表面から外部に出射される光のうち前記領域変更手段と等価な標本領域変更手段により変更された標本観測領域を通過した光を前記光電変換素子と等価な標本光電変換素子により受光することで得られた標本光情報と、前記検体の生体に関する情報とで定義されている生体情報測定装置。
【請求項２】
前記光情報は、光量または輝度分布である請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記光源と前記光電変換素子との間に設けられ、
前記光源から出射された光が、前記光電変換素子に直接入射することを防ぐ遮光手段をさらに備えた請求項１または２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記領域変更手段は、前記光源と前記観測領域との距離を変更するものである請求項１から３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記領域変更手段は、前記観測領域の形を変更するものであり、前記形の変更の方向は、前記光源から遠ざかる方向である請求項１から３のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記領域変更手段は、所定の大きさを有する孔を有し、前記孔を含む面が前記生体の表面に接触または隣接するように設けられた可撓性部材を有し、
前記観測領域は、前記孔に対応する請求項４に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記可撓性部材は、前記遮蔽手段としても機能する請求項６に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記領域変更手段は、所定の幅を有するスリットが設けられた２枚の板状部材を有し、
前記板状部材の一方と他方とは、それぞれのスリットが交差する位置で、摺動可能なように重ねられて配置されており、
前記観測領域は、前記それぞれのスリットの交差位置により形成され、前記板状部材の摺動に応じてその位置が変化する孔に対応する請求項４に記載の生体情報測定装置。
【請求項９】
前記領域変更手段は、その面が前記生体の表面に接触または隣接するように設けられた板状部材を有し、
前記板状部材の摺動に応じて、前記観測領域の面積が変化する請求項５に記載の生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記領域変更手段は、前記板状部材をその一面として含む開口箱をさらに備え、
前記光電変換素子は前記開口箱内に設けられ、
前記光源は前記開口箱の外部に設けられている請求項９に記載の生体情報測定装置。
【請求項１１】
前記生体に関する情報は皮下脂肪厚であり、前記光源の中心波長は５５０ｎｍから８００ｎｍの範囲である請求項１から１０のいずれかに記載の生体情報測定装置。
【請求項１２】
生体の表面を照明する工程と、
前記照明の工程により出射され、前記生体を伝搬した後再び前記生体の表面から外部に出射される光のうち観測領域を通過した光を受光する光電変換工程と、
前記観測領域の位置および／または形を変更する領域変更工程と、
前記光電変換工程により受光された光と関連する光情報を取得し、前記光情報と、標本情報とを参照して、前記生体に関する情報を得る演算工程と、
前記標本情報を格納する格納工程とを備え、
前記標本情報は、生体に関する情報が既知である検体に前記照明の工程に用いた光源と等価な標本光源より光を出射し、前記検体を伝搬した後再び前記検体の表面から外部に出射される光のうち前記領域変更工程と等価な標本領域変更工程により変更された標本観測領域を通過した光を前記光電変換工程と等価な標本光電変換工程により受光することで得られた標本光情報と、前記検体の生体に関する情報とで定義されている生体情報測定方法。
【請求項１３】
前記生体に関する情報は皮下脂肪厚であり、前記光源の中心波長は５５０ｎｍから８００ｎｍの範囲である請求項１２に記載の生体情報測定方法。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は被験者の皮下脂肪厚、体脂肪率などの生体情報を測定する生体情報測定装置、生体情報測定方法に関するものである。
背景技術
従来より被験者の皮下脂肪厚を非侵襲的に測定する装置が提案されている。
ここで、図９（ａ）に、従来の技術による皮下脂肪厚を非侵襲的に測定する生体情報測定装置（以下、皮下脂肪厚測定装置と称す）の第１構成例の動作を模式的に示す。
図９（ａ）に示すように、第１構成例による皮下脂肪厚測定装置は、生体の表面９００に設けられた、単一の光源９０１と受光素子９０２と、受光素子９０２と接続された演算手段９０３および演算手段９０３に用いられるデータ格納手段９０４とを備えている。
このような皮下脂肪厚測定装置は、光源９０１から出力され、生体の内部を通過して表面に再び現れた光を受光素子９０２が受光して電気信号に変換し、演算手段９０３がデータ格納手段９０４に格納されたデータを参照して、この受光素子９０２から得られた電気信号値に対応する皮下脂肪厚を求めている。ここで皮下脂肪厚と電気信号値との関係を示すデータは、例えばＭＲＩや超音波診断装置などで測定し、既に具体的な値が得られている皮下脂肪厚を有する複数の生体を検体として本皮下脂肪厚測定装置と同等の構成を有する皮下脂肪厚測定装置の受光素子により測定した電気信号値を、各検体の皮下脂肪厚と対応づけるようにして作成される。
ところで、光源から射出された光は脂肪のみを通過する訳ではなく少なくとも生体表面の皮膚を通過した後、受光素子に入射される。
したがって、受光素子に受光される光は、皮膚による反射または減衰があるため、生体の皮下脂肪厚を求めるには、この光量を補正して補正する必要がある。
ここで図９（ｂ）に、従来の技術による皮下脂肪厚測定装置（例えば、特開２０００−１５５０９１号公報を参照）の第２構成例の動作を模式的に示す。
図９（ｂ）に示すように、第２構成例による皮下脂肪厚測定装置は、第１構成例の構成に加えて、光源９０１の近傍に、補助受光素子９０５を設けている。この皮下脂肪厚測定装置は、第１構成例の動作に加えて、光源９０１から出力された光のうち、生体の皮膚９０６内のみを通過して表面に再び現れた光を補助受光素子９０２が受光して電気信号に変換する。そして、演算手段９０３がデータ格納手段９０４に予め記録されたデータを参照して、この補助受光素子９０２から得られた電気信号値に対応する皮膚による減衰を求めることにより、受光素子９０２が受光する光量の補正を行い、生体の皮下脂肪厚をより正確なものとして求めるようにしている。
ここで既知の皮膚の厚みおよび／または色と電気信号値との関係を示すデータは、第１構成例と同様、ＭＲＩや超音波診断装置などで測定し、既に実測値が得られている皮膚の厚みおよび／または色を有する複数の生体を検体として、本皮下脂肪厚測定装置と同等の構成を有する皮下脂肪厚測定装置にて測定し、その際に受光素子９０２による電気信号値と補助受光素子による電気信号値を、各検体の皮下脂肪厚と対応づけるようにして作成される。
さらに、図９（ｃ）に、従来の技術による皮下脂肪厚測定装置（例えば、特開平１１−２３９５７３号公報を参照）の第３構成例の動作を模式的に示す。第３構成例による皮下脂肪厚測定装置は、生体の表面９００に設けられた、単一の光源９０１と、複数の受光素子９０２ａ〜９０２ｄと、受光素子９０２ａ〜９０２ｄと接続された演算手段９０３および演算手段９０３に用いられるデータ格納手段９０４とを備えている。このような皮下脂肪厚測定装置は、光源９０１から出力され、生体内部を通過して表面に再び現れた光を受光素子９０２ａ〜９０２ｄが受光して電気信号に変換し、演算手段９０３がデータ格納手段９０４に記録されたデータを参照して、この受光素子９０２ａ〜９０２ｄから得られた電気信号値に対応する皮下脂肪厚を求める。
ここでデータ格納手段９０４に格納されている既知の皮下脂肪厚と電気信号値との関係を示すデータは、第１，第２構成例と同様、ＭＲＩや超音波診断装置などで測定し、既に実測値が得られている皮下脂肪厚を有する複数の生体を検体として、本皮下脂肪厚測定装置と同等の構成を有する皮下脂肪厚測定装置にて測定し、その際に受光素子９０２の得た電気信号値を、各検体の皮下脂肪厚と対応づけるようにして作成される。
また、演算手段９０３においては、受光素子９０２ａ〜９０２ｄのそれぞれに対応した、複数の皮下脂肪厚のデータが求められていることとなるが、受光素子９０２ａ〜９０２ｄがそれぞれ受光する光の光路は、図９（ｃ）に示すように互いに異なっている。
次に、図１０に、受光素子ごとの皮下脂肪厚の厚さと電気信号値との対応の曲線を示す。図において、曲線（ａ）〜曲線（ｄ）はそれぞれ受光素子９０２ａ〜９０２ｄの電気信号値に対応する。
曲線（ａ）に示すように、光源９０１との距離が最も近い受光素子９０２ａが得る電気信号値は、生体の皮下脂肪厚が薄い範囲で急激に変化し、ある程度の厚みですぐに検出限界状態（図中上側の斜線部（検出限界領域）にて示す）となってしまう。逆に、曲線（ｄ）に示すように、光源９０１との距離が最も遠い受光素子９０２ｄが得る電気信号値は、生体の皮下脂肪厚が薄い範囲では立ち上がることがなく、検出不能状態（図中下側の斜線部（検出不能領域）にて示す）に留まり、ある程度の厚みを越えてから初めて変化する。これは光源９０１に近い受光素子９０２ａでは生体の浅い部分を伝搬してきた光を多く受光し、光源９０２から遠い受光素子９０２ｄでは生体の深い部分を伝搬してきた光を多く受光するためである。
皮下脂肪厚が薄い場合に、光源９０１に近い受光素子９０２ａでは皮下脂肪厚の差によって電気信号値の変化が大きい。逆に光源９０１との距離が最も遠い受光素子９０２ｄは、皮下脂肪下の筋肉などの層を伝搬してきた光を受光するために、光量が小さく電気信号値に差がなくなってしまう。また、皮下脂肪厚が厚い場合に、光源９０１に近い受光素子９０２ａでは生体の浅い部分の変化はほとんどないので、電気信号値に差がなくなってしまう。逆に生体深部を伝搬する光の成分の差が大きいので光源９０１との距離が最も遠い受光素子９０２ｄでの電気信号値の差は大きくなるためである。
以上のことから、皮下脂肪厚と、光源からの受光素子の位置との間には相関があり、皮下脂肪厚が薄い生体は、光源から近い受光素子を用いてその皮下脂肪厚を検出するのが望ましく、皮下脂肪厚が厚い生体は、光源から遠い受光素子を用いてその皮下脂肪厚を検出するのが望ましいことが言える。
このように、光源と受光素子との間の距離は、生体の皮下脂肪厚に応じた最適距離である必要がある。演算手段９０３は、図１０の曲線を参照して、４つの受光素子９０２ａ〜９０２ｄが得た電気信号値に対応する皮下脂肪厚を求めるが、曲線上の電気信号値と皮下脂肪厚との対応を与える交点が、上述した検出限界領域および検出不能領域に位置するものは除外し、受光素子９０２ａ〜９０２ｄの中から適切なものを選択することにより、その受光素子が得た電気信号値から生体の皮下脂肪厚を求めるようにしている。
しかしながら、これらの従来の生体情報測定装置は以下の問題点を有していた。
まず、第２の構成例にて示したように、補助受光素子は生体表面に設けられているために、受光する光は必ずしも皮膚だけを伝搬してきたものとはいえず、受光素子での皮膚の伝搬領域とは厳密には異なるので正確な皮膚の補正は不可能である。
また、第２、第３の構成例のいずれも、高価な受光素子を複数用意する必要があり、生体情報測定装置を高コストなものとしていた。
発明の開示
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、光源と受光素子ともに複数用いることない低コストかつ、精度の高い生体情報測定装置を得ることを目的とする。
また、本発明は、純粋な皮膚の反射率を算出して、容易に正確に皮膚の補正を行うことのできる生体情報測定方法、生体情報測定装置を得ることを目的とする。
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、生体の表面を照明する光源（１０５）と、
前記光源から出射され、前記生体を伝搬した後再び前記生体の表面から外部に出射される光のうち観測領域（１０９、２０３、３０３，４０５）を通過した光を受光する光電変換素子（１０４）と、
前記観測領域の位置および／または形を変更する領域変更手段（１０６，１０８、２０１，３０１、４０４）と、
前記光電変換素子に受光された光と関連する光情報を取得し、前記光情報と、標本情報とを参照して、前記生体に関する情報を得る演算手段（１０２）と、
前記標本情報を格納する格納手段（１０１）とを備え、
前記標本情報は、生体に関する情報が既知である検体に前記光源と等価な標本光源より光を出射し、前記検体を伝搬した後再び前記検体の表面から外部に出射される光のうち前記領域変更手段と等価な標本領域変更手段により変更された標本観測領域を通過した光を前記光電変換素子と等価な標本光電変換素子により受光することで得られた標本光情報と、前記検体の生体に関する情報とで定義されている生体情報測定装置である。
また、第２の本発明は、前記光情報は、光量または輝度分布である第１の本発明の生体情報測定装置である。
また、第３の本発明は、前記光源と前記光電変換素子との間に設けられ、前記光源から出射された光が、前記光電変換素子に直接入射することを防ぐ遮光手段（１１０，２０４、３０２、４０４）をさらに備えた第１または第２の本発明の生体情報測定装置である。
また、第４の本発明は、前記領域変更手段は、前記光源と前記観測領域との距離を変更するものである第１から第３のいずれかの本発明の生体情報測定装置である。
また、第５の本発明は、前記領域変更手段は、前記観測領域の形を変更するものであり、前記形の変更の方向は、前記光源から遠ざかる方向である第１から第３のいずれかの本発明の生体情報測定装置である。
また、第６の本発明は、前記領域変更手段は、所定の大きさを有する孔（１０９）を有し、前記孔を含む面が前記生体の表面に接触または隣接するように設けられた可撓性部材（１０８）を有し、
前記観測領域は、前記孔に対応する第４の本発明の生体情報測定装置である。
また、第７の本発明は、前記可撓性部材は、前記遮蔽手段としても機能する第６の本発明の生体情報測定装置である。
また、第８の本発明は、前記領域変更手段は、所定の幅を有するスリット（２０２ａ、２０２ｂ）が設けられた２枚の板状部材（２０１ａ、２０１ｂ）を有し、
前記板状部材の一方と他方とは、それぞれのスリットが交差する位置で、摺動可能なように重ねられて配置されており、
前記観測領域は、前記それぞれのスリットの交差位置により形成され、前記板状部材の摺動に応じてその位置が変化する孔に対応する第４の本発明の生体情報測定装置である。
また、第９の本発明は、前記領域変更手段は、その面が前記生体の表面に接触または隣接するように設けられた板状部材（４０４）を有し、
前記板状部材の摺動に応じて、前記観測領域の面積が変化する第５の本発明の生体情報測定装置である。
また、第１０の本発明は、前記領域変更手段は、前記板状部材をその一面として含む開口箱（４０４．４０６）をさらに備え、
前記光電変換素子は前記開口箱内に設けられ、
前記光源は前記開口箱の外部に設けられている第９の本発明の生体情報測定装置である。
また、第１１の本発明は、前記生体に関する情報は皮下脂肪厚であり、前記光源の中心波長は５５０ｎｍから８００ｎｍの範囲である第１から第１０のいずれかの本発明の生体情報測定装置である。
また、第１２の本発明は、生体の表面を照明する工程と、
前記照明の工程により出射され、前記生体を伝搬した後再び前記生体の表面から外部に出射される光のうち観測領域を通過した光を受光する光電変換工程と、
前記観測領域の位置および／または形を変更する領域変更工程と、
前記光電変換工程により受光された光と関連する光情報を取得し、前記光情報と、標本情報とを参照して、前記生体に関する情報を得る演算工程と、
前記標本情報を格納する格納工程とを備え、
前記標本情報は、生体に関する情報が既知である検体に前記照明の工程に用いた光源と等価な標本光源より光を出射し、前記検体を伝搬した後再び前記検体の表面から外部に出射される光のうち前記領域変更工程と等価な標本領域変更工程により変更された標本観測領域を通過した光を前記光電変換工程と等価な標本光電変換工程により受光することで得られた標本光情報と、前記検体の生体に関する情報とで定義されている生体情報測定方法である。
また、第１３の本発明は、前記生体に関する情報は皮下脂肪厚であり、前記光源の中心波長は５５０ｎｍから８００ｎｍの範囲である第１２の本発明の生体情報測定方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１（ａ）は本発明の実施の形態１による生体情報測定装置の構成図である。また、図１（ｂ）は、本実施の形態による生体情報測定装置の部分上面図である。図１（ａ）に示すように、本実施の形態の生体情報測定装置は、データ格納手段１０１と演算手段１０２と表示部１０３と、演算手段１０２と接続されたフォトダイオード１０４と、生体に密接して設けられたＬＥＤ１０５とを備えている。ここで、ＬＥＤ１０５の中心波長は５５０〜８００ｎｍであるのが望ましい。この波長領域では皮下脂肪と皮下脂肪の下の筋肉との光の伝搬特性が異なり、脂肪のほうがより光が広がりやすいので脂肪厚の差によりフォトダイオード１０４の受光量の差が生まれやすく皮下脂肪厚計測に適している。また、本実施の形態の生体情報測定装置は、生体に密着して設けられ、摺動補助部１０６を介してユーザが操作を行うことで、生体の表面１０７を摺動する受光領域移動具１０８とを備えている。ここで、領域変更手段は摺動補助部１０６と受光領域移動具１０８とからなる。受光領域移動具１０８は、ゴムやビニール、蛇腹など可撓性のある材料で作られた板状の部材であり、図１（ａ）（ｂ）に示すように、その表面には孔部１０９が設けられている。この孔部１０９から生体の表面１０７が露出する格好になっている。
このような構成のなかで、ＬＥＤ１０５から出射され生体表面１０７に入射し再び生体表面１０７から外部に出射される光のうち、孔部１０９を通過してきたものがフォトダイオード１０４に入射し、フォトダイオード１０４で受光された光量が電気信号値となる。
データ格納手段１０１ではＬＥＤ１０５と孔部１０９との複数の距離それぞれに対応する皮下脂肪厚と電気信号値との関係を示す曲線で表される複数のデータが格納されている。このデータは、ＭＲＩや超音波診断装置などで正確に計測した複数の検体の皮下脂肪厚（検体の生体情報）と、その検体の皮下脂肪厚上の生体表面を本発明の生体情報測定装置と等価な装置にて測定した場合の光量から得られた電気信号値とを対応させることで求めた曲線である。この曲線で表されるデータはＬＥＤ１０５と孔部１０９との距離を変化させることで従来例の図１０のように変化し、距離が近い場合では薄い皮下脂肪厚計測が可能であり、距離が遠い場合では厚い皮下脂肪厚計測が可能となる。ここで、等価な装置とは本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ１０５と等価なＬＥＤ、フォトダイオード１０４と等価なフォトダイオード、および領域変更手段と等価な標本領域変更手段を備えた装置である。
なお、上記の各構成において、データ格納手段１０１は本発明の格納手段の一例であり、演算手段１０２は本発明の演算手段の一例であり、フォトダイオード１０４は本発明の光電変換素子の一例であり、ＬＥＤ１０５は本発明の光源の一例である。また、受光領域移動具１０８は本発明の可撓性部材の一例であり、その孔部１０９は本発明の観測領域の一例である。また、受光領域移動具１０８および摺動補助部１０６は本発明の領域変更手段を構成する。また、フォトダイオード１０４で受光された光量は本発明の光情報の一例であり、皮下脂肪厚は本発明の生体に関する情報の一例であり、データ格納手段に格納された、ＬＥＤ１０５と孔部１０９との複数の距離それぞれに対応する皮下脂肪厚と電気信号値との関係を示す曲線で表される複数のデータは、本発明の標本情報の一例である。また、上述したＭＲＩや超音波診断装置などで正確に計測した複数の検体の皮下脂肪厚は、本発明の検体に関する生体情報の一例である。また、検体の皮下脂肪厚上の生体表面を本発明の生体情報測定装置と等価な装置にて測定した場合の光量は、本発明の標本光情報の一例である。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態１による生体情報測定装置の動作を、以下に説明するとともに、これにより、本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。
受光領域移動具１０８を操作して、孔部１０９の位置をＬＥＤ１０５から所定の距離に移動させてから、ＬＥＤ１０５を点灯し、生体表面１０７に光を照射する一方、孔部１０９を透過した光を受光するフォトダイオード１０４の電気信号値を計測することで、所定の距離における電気信号値を得ることができる。
次に、受光領域移動具１０８を操作して、孔部１０９を前回の位置とは異なる位置に移動させてから、同様にしてＬＥＤ１０５を点灯して、ＬＥＤ１０５と孔部１０９との新たな距離における電気信号値を得る。
以下、孔部１０９の位置を変えながら同様の動作を繰り返し行い、複数のＬＥＤ１０４と孔部１０９との距離でのそれぞれの距離に対応する複数の電気信号値を得る。演算手段１０２は、上記のようにして得られた各電気信号値とデータを参照して、孔部１０９の位置毎に得られた電気信号値に対応する複数の皮下脂肪厚を求めるが、曲線上の電気信号値と皮下脂肪厚との対応を与える交点が、従来例の図１０に示すような検出限界領域および検出不能領域に位置するものは除外することにより、孔部１０９が最適な位置にあるときの電気信号値から生体の皮下脂肪厚を求める。
このように、本実施の形態によれば、ＬＥＤ１０４と孔部１０９との距離を変えながら光量を測定し、それら光量に基づく複数の電気信号を得て、その中から最適なものを選択して、生体の皮下脂肪厚を得ることができる。つまり、単一の光源と光電変換素子で複数の光電変換素子を用いた場合と同等の皮下脂肪厚測定可能範囲を実現することができ、コストダウンができる。
なお、上記の説明においては、ＬＥＤ１０５は生体の表面１０７に接するものとして説明を行ったが、表面から離して設置するようにしてもよい。この場合、受光領域移動具１０８のうち、摺動補助部１０６を介して生体の表面１０７から上部に延伸している延伸部分１１０を遮光壁として用い、ＬＥＤ１０５からの光が、フォトダイオード１０４に直接入射することを防ぐのが望ましい。このとき、延伸部分１１０は本発明の遮光手段の一例となる。
求められた皮下脂肪厚は表示部１０３にて表示する。なお、表示部１０３は省略した構成として、求められた皮下脂肪厚はデジタルデータとして外部に伝送するようにしてもよい。これは以下の各実施の形態においても同様である。
また、同様の方法で、光源の波長および標本情報を選択することより、本発明の生体に関する情報として、皮下脂肪厚以外に、皮膚の厚みなどを求めることができる。これもまた、以下の各実施の形態においても同様である。
（実施の形態２）
図２（ａ）は本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の構成図である。図２（ａ）に示すように、本実施の形態の生体情報測定装置において、図１（ａ）と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態の受光領域移動具２０１は、２枚の板状部材２０１ａおよび２０１ｂから構成されている。板状部材２０１ａは生体の表面１０７に密着または極近接しており、板状部材２０１ｂは板状部材ａの上部に摺動可能なように重なり合って配置されている。
さらに板状部材２０１ａおよび２０１ｂは、中央部にスリット２０２ａおよび２０２ｂをそれぞれ有しており、板状部材２０１ａおよび２０１ｂが重なった状態で、スリット２０２ａと２０２ｂとの交差位置には孔部２０３が形成される。図２（ｂ）に示すように、この孔部２０３から生体の表面１０７が露出する格好になっている。ここで、受光領域移動具２０１を人体の表面１０７に配置し、板状部材２０１ａを固定した状態で、板状部材２０１ｂを把持して操作して、スリット２０２ａと２０２ｂの交差部である孔部２０３をＬＥＤ１０５から所定の距離の位置に移動させてから、ＬＥＤ１０５を点灯し、生体の表面１０７に光を照射する一方、孔部２０３を透過した光量を受光するフォトダイオード（光電変換素子）１０４からの電気信号値を計測することで、ＬＥＤ１０５と孔部２０３との所定の距離における電気信号値を得ることができる。
データ格納手段１０１ではＬＥＤ１０５と孔部２０３との複数の距離それぞれに対応する皮下脂肪厚と電気信号値との関係を示す曲線で表される複数のデータが格納されている。このデータは、ＭＲＩや超音波診断装置などで正確に計測した複数の検体の皮下脂肪厚（検体の生体情報）と、その検体の皮下脂肪厚上の生体表面を本発明の生体情報測定装置と等価な装置にて測定した場合の光量から得られた電気信号値とを対応させることで求めた曲線である。この曲線で表されるデータはＬＥＤ１０５と孔部２０３との距離を変化させることで従来例の図１０のように変化し、距離が近い場合では薄い皮下脂肪厚計測が可能であり、距離が遠い場合では厚い皮下脂肪厚計測が可能となる。ここで、等価な装置とは本発明の実施の形態２におけるＬＥＤ１０５と等価なＬＥＤ、フォトダイオード１０４と等価なフォトダイオードおよび受光領域移動具２０１と等価な受光領域移動具を備えた装置である。
なお、上記の各構成において、受光領域移動具２０１は本発明の領域変更手段の一例であり、板状部材２０１ａおよび２０１ｂは本発明の２枚の板状部材の一例である。板状部材２０１ａのスリット２０２ａおよび板状部材２０１ｂのスリット２０２ｂの交差位置に形成される孔部２０３は本発明の観測領域の一例である。ただし、上述した他の実施の形態１と同一符号の各部と本発明の各手段との対応は、実施の形態１にて示した対応と同様であるので説明を省略する。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の動作を、以下に説明するとともに、これにより、本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。ただし実施の形態１と同様である点は省略し、相違点を中心に述べる。
まず、受光領域移動具２０１を人体の表面１０７に配置し、板状部材２０１ａを固定した状態で、板状部材２０１ｂを把持して操作して、スリット２０２ａと２０２ｂの交差部である孔部２０３をＬＥＤ１０５から所定の距離の位置に移動させてから、ＬＥＤ１０５を点灯し、生体の表面１０７に光を照射する一方、孔部２０３を透過した光量を受光するフォトダイオード１０４により電気信号値を計測することで、ＬＥＤ１０５と孔部２０３との所定の距離における電気信号値を得ることができる。
つぎに、板状部材２０１ｂを操作して、板状部材２０１ａ上を摺動させることにより、スリット２０２ａとスリット２０２ｂの交差位置を移動させると、交差位置に形成される孔部２０３は、前回の位置とは異なる位置に移動することになる。この様子を図１２（ａ）（ｂ）に示す。図１２（ａ）では光源１０５の最も近傍にあるが、板状部材２０１ｂを図中矢印方向へ摺動させることにより、スリット２０２ａとスリット２０２ｂの交差位置にある孔部２０３は、ＬＥＤ１０５から離れた方向へ移動する。
この状態でＬＥＤ１０５を点灯して、ＬＥＤ１０５と孔部２０３との新たな距離における電気信号値を得る。
以下、同様にして孔部２０３の位置を変えながら同様の動作を繰り返し行うと、ＬＥＤ１０５と孔部２０３の複数の距離のそれぞれに対応した、複数の電気信号値が得られる。演算手段１０２は、上記のようにして得られた各電気信号値とデータ格納手段１０１内のデータとを参照して、ＬＥＤ１０５と孔部（観測領域）２０３との距離毎に得られた電気信号値に対応する複数の皮下脂肪厚を求めるが、実施の形態１と同様、曲線上の電気信号値と皮下脂肪厚との対応を与える交点が、検出限界領域および検出不能領域に位置するものは除外することにより、孔部２０３が最適な位置にあるときの電気信号値から生体の皮下脂肪厚を求める。
このように、本実施の形態によれば、ＬＥＤ１０４と孔部２０３との距離を変えながら光量を測定し、それら光量に基づく複数の電気信号を得て、その中から最適なものを選択して、生体の皮下脂肪厚を得ることができる。つまり、単一の光源と光電変換素子で複数の光電変換素子を用いた場合と同等の皮下脂肪厚測定可能範囲を実現することができ、コストダウンができる。また、摺動する板状部材は直接生体の表面と接することがないので、生体の表面の状態に影響を与えることなく孔部の移動を行うことができ、より正確な光量を得られる効果がある。なお、上記の説明においては、ＬＥＤ１０５は生体の表面１０７に接するものとして説明を行ったが、表面から離して設置する場合（図２（ａ）中点線部）は、別途遮光部材２０４を生体の表面１０７上に設け、ＬＥＤ１０５からの光が、フォトダイオード１０４に直接入射することを防ぐのが望ましい。このとき、遮光部材２０４は、本発明の遮光手段に相当することになる。
（実施の形態３）
図３（ａ）は本発明の実施の形態３による生体情報測定装置の構成図であり、図３（ｂ）は部分上面図である。図３（ａ）（ｂ）に示すように、本実施の形態の生体情報測定装置において、図１（ａ）と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態の生体情報測定装置は、受光領域変更手段３０１と、遮光手段３０２とを備えている。受光領域変更手段３０１は生体に密着して設けられ、ユーザが操作を行うことで、生体の表面１０７の受光領域３０３の大きさを変更することができる。遮光手段３０２はＬＥＤ１０５とフォトダイオード１０４との間に設けられ、ＬＥＤ１０５の光が直接フォトダイオード１０４に入射するのを防いでいる。
受光領域変更手段３０１は、複数の板状部材の組み合わせからなる。その構成は所定の間隔で並べられた２枚の固定板３０１ａおよび３０１ｂと、固定板３０１ａと３０１ｂとの間に挿入され、摺動可能な可動板３０１ｃとのを有しており、図３（ｂ）に示すように、可動板３０１ｃが移動すると、遮光手段３０２、固定板３０１ａおよび３０１ｂ、および可動板３０１ｃで囲まれた受光領域３０３が形成され、この受光領域３０３から生体の表面１０７が露出する格好になっており、受光領域３０３は可動板３０１ｃの摺動に応じて大きさが変化する。
なお、上記の各構成において、受光領域変更手段３０１は本発明の領域変更手段の一例であり、可動板３０１ｃは本発明の板状部材の一例である。また遮光手段３０２は本発明の遮蔽手段の一例である。また受光領域３０３は本発明の観測領域の一例であって、受光領域の３０３の変化する大きさは、本発明の観測領域の面積の一例である。ただし、上述した他の実施の形態１と同一符号の各部と本発明の各手段との対応は、実施の形態１にて示した対応と同様であるので説明を省略する。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態３による生体情報測定装置の動作を、以下に説明するとともに、これにより、本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。ただし実施の形態１と同様である点は省略し、相違点を中心に述べる。
可動板３０１ｃを操作して、受光領域３０３の形が僅かな大きさとなる程度まで移動させてから、ＬＥＤ１０５を点灯し、生体の表面１０７に光を照射する一方、受光領域３０３の輝度分布を積算した光を受光するフォトダイオード１０４での電気信号値を計測することで、受光領域３０３が所定の大きさである場合のフォトダイオード１０４の電気信号値を得ることができる。
次に、可動板３０１ｃを操作して、その移動方向をＬＥＤ１０５から遠ざかる方向に移動させて、受光領域３０３を大きくしてからＬＥＤ１０５を点灯して、受光領域３０３がより大きな面積を持つ場合のフォトダイオード１０４の電気信号値を得る。
以下、受光領域３０３の大きさを変えながら同様の動作を繰り返し行うと、図３（ｃ）に示すように、受光領域３０３の面積が大きくなるほど積算されることとなり、受光領域３０３の大きさ毎に、異なる電気信号値が得られる。ただし、ＬＥＤ１０５から遠くなる光は減衰するため、光量の増加はある程度を越えると鈍り、一定値に近くなる。このときの様子を図１１のグラフに示す。図１１において、受光領域３０３を大きくすると、電気信号値は大きくなるが、皮下脂肪が薄いときの曲線は、皮下脂肪の下にある筋肉等の吸収光量が大きいため、僅かな大きさの受光領域３０３で、電気信号値はすぐ飽和状態になる。一方、皮下脂肪が厚いときの曲線は、吸収光量は小さくなるため、皮下脂肪厚が薄いときよりも受光領域３０３がより大きなところで、電気信号値は、より大きな値で飽和状態に達する。
したがって、測定を行うとき、電気信号値が飽和状態に達するまで受光領域３０３の大きさを徐々に変更していくことにより、飽和状態に達した時点での電気信号値および受光領域３０３の大きさが求められる。この電気信号値に対応した皮下脂肪厚および受光領域３０３の大きさをデータ格納手段１０１に格納されているデータから求めることで、個々の測定対象の皮下脂肪厚を算出することが可能になる。
ここで、データ格納手段１０１に格納されているデータは、ＭＲＩや超音波診断装置などで正確に計測した複数の検体の皮下脂肪厚と、その検体の皮下脂肪厚上の生体表面を本発明の生体情報測定装置と等価な装置にて測定した場合の光量から得られた飽和状態に達したときの電気信号値および受光量領域の大きさとを対応させることで求めている。この等価な装置とは、本発明の実施の形態３におけるＬＥＤ１０５と等価なＬＥＤ、フォトダイオード１０４と等価なフォトダイオードおよび受光領域変更手段３０１と等価な標本領域変更手段を備えた装置である。
さらに本実施の形態は、図３（ａ）に示すように、可動板３０１の移動距離を微小量αとすれば、生体の皮膚３０４のみを通過した光（図中光路γα）の光量を得ることができる。ＬＥＤ（光源）１０５から出射される光量が一定であるば、生体の皮膚３０４のみを通過した光（図中光路γα）の光量に基づき、皮膚の透過率を求めることができる。
したがって、皮膚の透過率を電気信号値に掛け算した値を真の電気信号値とすることで皮膚の色や血流のバラツキによる誤差を減らすことができる。
なお、上記の説明においては、ＬＥＤ１０５は生体の近傍に設けるものとして説明を行ったが、表面に密着して設置するようにしてもよい。この場合、遮光手段３０２を省いた構成とすることができる。
また、受光領域変更手段３０１は、固定板３０１ａ、３０１ｂを省略して、可動板３０１ｃのみで構成するようにしてもよい。
（実施の形態４）
図４（ａ）は本発明の実施の形態４による生体情報測定装置の構成図であり、図４（ｂ）は部分上面図である。本実施の形態の生体情報測定装置において、図１と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。また、本実施の形態は、第１収納空間４０１および第１収納空間４０１と隔壁４０６にて隔絶された第２収納空間４０２を有するプローブ容器４０３とを備えている。
ＬＥＤ１０５は、プローブ容器４０３の第１収納空間４０１内に配置されている。ＬＥＤ１０５より出射した光は、生体の表面１０７を透過し、生体内部の皮膚、皮下脂肪１０７ａ、筋肉を散乱、減衰しながら生体の表面１０７に再び現れる。ＬＥＤ１０５の前面には生体への照射面積を制限するための窓が配置されている。
また、フォトダイオード１０４は、プローブ容器４０３の第２収納空間４０２内に設けられている。さらに第２収納空間４０２の、生体の表面１０７と接する部分には、摺動可能な遮蔽板４０４が設けられており、この遮蔽板４０４の側端は、図４（ｂ）に示すように、第２収納空間４０２を形成するプローブ容器４０３の壁面と接するようになっており、遮蔽板４０４の前端がプローブ容器の壁面と密着した状態で、第２収納空間４０２内に露出する生体表面を完全に覆うことができる。この遮蔽板４０４を前端から後端（図中矢印方向）へ移動させることで、受光領域４０５が形成され、この受光領域４０５の面積は、ＬＥＤ１０５から遠ざかる方向に増大するよう変化させることができる。ここで、第２収納空間４０２内にフォトダイオード１０４を設けることにより、周囲からの外乱光がフォトダイオードへ入射することを防ぎ、精度の良い測定が可能となる。
なお、上記の各構成において、プローブ容器４０３のうち、第２収納領域４０２を形成する隔壁４０６，遮蔽板４０４を含む壁面は、本発明の開口箱を構成する。また、遮蔽板４０４は本発明の板状部材の一例である。また受光領域４０５は本発明の観測領域の一例であって、受光領域４０５の変化する大きさは、本発明の観測領域の面積の一例である。ただし、上述した他の実施の形態１と同一符号の各部と本発明の各手段との対応は、実施の形態１にて示した対応と同様であるので説明を省略する。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態４による生体情報測定装置の動作を説明するとともに、これにより、本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。ただし実施の形態１と同様である点は省略し、相違点を中心に述べる。
遮蔽板４０４を操作して、受光領域４０５が僅かな大きさとなる程度まで移動させてから、ＬＥＤ１０５を点灯し、受光領域４０５の輝度分布を積算した光を受光するフォトダイオード１０４の電気信号値を計測する。
次に、遮蔽板４０４を操作して、その移動方向をＬＥＤ１０５から遠ざかる方向に移動させて、受光領域４０５をより大きくしてからＬＥＤ（光源）１０５を点灯して、受光領域４０５がより大きな面積を持つ場合のフォトダイオード１０４の電気信号値を得る。
以下、受光領域４０５の大きさを変えながら同様の動作を繰り返し行うと、演算手段１０２においては、受光領域４０５の大きさのそれぞれに対応した、複数の電気信号値が得られることとなる。測定毎にフォトダイオード１０４がそれぞれ受光する光の光路は、実施の形態３と同様、受光領域４０５が大きくなるほど積算されることとなり、受光領域４０５の大きさ毎に、異なる電気信号値が得られる。ただし、ＬＥＤ１０５から遠くなる光は減衰するため、光量の増加はある程度を越えると鈍り、一定値に近くなる。このときの様子を図１１のグラフに示す。実施の形態３と同様、図１１において、受光領域４０４の大きさを変えていくと、電気信号値は大きくなるが、皮下脂肪厚が薄いときの曲線は、皮下脂肪の下にある筋肉等の吸収光量が大きいため、僅かな大きさの受光領域４０４でも電気信号値はすぐ飽和状態になる。一方、皮下脂肪厚が厚いときの曲線は、吸収光量は小さくなるため、皮下脂肪厚が薄いときよりも受光領域４０４がより大きなところで電気信号値はより大きな値で飽和状態に達する。
したがって、測定を行うとき、電気信号値が飽和状態に達するまで受光領域４０４の大きさを徐々に変更していくことにより、飽和状態に達した時点での電気信号値および受光領域が求められる。この電気信号値に対応した皮下脂肪厚および受光領域をデータ格納手段１０１に格納されているテーブルから求めることで、皮下脂肪の厚みを算出することが可能になる。
なお、上記の構成においては、プローブ容器４０３は第１収納空間４０１と第２収納空間４０２とを有する構成として説明を行ったが、本発明の開口箱は、少なくとも板状部材をその一面として含み、その内部に光電変換手段が設けられる構成であればよい。したがって、プローブ容器４０３は第２収納空間４０１のみを有するものとして、ＬＥＤ１０５はプローブ容器４０３の外部に配置する構成として実施してもよい。
（実施の形態５）
生体の皮下脂肪厚を正確に測定するには、生体表面の反射率を考慮する必要がある。そのためには、生体表面に入射する光量（以下、入射光量）と生体表面で反射する光量（以下、反射光量）とを測定する必要がある。この２つが測定できれば、入射光量と、反射光量との関係より生体表面の反射率が求められる。本実施の形態は、この反射率を求めるものである。
図５は本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の構成図である。本実施の形態の生体情報測定装置において、図１（ａ）と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。本実施の形態においては、データ格納手段１０１は省かれ、第１収納空間５０３および第１収納空間５０３と隔壁５０７により隔絶された第２収納空間５０４を有するプローブ容器５０１を備えている。
ＬＥＤ１０５は、プローブ容器５０１の第１収納空間５０３内に配置されている。ＬＥＤ１０５の前面には生体への照射面積を制限するための窓が配置されている。また、フォトダイオード１０４は、プローブ容器５０１の第２収納空間５０４内に設けられている。
また、プローブ容器５０１において、遮蔽板５０２の生体の表面１０７が接する面と反対側の、フォトダイオード１０４と対向する主面側は、既知の反射率Ｋを有している。このとき、遮蔽板５０２は該反射率を有する部材にて構成されていてもよいし、該反射率を有する塗料にて塗装されていてもよいし、該反射率を有する膜を設けた構成としてもよい。そして、遮蔽板５０２にて開閉される部分が第２の採光窓である。
また、第１収納空間５０３と、第２収納空間５０４との間の隔壁５０７には、ＬＥＤ１０５の生体の表面１０７で反射した光をフォトダイオード１０４で測定するための窓部５０８が設けられるとともに、窓部５０８を開閉するための照明光開閉板５０５が備えられている。
なお、上記の各構成において、プローブ容器５０１のうち、第２収納空間５０４を形成する隔壁５０７，遮蔽板５０２を含む各壁面は、本発明並びに後述する発明の開口箱を構成する。また、遮蔽板５０２は本発明並びに後述する発明の第２の遮蔽手段の一例であり、照明光開閉板５０５は本発明並びに後述する発明の第１の遮蔽手段の一例である。ただし、上述した他の実施の形態１と同一符号の各部と本発明の各手段との対応は、実施の形態１にて示した対応と同様であるので説明を省略する。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の動作を説明するとともに、これにより本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。
第一に、図６のように既知の反射率Ｋをもった遮蔽板５０２を閉じた状態で、かつ照明光開閉板５０５を閉じた状態でのフォトダイオード１０４の電気信号値をＶ０とする。この状態では、フォトダイオード１０４からは、外部から光線が入射しない状態の電気信号値が得られることになる。
第二に、図７のように照明光開閉板５０５だけを開き、遮蔽板５０２を閉じた状態でＬＥＤ１０５を点灯すると、ＬＥＤ１０５からの光は、照明光開閉板５０５が開かれて生じた隔壁５０７の窓部５０８から、第２収納空間５０３内に入射され、既知の反射率Ｋを持った遮蔽板５０２で反射された後、フォトダイオード１０４で受光される。このときのフォトダイオード１０４の電気信号値をＶｉとする。なお、ここで窓部５０８は、本発明の第１の採光窓に相当する。
第三に、図８のように照明光開閉板５０５および遮蔽板５０２の両方を開き、ＬＥＤ１０５の光が、照明光開閉板５０５が開かれて生じた隔壁の窓部から、第２収納空間５０１内に入射され生体の表面１０７を反射した第１の反射光と、窓から生体内部を拡散、減衰した後、第２収納空間５０１の、遮蔽板５０２が開かれて生じた観測領域５０６から生体の表面１０７に現れた伝搬光との和がフォトダイオード１０４に入射した場合の、フォトダイオード１０４の電気信号値をＶ１とする。なお、ここで観測領域５０６は本発明の第２の採光窓に対応する。
第四に、図５のように照明光開閉板５０５を閉じ、遮蔽板５０２を所定の距離だけ開いて、ＬＥＤ１０５の光が生体内部を拡散、減衰した後、第２収納空間５０４の、遮蔽板５０２が開かれて生じた観測領域５０６から、伝搬光としてフォトダイオード１０４に入射した場合の、フォトダイオード１０４の出力をＶ２とする。
ここでＫ×（Ｖｉ−Ｖ０）より生体の表面１０７への入射光量の情報を持った電気信号値が得られる。
次に、Ｖ１−Ｖ２より生体の表面１０７で反射する光量の情報を持った電気信号値が得られる。
上記の各値から、生体の、表面での反射率Ｒは（Ｖ１−Ｖ２）／（Ｋ×（Ｖｉ−Ｖ０））で求めることができる。
なお、プローブ容器５０１において、第２収納空間５０４を構成する隔壁５０７を含む各壁面および遮蔽板５０２は、本発明並びに後述する各発明の開口箱に相当する。したがって、実施の形態５のプローブ容器５０１は、第１収納空間５０３を構成するための部分を省略して、ＬＥＤ１０５はプローブ容器５０１の外部に設ける構成としてもよい。
なお、上記実施の形態５を実現する、本発明者により発明された発明を、以下に説明する。
（発明１）生体の表面を照明する光源と、前記光源から出射された光を直接取り入れることが可能な、第１の遮蔽手段により開閉自在な第１の採光窓、および前記光源から出射された光が前記生体に入射し、その内部を伝搬した後に前記生体の前記他の部位に現れて生ずる伝搬光を取り入れる、所定の反射率の反射面を有する第２の遮光手段により開閉自在な第２の採光窓とを有し、前記光源の外部に設けられた開口箱と、光を検出して電気信号に変換する、前記開口箱内に設けられた光電変換素子と、前記光電変換素子より電気信号を取得し、この電気信号値に基づき前記生体に関する情報を得る演算手段と、を用い、
前記開口箱の前記第１の遮蔽手段および前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光および前記生体の前記他の部位にて反射された第１の反射光として前記光電変換素子により検出する第１の工程と、
前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が遮蔽され、前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光として前記光電変換素子により検出する第２の工程と、
前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が開放され、前記第２の遮光手段が遮蔽された状態で、前記光源から出射された光が、前記第２の遮光手段の反射面で反射され第２の反射光として前記光電変換素子に検出される第３の工程と、
前記演算手段により、前記第１の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記第２の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値とに基づき、前記光源から出射した光のうち、前記生体表面にて反射された光量に相当する電気信号値を求める第４の工程とを備え、
前記第４の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記第３の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値とを比較して、前記生体に関する情報として、前記生体の表面の前記光源から出射された光の反射率を測定する生体情報測定方法。
（発明２）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段および前記第２の遮光手段を遮蔽した状態で、前記光電変換素子が受光動作を行い電気信号値を検出する第５の工程をさらに備え、
前記演算手段により、前記第３の工程および前記第４の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値を、前記第５の工程により前記光電変換素子から得られる電気信号値により補正することにより、前記反射率を補正する上記発明１の生体情報測定方法。
（発明３）生体の表面を照明する光源と、
前記光源から出射された光を直接取り入れることが可能な、第１の遮蔽手段により開閉自在な第１の採光窓、および前記光源から出射された光が前記生体に入射し、その内部を伝搬した後に前記生体の前記他の部位に現れて生ずる伝搬光を取り入れる、所定の反射率の反射面を有する第２の遮光手段により開閉自在な第２の採光窓とを有し、前記光源の外部に設けられた開口箱と、
光を検出して電気信号に変換する、前記開口箱内に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子より電気信号を取得し、この電気信号値に基づき前記生体に関する情報を得る演算手段とを備え、
（１）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段および前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光および前記生体の前記他の部位にて反射された第１の反射光として前記光電変換素子により検出し、
（２）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が遮蔽され、前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光として前記光電変換素子により検出し、
（３）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が開放され、前記第２の遮光手段が遮蔽された状態で、前記光源から出射された光が前記第２の遮光手段の反射面で反射した光を第２の反射光として前記光電変換素子に検出し、
（４）前記演算手段は、前記（１）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記（２）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値とに基づき、前記光源から出射した光のうち、前記生体表面にて反射された光量に相当する電気信号値を求め、
前記（４）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記（３）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値とを比較して、前記生体に関する情報として、前記生体の表面の前記光源から出射された光の反射率を測定する生体情報測定装置。
（発明４）（５）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段および前記第２の遮光手段を遮蔽した状態で、前記光電変換素子が受光動作を行い電気信号値を検出し、
前記演算手段により、前記（３）の動作および前記（４）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値を、前記（５）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値により補正することにより、前記反射率を補正する上記第３の発明の生体情報測定装置。
上記各発明によれば、生体表面の反射率を考慮して、より精度の高い生体情報測定装置および生体情報測定方法を得ることができる。ただし、上述した各発明の各部または各手段と、本発明の各部または各手段において、同一の機能を有するものは同一の名称を付した。
（実施の形態６）
実施の形態６による生体情報測定装置の構成は、実施の形態５の生体情報測定装置にデータ格納手段１０１を設けるか、実施の形態４の生体情報測定装置における遮蔽板４０４を実施の形態５の、既知の反射率を有する遮蔽板５０２としたものである。したがって、データ格納手段１０１の動作および演算手段１０２の演算動作の内容を除けば、実施の形態４，５と同様なので、説明には図４〜図８を用い、詳細な説明は省略する。
以上のような構成を有する、本発明の実施の形態６による生体情報測定装置の動作を説明するとともに、これにより本発明の生体情報測定方法の一実施の形態を説明する。
実施の形態５と同様にして、生体の表面１０７の反射率を求めた後、これにより、ＬＥＤ１０５の出力のうち、実際に皮下脂肪１０７ａへ入力した成分（１−Ｒ）×（Ｋ×（Ｖｉ−Ｖ０））を求める。
次に、実施の形態４と同様にして、受光領域４０４の大きさを変更しながらフォトダイオード１０４での電気信号値を得る。
次に、皮下脂肪１０７ａへ入力した成分（１−Ｒ）×（Ｋ×（Ｖｉ−Ｖ０））で電気信号値を割ることで皮膚による反射光量の補正を行い、その商が補正値となり、データ格納手段１０１内のデータを参照して、生体の皮下脂肪厚を求めることができる。
また、求められた皮下脂肪厚、体脂肪率を表示部１０３にて表示する。なお、表示部２０３は省略した構成として、求められた皮下脂肪厚、体脂肪率はデジタルデータとして外部に伝送するようにしてもよい。
なお、上記実施の形態６は、本発明者により発明された以下の発明の一例であってもよい。
（発明５）生体の表面を照明する光源と、
前記光源から出射された光を直接取り入れることが可能な、第１の遮蔽手段により開閉自在な第１の採光窓、および前記光源から出射された光が前記生体に入射し、その内部を伝搬した後に前記生体の前記他の部位に現れて生ずる伝搬光を取り入れる、所定の反射率の反射面を有する第２の遮光手段によりその面積が変化する第２の採光窓とを有し、前記光源の外部に設けられた開口箱と、
光を検出して電気信号に変換する、前記開口箱内に設けられた光電変換素子と、
前記光電変換素子より電気信号を取得し、この電気信号値に基づく光情報に基づき前記生体に関する情報を得る演算手段と、
前記標本情報を格納する格納手段とを備え、
（１）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段および前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光および前記生体の前記他の部位にて反射された第１の反射光として前記光電変換素子により検出し、
（２）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が遮蔽され、前記第２の遮光手段が開放された状態で、前記光源から出射された光を、前記伝搬光として前記光電変換素子により検出し、
（３）前記開口箱の前記第１の遮蔽手段が開放され、前記第２の遮光手段が遮蔽された状態で、前記光源から出射された光が前記第２の遮光手段の反射面で反射した光を第２の反射光として前記光電変換素子に検出し、
（４）前記演算手段は、前記（１）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記（２）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値とに基づき、前記光源から出射した光のうち、前記生体表面にて反射された光量に相当する電気信号値を求め、
前記（４）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値と、前記（３）の動作により前記光電変換素子から得られる電気信号値とを比較して、前記生体の表面の前記光源から出射された光の反射率を測定し、
前記生体の表面の前記光源から出射された光の反射率に基づき補正した前記光情報と、前記標本情報とを参照して、前記生体に関する情報を算出し、
前記標本情報は、生体に関する情報が既知である検体に前記光源と等価な標本光源より光を出射し、前記検体内から前記第２の採光窓と等価な標本採光窓を通過した光を前記光電変換素子と等価な標本光電変換素子に受光させて得られた標本光情報と、前記検体の生体に関する情報とで定義されている生体情報測定装置。
また、上記の各実施の形態において、ＬＥＤ１０５は本発明並びに発明の光源の一例であるとしたが、本発明並びに発明の光源としては、ＬＥＤの他、ハロゲンランプ、レーザー等を用いても良い。また、フォトダイオード１０４は本発明並びに発明の光電変換素子の一例であるが、他にＣＣＤ、Ｃｄｓ等を用いても良い。また、本発明の領域変更手段は、上述した各実施の形態の構成に限定されるものではなく、電気シャッター、機械シャッター等の絞り他の構成を用いて、観測領域の大きさ、形を変えるようにしたりしても良い。また、本発明並びに発明の第１の遮蔽手段、第２の遮蔽手段も、上記領域変更手段と同様、他の構成によって開閉動作を行ってもよい。
また、フォトダイオード１０４が受光する光に基づく電気信号値は、本発明並びに発明の光情報の一例であるとしたが、本発明並びに発明の光情報は光量に関連するものであってもよいし、光量に基づき得られた輝度分布に関連するものであってもよい。
また、本発明並びに発明の生体情報測定装置により皮下脂肪厚を求める一方で、生体の身長、体重の値が決まれば統計的に体脂肪率も算出することができる。
産業上の利用可能性
以上説明したところから明らかなように、本発明によれば、高価な受光素子を複数用いることなく、精度の高い生体情報測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、
（ａ）本発明の実施の形態１による生体情報測定装置の構成図である。
（ｂ）本発明の実施の形態１による生体情報測定装置の部分上面図である。
図２は、
（ａ）本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の構成図である。
（ｂ）本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の部分上面図である。
図３は、
（ａ）本発明の実施の形態３による生体情報測定装置の構成図である。
（ｂ）本発明の実施の形態３による生体情報測定装置の部分上面図である。
（ｃ）本発明の実施の形態３による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図４は、
（ａ）本発明の実施の形態４による生体情報測定装置の構成図である。
（ｂ）本発明の実施の形態４による生体情報測定装置の部分上面図である。
図５は、本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の構成図である。
図６は、本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図７は、本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図８は、本発明の実施の形態５による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図９は、
（ａ）従来の技術による生体情報測定装置の第１構成例を示す図である。
（ｂ）従来の技術による生体情報測定装置の第２構成例を示す図である。
（ｃ）従来の技術による生体情報測定装置の第３構成例を示す図である。
図１０は、従来の技術による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図１１は、本発明の実施の形態３および４による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
図１２は、
（ａ）本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
（ｂ）本発明の実施の形態２による生体情報測定装置の動作を説明するための図である。
（符号の説明）
１０１  データ格納手段
１０２  演算手段
１０３  表示手段
１０４  フォトダイオード
１０５  ＬＥＤ
１０６  摺動補助部
１０７  生体の表面
１０７ａ  皮下脂肪
１０８  受光領域移動具
１０９  孔部
１１０  延伸部分
２０１  受光領域移動具
２０１ａ  板状部材
２０１ｂ  板状部材
２０２  スリット
２０２ａ  スリット
２０２ｂ  スリット
２０３  孔部
３０１  受光領域変更手段
３０１ａ  固定板
３０１ｂ  固定板
３０１ｃ  可動板
３０２  遮光手段
３０３  受光領域
３０４  皮膚
４０１  第１収納空間
４０２  第２収納空間
４０３  プローブ容器
４０４  遮蔽板
４０５  受光領域
４０６  隔壁
５０１  プローブ容器
５０２  遮蔽板
５０３  第１収納空間
５０４  第２収納空間
５０５  照明光開閉板
５０６  観測領域
５０７  隔壁
５０８  窓部
９０１  光源
９０２  受光素子
９０２ａ  受光素子
９０２ｂ  受光素子
９０２ｃ  受光素子
９０２ｄ  受光素子
９０３  演算手段
９０４  データ格納手段
９０５  補助受光素子
【図１（ａ）】
2003039363.tif 000003
【図１（ｂ）】
2003039363.tif 000004
【図２（ａ）】
2003039363.tif 000005
【図２（ｂ）】
2003039363.tif 000006
【図３（ａ）】
2003039363.tif 000007
【図３（ｂ）】
2003039363.tif 000008
【図３（ｃ）】
2003039363.tif 000009
【図４（ａ）】
2003039363.tif 000010
【図４（ｂ）】
2003039363.tif 000011
【図５】
2003039363.tif 000012
【図６】
2003039363.tif 000013
【図７】
2003039363.tif 000014
【図８】
2003039363.tif 000015
【図９（ａ）】
2003039363.tif 000016
【図９（ｂ）】
2003039363.tif 000017
【図９（ｃ）】
2003039363.tif 000018
【図１０】
2003039363.tif 000019
【図１１】
2003039363.tif 000020
【図１２（ａ）】
2003039363.tif 000021
【図１２（ｂ）】
2003039363.tif 000022
【国際調査報告】
2003039363.tif 000023
2003039363.tif 000024
2003039363.tif 000025
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