(57)【要約】  発光部から受光部に到達する検出光における迷光を低減して、光電脈波信号におけるＳＮ比を向上することを可能とする生体情報計測装置を提供する。  生体情報取得装置（１）は、被験者の指（Ｆ）を照射する発光部（２０）と、指（Ｆ）からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部（３０）と、光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部（４０）とを備え、発光部（２０）の照射方向又は受光部（３０）の受光方向に垂直な面における平面視において、発光部（２０）の中心と受光部（３０）の中心を通る線が指（Ｆ）の長手方向に対して傾斜するように発光部（２０）及び受光部（３０）が配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測部位を照射する発光部と、
前記計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、
前記光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部と、
を備え、
前記発光部の照射方向又は前記受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記計測部位の長手方向に対して傾斜するように前記発光部及び前記受光部が配置されたことを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記基板に対する前記計測部位の位置を規制するための誘導手段を有する本体と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
【請求項３】
前記計測部位は指であり、
前記誘導手段は前記指を収容可能な筒状の空洞部を有するカバーであり、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記筒状の空洞部の中心軸に対して傾斜するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の生体情報計測装置。
【請求項４】
前記基板は矩形基板からなり、前記発光部と前記受光部とが前記矩形基板の対角位置に配置され、前記矩形基板の一対の辺が前記筒状の空洞部の中心軸に対して平行に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記計測部位に対する前記基板の位置を規定するための本体と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
前記計測部位は指であり、
前記基板は矩形基板からなり、該矩形基板の一対の辺と平行に前記発光部と前記受光部が配置され、前記一対の辺が前記長手方向に対して傾斜するように、前記矩形基板が前記本体に配置されたことを特徴とする請求項５に記載の生体情報計測装置。
【請求項７】
前記発光部の中心及び前記受光部の中心を通る線と前記計測部位の長手方向のなす角が可変となるように、前記基板が前記本体に対して設置されたことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の生体情報計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体情報計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、生体の一部に向けて光を照射する発光部、及び生体を介して発光部からの発光を受光する受光部を備える検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて生体情報を表示する生体情報表示手段とを有する生体情報計測装置を開示する。この生体情報計測装置では、発光部と受光部が被験者の指の長手方向に対して平行となるように検出手段が構成され、受光部で受光した、被験者の指の血中のヘモグロビンからの反射光による脈波信号が生成され、この脈波信号に基づいて生体情報が取得される。【０００３】
特許文献２は、脈波センサの発光素子が、測定部位に向けて光を周期的に点灯及び消灯させる構成の脈波計測装置を開示する。この脈波計測装置は、点灯と消灯とを繰り返す発光手段と、測定部位からの反射光又は透過光を受光する受光手段と、点灯期間内の受光信号と消灯期間内の受光信号都の差分を脈波信号として出力する脈波信号発生手段とを備える。脈波信号発生手段は、点灯期間内に受光信号をサンプルホールドする第１のサンプルホールド手段と、消灯期間内に受光信号をサンプルホールドする第２のサンプルホールド手段とを備え、２つのサンプルホールド手段からの出力の差分に基づいて上記の脈波信号を出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８３９１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−１６５８５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１のような生体情報計測装置においては、脈波信号処理におけるＳＮ比の向上が課題となる。生体情報は検出光の振幅における脈波成分から取得されるため、ＡＣ成分とＤＣ成分からなる検出光のうち、ＡＣ成分は脈波信号等の生体情報の取得に必要な成分となる一方で、ＤＣ成分は不要な成分となる。従って、脈波信号におけるＡＣ成分とＤＣ成分の合計に対するＡＣ成分の比、すなわちＳＮ比が高い方が高精度な生体情報の取得において好ましい。ここで、特許文献２の脈波計測装置のように、発光手段の発光タイミング及び受光信号の信号処理を制御することにより脈波信号におけるＳＮ比を向上させる構成によると、制御手段の構成が複雑になり、装置のコストアップが問題となる。そこで、検出光のＤＣ成分を直接低減することにより脈波信号のＳＮ比を向上させることが望ましい。【０００６】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、発光部から受光部に到達する検出光のＤＣ成分である迷光を低減して、光電脈波信号におけるＳＮ比を向上することを可能とする生体情報計測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】
【０００７】
本発明に係る生体情報計測装置は、計測部位を照射する発光部と、計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部とを備え、発光部の照射方向又は受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、発光部の中心と受光部の中心を通る線が計測部位の長手方向に対して傾斜するように発光部及び受光部が配置されたことを特徴とする。【０００８】
本発明に係る生体情報計測装置によれば、発光部及び受光部を結ぶ線が計測部位の長手方向に対して傾斜するように発光部及び受光部が配置される。これにより、迷光が低減され、発光部及び受光部を結ぶ線が計測部位の長手方向に平行である場合と比べて、検出光のＡＣ成分の減少割合に対して、検出光のＤＣ成分の減少割合が大きくなる。その結果、光電脈波信号のＳＮ比を向上することが可能となる。【０００９】
本発明に係る生体情報計測装置は、発光部及び受光部が形成された基板と、基板に対する計測部位の位置を規制するための誘導手段を有する本体とを更に備える。【００１０】
この構成によると、計測部位が、発光部及び受光部が形成された基板に対して規制されるので、その結果として計測部位の長手方向は発光部及び受光部を結ぶ線に対して確実に傾斜するように配置されることが可能となる。【００１１】
ここで、計測部位は指であり、誘導手段は指を収容可能な筒状の空洞部を有するカバーであり、発光部の中心と受光部の中心を通る線が筒状の空洞部の中心軸に対して傾斜するように構成される。【００１２】
この構成によると、計測部位である指は空洞部に収容されることにより発光部及び受光部に対して位置決めされるので、計測部位である指のサイズ、挿入態様等にばらつきがあっても、発光部及び受光部を結ぶ線と指の長手方向との傾斜を簡単な構成で得ることが可能となる。【００１３】
また、基板は矩形基板からなり、発光部と受光部とが矩形基板の対角位置に配置され、矩形基板の一対の辺が筒状の空洞部の中心軸に対して平行に配置されることが好ましい。【００１４】
この構成によると、基板上における発光部と受光部の配置により、発光部及び受光部を結ぶ線と指の長手方向との傾斜を簡単な構成で得ることが可能となる。従って、従来の装置からの追加部品がなく、装置のコストアップが回避される。【００１５】
本発明に係る生体情報計測装置は、発光部及び受光部が形成された基板と、計測部位に対する基板の位置を規定するための本体とを更に備える。【００１６】
この構成によると、発光部及び受光部が形成された基板が計測部位に対して位置決めされるので、発光部及び受光部を結ぶ線を計測部位の長手方向に対して確実に傾斜させることが可能となる。【００１７】
ここで、計測部位は指であり、基板は矩形基板からなり、矩形基板の一対の辺と平行に発光部と受光部が配置され、一対の辺が長手方向に対して傾斜するように、矩形基板が本体に配置される。【００１８】
この構成によると、従来の基板の構成を変更することなく、本体に対する基板の配置を変更するだけで、発光部及び受光部を結ぶ線と指の長手方向との傾斜を得ることが可能となるので、従来的な基板の製造プロセスの変更が不要であり、開発コストが抑制される。【００１９】
本発明に係る生体情報計測装置において、発光部の中心及び受光部の中心を通る線と計測部位の長手方向のなす角が可変となるように、基板が本体に対して設置されるようにしてもよい。【００２０】
この構成によると、光電脈波信号における所望のＳＮ比を得るように、発光部と受光部を結ぶ線と測定対象物の長手方向との最適な角度を特定又は調整することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、計測部位を照射して計測部位からの反射光又は透過光から生体情報を取得する生体情報計測装置において、発光部から受光部に到達する迷光を低減して光電脈波信号におけるＳＮ比を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】第１実施形態に係る生体情報計測装置を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る生体情報計測装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ＳＮ比の定義を説明する図である。
【図４】第１実施形態に係る生体情報計測装置による、ＳＮ比を求めるシミュレーションの計算条件を説明する図である。
【図５】比較例１に係る生体情報計測装置による、ＳＮ比を求めるシミュレーションの計算条件を説明する図である。
【図６】比較例２に係る生体情報計測装置による、ＳＮ比を求めるシミュレーションの計算条件を説明する図である。
【図７】第１実施形態に係る生体情報計測装置の変形例を示す図である。
【図８】第１実施形態に係る生体情報計測装置の変形例を示す図である。
【図９】第１実施形態に係る生体情報計測装置の変形例を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る生体情報計測装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。なお、各図面は発明を明瞭に説明するための模式図であり、寸法通りではない。
【００２４】
（第１実施形態）
まず、図１及び図２を併せて参照して、第１実施形態に係る生体情報計測装置１の構成を説明する。図１は生体情報計測装置１を示す図であり、（ａ）は上面断面図、（ｂ）は側面断面図、（ｃ）は正面断面図を示す。各図において、計測部位である手の指Ｆの輪郭が破線で描かれている。以降の説明において、指Ｆの長手方向をｘ軸方向とし、上面視（（ａ）参照）においてｘ軸方向に垂直な方向をｙ軸方向とし、側面視（（ｂ）参照）においてｘ軸方向に垂直な方向をｚ軸方向とする。すなわち、（ａ）において指Ｆを手の甲の側から見ているものとすると、指Ｆの根本側から先端側に向かう方向がｘ軸方向、指Ｆの幅方向がｙ軸方向、指Ｆの高さ方向がｚ軸方向となる。
【００２５】
生体情報計測装置１は、基板１０、発光部２０、受光部３０、処理部４０及び本体５０を備える。図の明瞭化のため、処理部４０は図１の（ｂ）のみにおいて図示され、（ａ）及び（ｃ）においては図示が省略される。概略として、基板１０、発光部２０及び受光部３０によって生体センサが形成される。このような生体センサは、指先などの接触から得られる血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、例えば、脈拍、酸素飽和度などの生体情報を光学的に計測する。なお、本実施形態においては、指装着用の生体情報計測装置１を例示するが、本発明は、計測対象部位が長手方向を有するものであれば、足の指用、前腕用、上腕用にも適用され得る。
【００２６】
基板１０は、例えば、絶縁性の樹脂やセラミックスなどの絶縁体（誘電体）から形成された矩形で薄板形状の基板からなる。基板１０は、主面１１がｘ−ｙ平面に平行になるように配置され、基板１０の長辺がｘ軸に平行に、短辺がｙ軸に平行に配置される。基板１０の主面１１の対角位置（例えば、基板１０の対角線上）に、凹部１２及び１３が設けられ、凹部１２及び１３にそれぞれ発光部２０及び受光部３０が形成される。
【００２７】
発光部２０は凹部１２に埋設された発光素子２１を備え、発光素子２１は、不図示の封止部等を介して凹部１２の開口方向、すなわち図１の（ｂ）及び（ｃ）におけるｚ軸方向上方を照射するように配置される。発光素子２１は、例えば、ヘモグロビンの吸光係数が高い赤外光付近の光を出射するものであればよく、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ＬＡＳＥＲ）、共振器型ＬＥＤ等で構成される。
【００２８】
受光部３０は基板１０の凹部１３に埋設された受光素子３１を備え、受光素子３１は、不図示の封止部等を介して凹部１３の開口方向、すなわち図１の（ｂ）及び（ｃ）におけるｚ軸方向上方からの入射光を受光するように配置される。このように、受光素子３１は、発光素子２１から出射され、生体（すなわち指Ｆ）を透過した光、又は指Ｆによって反射された光（検出光）を受光し、受光した検出光を光電変換して光電脈波信号を出力する。受光素子３１として、例えば、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が用いられる。
【００２９】
なお、発光素子２１と受光素子３１とは、各々の埋設構造により基板１０によって遮光されている。すなわち、発光部２０（発光素子２１）は基板１０の主面１１側に配置されて指Ｆを照射し、受光部３０（受光素子３１）は発光部２０から遮光された状態で基板１０の主面１１側に配置されて指Ｆからの透過光又は反射光を受光するように構成される。また、発光部２０の位置と受光部３０の位置は入れ替えられてもよい。すなわち、本実施形態においては、指Ｆの根本側に発光部２０が配置され、先端側に受光部３０が配置されるが、指Ｆの先端側に発光部２０が配置され、根本側に受光部３０が配置されていてもよい。また、本実施形態では、基板１０の長辺が指Ｆの長手方向（ｘ軸方向）に平行となるように構成されるが、基板１０の短辺が指Ｆの長手方向（ｘ軸方向）に平行となるように構成されていてもよい。またさらに、発光部２０と受光部３０とは分離された個別の基板上に形成されていてもよい。
【００３０】
図１の（ａ）に示すように、基板１０の平面視において、発光部２０と受光部３０を結ぶ線Ｌ、すなわち発光部２０の中心と受光部３０の中心を通る線Ｌ（以下、「発光−受光ラインＬ」という）が指Ｆの長手方向（ｘ軸方向）に対して傾斜するように、発光部２０及び受光部３０が配置される。すなわち、ｘ−ｙ平面視において、発光−受光ラインＬが、指Ｆの長手方向（ｘ軸方向）に対して、０°より大きく９０°よりも小さい角度で交差する。なお、発光部２０の中心及び受光部３０の中心とは、それぞれ発光素子２１の中心及び受光素子３１の中心に実質的に等しいものと定義される。
【００３１】
図２を参照して、処理部４０について説明する。図２は生体情報計測装置１の構成を示すブロック図である。処理部４０は、ＣＰＵ４１、メモリ４２、駆動部４３、増幅部４４及び演算部４５を備えるとともに、必要に応じて出力部４６が接続される。ＣＰＵ４１は各部間の信号のやりとりを制御するプロセッサであり、メモリ４２はプログラム及びデータを記憶するメモリである。すなわち、ＣＰＵ４１がメモリ４２に記憶されたプログラムを実行して各部の機能を実現する。
【００３２】
駆動部４３はＣＰＵ４１からの作動信号を受けて発光素子２１を駆動する（発光させる）。増幅部４４は、受光素子３１によって検出光から光電変換された光電脈波信号を増幅する。演算部４５は、増幅部４４から読み込まれた光電脈波信号を処理して、例えば、脈拍等の生体情報を取得する。なお、取得された脈拍等の生体情報は、メモリ４２に記憶され、あるいは出力部４６に出力される。出力部４６は、例えば、液晶表示ディスプレイ、スピーカ等からなるものであればよい。
【００３３】
図１に戻り、本体５０は基板１０が配置される底部５１、及び底部５１を覆う筒状のカバー５２（誘導手段）を備え、基板１０の主面１１と、底部５１と、カバー５２とによって筒状の空洞部Ｈが形成される。ここで、空洞部Ｈの中心軸Ｃが指Ｆの軸に近似するものとすると、発光−受光ラインＬが空洞部５１の中心軸Ｃに対して傾斜するように発光部２０及び受光部３０が配置される。言い換えると、発光−受光ラインＬは、空洞部５１の中心軸Ｃに対して０°より大きく９０°よりも小さい角度で交差する。
【００３４】
カバー５２は、その空洞部Ｈにより指Ｆを収容し、基板１０の主面１１上における指Ｆの接触位置を規制するための誘導手段として機能する。すなわち、指Ｆは空洞部Ｈに挿入されることにより、基板１０の主面１１上に当接乃至は載置されることができる。なお、空洞部Ｈの内径は標準的なサイズの指Ｆの外径よりも若干大きくなるように設計される。これにより、被験者は指Ｆを空洞部Ｈに挿入して基板１０の主面１１に指Ｆを接触配置させることができるとともに、指Ｆのサイズ、挿入態様等にばらつきがあっても、発光−受光ラインＬと指の長手方向のなす角を傾斜させることが可能となる。
【００３５】
次に、図３を用いて、本実施形態におけるＳＮ比の定義について説明する。図３において、横軸は時間であり、縦軸は光電脈波信号の強度（パワー）である。図３に示すように、光電脈波信号は、ヘモグロビンによる光の吸収が最小のときパワーＡと、同吸収が最大のときのパワーＢの周期的な繰り返しからなる。ここで、パワーＡは生体情報を含む生体信号であるＡＣ成分と迷光であるＤＣ成分との合計に対応する値であり、パワーＢは迷光に対応する値である。従って、ＳＮ比は（Ａ−Ｂ）／Ｂで表される。
【００３６】
ここで、本実施形態による生体情報計測装置１、比較例１による生体情報計測装置２Ａ及び比較例２による生体情報計測装置２Ｂにおける各ＳＮ比をシミュレーションにより算出した。
【００３７】
図４を用いて、本実施形態のシミュレーションにおける計算条件を説明する。図４の左図に、指Ｆ及び基板１０に関する上面図（ｘ−ｙ面）を示し、右図に正面断面図（ｚ−ｙ面）を示す。図４（左図）を参照すると、発光部２０の中心と受光部３０の中心の間の距離ｄは９．６５ｍｍであり、ｘ軸方向の測定範囲Ｍｘは１０．９ｍｍであり、その測定範囲内において、基板１０が中央に配置されるように設定される。発光部２０の中心と受光部３０の中心のｘ軸方向の離隔距離ｄｘは８．０ｍｍであり、ｙ軸方向の離隔距離ｄｙは５．４ｍｍである。従って、発光−受光ラインＬとｘ軸のなす角度は３４°である。
【００３８】
図４（右図）に示すように、指Ｆは、最外層の皮膚層Ｆ１、その内側の血液層Ｆ２及び最内層の骨Ｆ３からなるものとする。指Ｆのｙ−ｚ平面断面において、指Ｆのｙ軸（指幅）方向の外径Ｄ１は１５ｍｍであり、ｚ軸（指高）方向の外径Ｄ２は１２ｍｍである。皮膚層Ｆ１の厚さＴ１は１ｍｍであり、皮膚層Ｆ１と血液層Ｆ２の合計の厚さＴ２は２ｍｍである。
【００３９】
図５を用いて比較例１のシミュレーションにおける計算条件を説明する。図５に示すように、比較例１に係る生体情報計測装置２Ａにおいては、基板６０Ａの主面６１Ａに形成される発光部７０Ａ及び受光部８０Ａの発光−受光ラインＬがｘ軸（指Ｆの長手方向）に平行となるように構成される。図５の左図に示すように、発光部７０Ａの中心と受光部８０Ａの中心との間の距離ｄは図４の場合と同様に９．６５ｍｍであり、指Ｆのｙ−ｚ断面の構成は、第１実施形態に関して図４に示したものと同様である。
【００４０】
図６を用いて比較例２のシミュレーションにおける計算条件を説明する。図６の左図に示すように、比較例２に係る生体情報計測装置２Ｂにおいては、基板６０Ｂの主面６１Ｂに形成される発光部７０Ｂ及び受光部８０Ｂの発光−受光ラインＬがｘ軸（指Ｆの長手方向）に対して直交するように構成される。図６の左図に示すように、発光部７０Ｂの中心と受光部８０Ｂの中心との間の距離ｄは９．６５ｍｍであり、指Ｆのｙ−ｚ断面の構成は、第１実施形態に関して図４に示したものと同様である。
【００４１】
計算上の各係数について、皮膚層の屈折率を１．４、血液層の屈折率を１．４、骨の屈折率を１．５４とした。皮膚吸収係数を０．０１ｍｍ−１、皮膚散乱係数を２０ｍｍ−１、ヘモグロビン吸収係数を０．２ｍｍ−１、ヘモグロビン散乱係数を２０ｍｍ−１とした。散乱モデルにおけるヘニエイ−グリーンシュタイン関数をｇ＝０．９とし、平均自由工程を０．０５、散乱角度設定を３６０°、入力パワーを１Ｗとした。これらの各係数は、第１実施形態、比較例１及び比較例２に共通する。
【００４２】
以下の表１に上記シミュレーションの結果を示す。なお、表中の値Ａ及びＢについて、図３に関して前述したように、ヘモグロビンによる光の吸収が最小のときの光電脈波信号の受信パワーをＡとし、同吸収が最大のときの光電脈波信号の受信パワーをＢとする。
【表１】
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【００４３】
表１から分かるように、ＳＮ比は、比較例１に係る生体情報計測装置２Ａ及び比較例２に係る生体情報計測装置２Ｂにおいてはそれぞれ０．６１０及び０．６３９であったのに対し、本実施形態に係る生体情報計測装置１においては０．７４１であり、大幅にＳＮ比が向上した。
【００４４】
より詳細には、光電脈波信号のＡＣ成分の振幅（Ａ−Ｂ）は、比較例１では３．５９Ｅ−６Ｗであるのに対して、第１実施形態では３．３６Ｅ−６Ｗであり、比較例１でのＡＣ成分に対する第１実施形態でのＡＣ成分の減少率は約６％であった。一方、光電脈波信号のＤＣ成分（Ｂ）は、比較例１では５．８７Ｅ−６Ｗであるのに対して、第１実施形態では４．５５Ｅ−６Ｗであり、比較例１でのＤＣ成分に対する第１実施形態でのＤＣ成分の減少率は約２２％であった。このように、比較例１のように発光−受光ラインＬを指Ｆに平行にした状態から、第１実施形態のように受光−発光ラインを指Ｆに対して傾斜させると、光電脈波信号のＡＣ成分の減少率（６％）に対してＤＣ成分の減少（２２％）を大きくすることができる。その結果として、第１実施形態のＳＮ比（０．７４１）は比較例１のＳＮ比（０．６１０）に対して２１．５％向上した。言い換えると、光電脈波信号の振幅を第１実施形態の場合と比較例１の場合で同じとした場合に、第１実施形態の方が、迷光が２１．５％少ないことになる。
【００４５】
また、光電脈波信号のＡＣ成分の振幅（Ａ−Ｂ）は、比較例２では１．３５Ｅ−７Ｗであるのに対して、第１実施形態では３．３６Ｅ−６Ｗであり、比較例２でのＡＣ成分に対して第１実施形態でのＡＣ成分は約２５倍に増加した。一方、光電脈波信号のＤＣ成分（Ｂ）は、比較例２では２．１０Ｅ−７Ｗであるのに対して、第１実施形態では４．５５Ｅ−６Ｗであり、比較例２のＤＣ成分に対して第１実施形態でのＤＣ成分は約２２倍に増加した。このように、比較例２のように発光−受光ラインＬを指Ｆに垂直にした状態から、第１実施形態のように受光−発光ラインを指Ｆに対して傾斜させると、光電脈波信号のＡＣ成分の増加率（２５倍）に対してＤＣ成分の増加率（２２倍）を小さくすることができる。その結果として、第１実施形態のＳＮ比（０．７４１）は比較例２のＳＮ比（０．６３９）に対して１６．０％向上した。言い換えると、光電脈波信号の振幅を第１実施形態の場合と比較例２の場合で同じとした場合に、第１実施形態の方が、迷光が１６．０％少ないことになる。
【００４６】
図７〜図９に本実施形態に対する種々の変形例を示す。図７に第１実施形態の変形例である生体情報計測装置１Ａを示す。図１の（ｃ）と同様に、図７は生体情報計測装置１Ａの正面断面図を示し、計測部位である指Ｆの輪郭が破線で描かれる。
【００４７】
生体情報計測装置１Ａは、基板１０、発光部２０、受光部３０、処理部４０（不図示）及び本体５０Ａを備える。図１の生体情報計測装置１とは、本体の構成のみが異なる。生体情報計測装置１Ａにおいては、本体５０Ａは底部５１と、底部５１から基板１０方向（ｚ軸方向）に立設されてｘ軸方向に延在するガイド５３及び５４（誘導手段）とを備え、カバーを有さない。従って、被験者は、指Ｆをガイド５３及び５４の間のスペースに誘導又は規制されて基板１０上の主面１１に接触させることになる。このように、本発明の生体情報計測装置は、被験者が指Ｆを基板１０の主面１１上に接触させる際に、基板１０の平面視において、発光−受光ラインＬが指Ｆの長手方向に対して傾斜するように構成されていればよい。従って、例えば、ガイド５３及び５４のいずれか一方は省略されてもよい。また、誘導手段として、本体５０Ａ又は主面１１上に、指の配置を指示するための線、図等が示される構成としてもよいし、指Ｆを本体５０Ａの底部５１に固定するためのバンドが、底部５１又はガイド５３及び５４に設けられてもよい。
【００４８】
また、図８の各図に示すように、発光部と受光部は必ずしも基板１０の対角位置になくてもよい。図８の（ａ）及び（ｂ）は第１実施形態の変形例である生体情報計測装置１Ｂ及び１Ｃの上面断面図をそれぞれ示す。生体情報計測装置１Ｂ及び１Ｃと、図１に示す生体情報計測装置１とは、基板ｘ−ｙ平面内における発光部の配置又は受光部の配置のみが異なる。
【００４９】
図８の（ａ）に示す生体情報計測装置１Ｂにおいて、発光部２０は、図１に示す生体情報計測装置１と同様に、基板１０Ｂの角位置に配置される一方、受光部３０Ｂは、図５に示すような従来的な構成の基板６０Ａと同様に基板１０Ｂのｙ軸方向中心位置（中心軸Ｃ上）に配置される。また、図８の（ｂ）に示す生体情報計測装置１Ｃでは、受光部３０は、図１に示す生体情報計測装置１と同様に、基板１０Ｃの角位置に配置される一方、発光部２０Ｃは、図５に示すような従来的な基板６０Ａと同様に基板１０Ｃのｙ軸方向中心位置（中心軸Ｃ上）に配置される。
【００５０】
このように、発光部２０と受光部３０Ｂ及び発光部２０Ｃと受光部３０の上記配置によっても、基板１０の平面視において、発光−受光ラインＬが指Ｆの長手方向に対して傾斜することになる。本変形例のような発光部及び受光部の一方の位置がｙ軸方向中心位置からオフセットされる構成によると、発光部及び受光部の他方を従来のプロセスによって基板上に形成できるので、図５に示すような従来的な構成の基板６０Ａに対する製造プロセスの変更を少なくすることができ、開発コストが抑制される。
【００５１】
また、図９に本実施形態の更なる変形例である生体情報計測装置１Ｄを示す。生体情報計測装置１Ｄは、基板１０Ｄ、発光部２０Ｄ、受光部３０Ｄ、処理部４０（不図示）及び本体５０Ｄを備える。なお、処理部４０は上記第１実施形態のものと同様の構成及び機能を有するので説明を省略する。また、発光部２０Ｄ及び受光部３０Ｄは、第１実施形態の発光部２０及び受光部３０とは基板上における配置のみが異なる。
【００５２】
基板１０Ｄは矩形基板からなり、基板１０Ｄの一対の辺（本実施形態では長辺）と平行に発光部２０Ｄと受光部３０Ｄが配置され、上記一対の辺がｘ軸方向に対して傾斜するように、基板１０Ｄが本体５０Ｄに配置される。本実施形態では、基板１０Ｄは、図５に示すような従来的な構成の基板６０Ａと同様に、発光部２０Ｄと受光部３０Ｄがそれぞれ基板の長手方向の中心線上に配置される。なお、発光部２０Ｄと受光部３０Ｄとが基板１０Ｄの辺に平行に形成されていれば、必ずしも基板中心線上になくてもよい。そして、発光−受光ラインＬは空洞部Ｈの中心軸Ｃに対して傾斜して配置される。このような構成によっても、発光−受光ラインＬが計測部位である指Ｆの長手方向に対して傾斜するように発光部２０Ｄ及び受光部３０Ｄを配置させることができる。
【００５３】
本体５０Ｄは基板１０Ｄの位置と指Ｆの位置関係を規定するものであればよい。なお、本体５０Ｄにおいて、基板１０Ｄは固定されていてもよいし、発光−受光ラインＬと指Ｆの長手方向のなす角が可変となるように、基板１０Ｄが本体５０Ｄに対して可動な態様で設置されてもよい。例えば、基板１０Ｄは、ｘ−ｙ平面上で回転可能に配置されていてもよい。この場合、回転中心は基板１０Ｄの重心であってもよいし、発光部２０Ｄの位置又は受光部３０Ｄの位置であってもよい。
【００５４】
本変形例によると、図５に示したような従来的な構成の基板６０Ａと同様の基板１０Ｄを用いて、発光−受光ラインＬを指Ｆの長手方向に対して傾斜させる構成とすることができる。これにより、発光部２０Ｄ及び受光部３０Ｄを基板１０Ｄ上に形成するためのプロセスを従来のものから変更する必要がなく、開発コストを低減することが可能となる。また、発光−受光ラインＬと指Ｆの長手方向のなす角が可変となるように構成された場合、所望のＳＮ比が実現されるように基板１０Ｄの指Ｆ又は本体５０Ｄに対する最適な角度を特定又は調整することが可能となる。
【００５５】
以上のように、本実施形態によると、計測部位である指Ｆの長手方向に対して発光−受光ラインＬが傾斜するように発光部２０及び受光部３０が配置される。これにより、発光−受光ラインが指の長手方向に平行である場合と比べて、生体情報取得に必要な検出光ＡＣ成分の減少割合に対して、迷光となる検出光ＤＣ成分の減少割合が大きくなり、光電脈波信号におけるＳＮ比の大幅な向上が可能となる。また、発光−受光ラインが指の長手方向に垂直である場合と比べても、生体情報取得に必要な検出光ＡＣ成分の増加割合に対して、迷光となる検出光ＤＣ成分の増加割合が小さくなり、ＳＮ比の大幅な向上が可能となる。また、上記構成によると、従来の生体情報計測装置から、基板上の発光部と受光部の配置、又は基板と本体の位置関係を変更するだけで済むので、製造コストの実質的な増加を回避できる。
【００５６】
（第２実施形態）
上記第１実施形態においては、発光−受光ラインＬが指Ｆの長手方向に対して傾斜配置される構成を示したが、本実施形態においては、指Ｆの長手方向が発光−受光ラインＬに対して傾斜配置される構成を示す。図１０を参照して、第２実施形態に係る生体情報計測装置１Ｅの構成について説明する。図１０は生体情報計測装置１Ｅの上面断面図であり、計測部位である手の指Ｆの輪郭が破線で描かれる。
【００５７】
生体情報計測装置１Ｅは、基板１０Ｄ、発光部２０Ｄ、受光部３０Ｄ、処理部４０（不図示）及び本体５０Ｅを備える。なお、処理部４０は上記第１実施形態のものと同様の構成及び機能を有し、基板１０Ｄ、発光部２０Ｄ及び受光部３０Ｄは第１実施形態の変形例として示した図９のものと同様の構成及び機能を有する。
【００５８】
本体５０Ｅは、計測部位である指Ｆに対する基板１０の位置を規定する。本体５０Ｅは、誘導手段としてのガイド５５及び５６を備える。ガイド５５及び５６は、図７に示したガイド５３及び５４と同様に指の高さ方向、すなわちｚ軸方向上方に立設され、図１０に示すように指の長手方向、すなわちｘ軸方向に延在する。言い換えると、ガイド５５及び５６は、本体５０Ｅの長手方向又は基板１０の配置方向に対して傾斜して配置される。
【００５９】
生体情報計測装置１Ｅにおいては、指Ｆがガイド５５とガイド５６の間に規制されて配置されたときに、発光−受光ラインＬが、ガイド５５及び５６の延在方向又は指Ｆの長手方向（ｘ軸方向）に対して傾斜するように構成される。なお、ガイド５５及び５６のいずれか一方が省略される構成としてもよい。また、誘導手段は、ガイドに限られず、ｘ軸方向に指Ｆを貫通させる筒状部材であってもよいし、指の配置を本体５０Ｅの底部５１上に示された線、図等であってもよい。
【００６０】
生体情報計測装置１Ｅは、基板１０Ｄの主面１１Ｄを指Ｆのあらゆる方向から当接させることができる。すなわち、主面１１Ｄは指Ｆの腹（掌の側）、指Ｆの甲、指Ｆの側部等に当接され得る。
【００６１】
本実施形態の構成により、計測部位である指Ｆの長手方向が発光−受光ラインＬに対して傾斜するように発光部２０Ｄ及び受光部３０Ｄを配置させることができ、第１実施形態と同様の効果、すなわち光電脈波信号におけるＳＮ比の大幅な向上を実現することができる。本実施形態においては、図９に示した第１実施形態の変形例と同様に、従来的な構成の基板１０Ｄを用いて、発光−受光ラインＬが計測部位である指Ｆの長手方向に対して傾斜する構成を実現することができる。従って、基板１０Ｄの製造プロセスを従来のものから変更する必要がなく、開発コストを低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００６２】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ  生体情報計測装置
１０，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ  基板
２０，２０Ｃ，２０Ｄ  発光部
３０，３０Ｂ，３０Ｄ  受光部
４０  処理部
５０，５０Ａ，５０Ｄ，５０Ｅ  本体
５２  カバー（誘導手段）
５３，５４，５５，５６  ガイド（誘導手段）
Ｆ  指（計測部位）
Ｈ  空洞部
【図１】
2015029965.tif 000004
【図２】
2015029965.tif 000005
【図３】
2015029965.tif 000006
【図４】
2015029965.tif 000007
【図５】
2015029965.tif 000008
【図６】
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【図７】
2015029965.tif 000010
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2015029965.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月31日(2016.10.31)
【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】
計測部位を照射する発光部と、
前記計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、
前記光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部と、
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記基板に対する前記計測部位の位置を規制するための誘導手段を有する本体と、
を備え、
前記発光部の照射方向又は前記受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記計測部位の長手方向に対して傾斜するように前記発光部及び前記受光部が配置され、
前記計測部位は指であり、
前記誘導手段は前記指を収容可能な筒状の空洞部を有するカバーであり、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記筒状の空洞部の中心軸に対して傾斜するように構成され、
前記基板は矩形基板からなり、前記発光部と前記受光部とが前記矩形基板の対角位置に配置され、前記矩形基板の一対の辺が前記筒状の空洞部の中心軸に対して平行に配置されたことを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項２】
計測部位を照射する発光部と、
前記計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、
前記光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部と、
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記計測部位に対する前記基板の位置を規定するための本体と、
を備え、
前記発光部の照射方向又は前記受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記計測部位の長手方向に対して傾斜するように前記発光部及び前記受光部が配置され、
前記計測部位は指であり、
前記基板は矩形基板からなり、該矩形基板の一対の辺と平行に前記発光部と前記受光部が配置され、前記一対の辺が前記長手方向に対して傾斜するように、前記矩形基板が前記本体に配置されたことを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項３】
計測部位を照射する発光部と、
前記計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、
前記光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部と、
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記基板に対する前記計測部位の位置を規制するための誘導手段を有する本体と、
を備え、
前記発光部の照射方向又は前記受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記計測部位の長手方向に対して傾斜するように前記発光部及び前記受光部が配置され、
前記発光部の中心及び前記受光部の中心を通る線と前記計測部位の長手方向のなす角が可変となるように、前記基板が前記本体に対して設置されたことを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項４】
前記計測部位は指であり、
前記誘導手段は前記指を収容可能な筒状の空洞部を有するカバーであり、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記筒状の空洞部の中心軸に対して傾斜するように構成されたことを特徴とする請求項３に記載の生体情報計測装置。
【請求項５】
前記基板は矩形基板からなり、前記発光部と前記受光部とが前記矩形基板の対角位置に配置され、前記矩形基板の一対の辺が前記筒状の空洞部の中心軸に対して平行に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の生体情報計測装置。
【請求項６】
計測部位を照射する発光部と、
前記計測部位からの透過光又は反射光を受光及び光電変換して光電脈波信号を出力する受光部と、
前記光電脈波信号に基づいて生体情報を取得する処理部と、
前記発光部及び前記受光部が形成された基板と、
前記計測部位に対する前記基板の位置を規定するための本体と、
を備え、
前記発光部の照射方向又は前記受光部の受光方向に垂直な面における平面視において、前記発光部の中心と前記受光部の中心を通る線が前記計測部位の長手方向に対して傾斜するように前記発光部及び前記受光部が配置され、
前記発光部の中心及び前記受光部の中心を通る線と前記計測部位の長手方向のなす角が可変となるように、前記基板が前記本体に対して設置されたことを特徴とする生体情報計測装置。
【請求項７】
前記計測部位は指であり、
前記基板は矩形基板からなり、該矩形基板の一対の辺と平行に前記発光部と前記受光部が配置され、前記一対の辺が前記長手方向に対して傾斜するように、前記矩形基板が前記本体に配置されたことを特徴とする請求項６に記載の生体情報計測装置。
【国際調査報告】
2015029965.tif 000014
2015029965.tif 000015
2015029965.tif 000016
2015029965.tif 000017
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