(57)【要約】【課題】  被験者自身の動き等の影響を殆ど受けることなく、且つ被験者を拘束したり不快感を与えたりすることなく、正確に生体情報を測定する。【解決手段】  生体情報測定装置に用いられるセンサ素子１０は、再生された音楽等を出力するためのスピーカ２１を有する本体部２０と、柔軟な緩衝材からなるイヤーピース２２とからなり、生体情報を測定する際には、一般のイヤーレシーバと同様に、イヤーピース２２が外耳道の内部に挿入され、本体部２０が耳甲介腔に固定されるように用いられる。このイヤーピース２２には、生体情報を測定するための発光部及び受光部が埋め込まれており、この発光部及び受光部は、センサ素子１０を被験者に装着した際に外耳道内部の皮膚に当接し、且つ発光部から投射した投射光及びその反射光の光軸が外耳道と直角又は直角に近い角度になるように配置されている。【選択図】  図２
2005329147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者に光を投射する発光部と、該発光部から投射され上記被験者を経由した反射光を受光する受光部とを有するセンサ素子と、
上記受光部で受光した光に基づいて上記被験者の生体情報を算出する信号処理手段とを備え、
上記センサ素子は、上記発光部及び上記受光部が上記被験者の外耳道の内面に当接して固定される形状を有する
ことを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
上記センサ素子は、本体部と、該本体部の先端に設けられ、上記被験者の外耳道内に挿入される緩衝材で形成されたセンサ部とからなり、
上記発光部及び上記受光部は、上記センサ部に埋め込まれている
ことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
上記緩衝材は、シリコンゴム又は低反発ウレタンであることを特徴とする請求項２記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
上記センサ素子は、上記受光部を複数有することを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
上記生体情報を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
音響信号を出力する音響信号出力手段をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈拍数、血糖値、血中酸素飽和度等の生体情報を非侵襲的に測定する生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、健康管理や診断等の目的で脈拍数、血糖値、血中酸素飽和度、血圧等の生体情報（バイタルサイン）を測定するためには、それぞれの目的のために専用のセンサと測定装置が必要であった。例えば、血圧計であれば上腕等にカフ（圧迫帯）を巻く必要があり、一方で血中酸素飽和度を測定するためには指先にセンサを固定する必要があった。このため、測定に際して被験者を一定時間拘束する必要があり快適とは言い難く、健康上に明らかに問題があるなど臨床的見地からバイタルサインを測定する必要性がない限り、これらの測定装置が日常的に使用されることはなかった。
【０００３】
しかしながら、近年社会の構成人口が高齢化し、また生活習慣の近代化により生活習慣病の潜在的危険が増大し、その予防の重要性が叫ばれている中で、これらのバイタルサインを通常の生活の中でより高い頻度で快適に測定する手段が求められていた。
【０００４】
このような背景から、下記特許文献１には、バイタルサインの測定のみを目的とした従来の測定装置に代わり、被検者が通常の生活を営む中で非拘束、無意識のうちに、脈拍数や血糖値等のバイタルサインを測定する生体情報測定装置が提案されている。
【０００５】
この生体情報測定装置に用いられるセンサ素子の正面図を図７に、センサ素子を被験者に装着した状態を示す図を図８にそれぞれ示す。図７に示すように、センサ素子１００は、イヤーレシーバ形状とされ、所定波長の光を被験者に投射する発光部１０１と、発光部１０１から投射された光のうち被験者を経由した光を検出する受光部１０２と、音楽等を再生するためのスピーカ１０３とが配されている。このセンサ素子１００は、図８に示すように、一般のイヤーレシーバと同様に、被験者の耳甲介腔に固定して用いられ、これにより発光部１０１及び受光部１０２が外耳道の開口部の周縁に当接する。ここで、血流には脈があり、さらに血液の透過率は皮膚等の他の生体部分の透過率と比較して低いため、受光部１０２で検出される反射光の強度は脈拍に同期して変動する。したがって、この変動を連続して測定することにより、脈拍数を得ることができる。また、測定する血中成分（グルコースやコレステロールなど）に吸収されやすい波長の光を投射することにより、血糖値や血中コレステロール値を測定することができる。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１７８８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１記載の生体情報測定装置では、発光部１０１から投射される光の光軸が外耳道と平行又は平行に近い一方で、センサ素子１００を外耳道の開口部の周縁に当接させる方向に付勢する力が存在しないため、被験者自身の動きや重力の影響によってセンサ素子１００から皮膚までの距離が変動しやすく、安定した測定が困難であるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、被験者自身の動き等の影響を殆ど受けることなく、且つ被験者を拘束したり不快感を与えたりすることなく、正確に生体情報を測定することが可能な生体情報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】
上述した目的を達成するために、本発明に係る生体情報測定装置は、被験者に光を投射する発光部と、該発光部から投射され上記被験者を経由した反射光を受光する受光部とを有するセンサ素子と、上記受光部で受光した光に基づいて上記被験者の生体情報を算出する信号処理手段とを備え、上記センサ素子が、上記発光部及び上記受光部が上記被験者の外耳道の内面に当接して固定される形状を有することを特徴とするものである。
【００１０】
この生体情報測定装置では、センサ素子に設けられた発光部及び受光部が被験者の外耳道の内面に当接して固定される。そして、受光部は、発光部から投射され被験者を経由して戻ってきた反射光を受光し、信号解析手段は、その反射光に基づいて被験者の生体情報を算出する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る生体情報測定装置では、発光部及び受光部が柔軟な緩衝材からなるセンサ部に設けられているため、発光部及び受光部は、緩衝材の反発力によって適度な圧力で被験者の外耳道内面の皮膚に当接されることになる。これにより、被験者自身の動きや重力の影響によって発光部及び受光部から皮膚までの距離が変動することを有効に抑制することができ、正確に生態情報を測定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１３】
本実施の形態における生体情報測定装置の概略を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態における生体情報測定装置１は、生体情報（バイタルサイン）を測定するためのインナーイヤー型イヤーレシーバ形状のセンサ素子１０と、音楽等を再生すると共にセンサ素子１０からの信号を解析してバイタルサインを得るための信号解析部３０とが、配線５０を介して接続されてなる。信号解析部３０には表示部３１が設けられており、信号解析部３０で解析されたバイタルサインデータはこの表示部３１を介して被験者に提供される。
【００１４】
この生体情報測定装置１のうちセンサ素子１０を拡大して図２に示す。図２に示すように、センサ素子１０は、信号解析部３０で再生された音楽等を出力するためのスピーカ２１を有する本体部２０と、シリコンゴムや低反発ウレタン等の柔軟な緩衝材からなるイヤーピース２２とからなり、バイタルサインを測定する際には、図３に示すように、一般のインナーイヤー型イヤーレシーバと同様に、イヤーピース２２が外耳道の内部に挿入され、本体部２０が被験者の耳甲介腔に固定されるように用いられる。
【００１５】
イヤーピース２２の側断面図の一例を図４（Ａ）、（Ｂ）に示す。イヤーピース２２の中央には貫通孔が設けられており、スピーカ２１から出力された音波は、この貫通孔を通して外耳道に送り込まれ、鼓膜に到達する。また、イヤーピース２２には、バイタルサインを測定するための発光部２３及び受光部２４が埋め込まれており、この発光部２３及び受光部２４は、図５に示すように、センサ素子１０を被験者に装着した際に外耳道内部の皮膚に当接し、且つ発光部２３から投射した投射光及びその反射光の光軸が外耳道と直角又は直角に近い角度になるように配置されている。なお、図４では受光部２４を１つしか設けていないが、複数設けることで異なる経路を経由した反射光を受光することができ、より高精度にバイタルサインを測定することが可能となる。
【００１６】
イヤーピース２２において、発光部２３には小型のＬＥＤ（Light Emission Diode）素子等の発光素子を用いることができる。また、受光部２４には例えばＳｉ、ＩｎＧａＡｓ、Ｇｅ等を用いたフォトダイオードや焦電型のマイクロセンサからなる光検出器を用いることができる。発光部２３は、イヤーピース２２の外側、すなわち外耳道の皮膚に接している面に向けて赤色光及び近赤外光を投射する。投射された光は被験者を経由し、一部分が反射、拡散されて戻ってくる。受光部２４は、この反射光を受光して電気信号に変換し、信号解析部３０に配線５０を介して伝送する。ここで、血流には脈があり、さらに血液の透過率は皮膚等の他の生体部分の透過率と比較して低いため、受光部２４で検出される反射光の強度は脈拍に同期して変動する。したがって、この変動を連続して測定することにより、脈拍数を得ることができる。また、測定する血中成分（グルコースやコレステロールなど）に吸収されやすい波長の光を投射することにより、血糖値や血中コレステロール値を測定することができる。また、酸素を結合したヘモグロビンと酸素を結合していないヘモグロビンとの光吸収率の違いを利用することで、血中酸素飽和度を測定することができる。
【００１７】
本実施の形態における生体情報測定装置１では、このような発光部２３及び受光部２４が柔軟な緩衝材からなるイヤーピース２２に埋め込まれているため、発光部２３及び受光部２４は、緩衝材の反発力によって適度な圧力で外耳道内面の皮膚に当接されることになる。これにより、被験者自身の動きや重力の影響によって発光部２３及び受光部２４から皮膚までの距離が変動することを有効に抑制することができ、安定した測定が可能となる。また、イヤーピース２２は、外耳道内に挿入されており体外に露出していないため、測定に際して外来光の影響を受けにくいという利点がある。また、外耳道内部は腕や指などの随意的に動かせる筋肉から遠いため、被験者自身の動きによる影響が少なく、測定の際に被検者を拘束する必要がないという利点がある。
【００１８】
また、本実施の形態における生体情報測定装置１では、イヤーピース２２に埋め込まれた発光部２３及び受光部２４により、脈拍数、血糖値、血中コレステロール値、血中酸素飽和度等の複数のバイタルサインを並行して測定することができるため、それぞれの相関関係を解析するなど、より高次の解析が可能となる。
【００１９】
さらに、本実施の形態における生体情報測定装置１では、センサ素子１０がインナーイヤー型イヤーレシーバ形状とされており、本体部２０のスピーカ２１を介して音楽等を出力することができるため、被験者は、音楽等を鑑賞しながら非拘束、無意識のうちにリラックスした状態でバイタルサインを測定することが可能となる。このため、長時間の装着が可能であり、バイタルサインの推移、変動等の傾向を観察することも可能である。特に、イヤーピース２２に埋め込まれる発光部２３及び受光部２４は小型であるため、音響性能の低下を最小限に抑えることができ、また、イヤーレシーバとしてのデザイン性を損ねることもない。また、本実施の形態における生体情報測定装置１では、スピーカ２１を有する本体部２０と発光部２３及び受光部２４を有するイヤーピース２２とが分離されているため、音楽等を鑑賞しながらバイタルサインを測定した場合であっても、音響振動の影響を受けることは殆どない。
【００２０】
上述した生体情報測定装置１のうち、バイタルサインの測定に関連する部分の概略構成を図６に示す。イヤーピース２２の受光部２４から伝送された電気信号は、先ず信号解析部３０のプリアンプ部４０に入力される。プリアンプ部４０は、入力された電気信号のノイズを除去、増幅し、信号処理回路４１は、その電気信号を整形して後段の処理で必要となる脈動成分等に分離する。信号処理回路４１で信号処理が施された電気信号の一部は、フィードバック回路４２を経て発光部駆動回路４３に供給される。発光部駆動回路４３は、受光部２４に入射される反射光の光量が最適になるように発光部２３の光量を調節する。
【００２１】
また、信号処理回路４１で信号処理が施された電気信号は、Ａ／Ｄ（Analogue/Digital）コンバータ４４により量子化され、プロセッサ４５によって波形や周波数成分等を解析することにより、脈拍数、血糖値、血中コレステロール値、血中酸素飽和度など、所望のバイタルサインデータに変換される。取得されたバイタルサインデータは、記憶媒体４６に記録されると同時に、表示部３１を介して被験者に提供される。
【００２２】
なお、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施の形態における生体情報測定装置を示す概略図である。
【図２】同生体情報測定装置に用いられるセンサ素子を拡大して示す斜視図である。
【図３】同センサ素子を被験者に装着した状態を示す図である。
【図４】同センサ素子のイヤーピースを示す側断面図である。
【図５】センサ素子の発光部及び受光部が被験者の外耳道内面の皮膚に当接されている状態を示す図である。
【図６】同生体情報測定装置のうち、バイタルサインの測定に関連する部分の概略構成を示す図である。
【図７】従来の生体情報測定装置に用いられるセンサ素子を拡大して示す斜視図である。
【図８】同センサ素子を被験者に装着した状態を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  生体情報測定装置、１０  センサ素子、２０  本体部、２１  スピーカ、２２  イヤーピース、２３  発光部、２４  受光部、３０  信号解析部、３１  表示部、４０  プリアンプ部、４１  信号処理回路、４２  フィードバック回路、４３  発光部駆動回路、４４  Ａ／Ｄコンバータ、４５  プロセッサ、４６  記憶媒体
【図１】
2005329147.tif 000003
【図２】
2005329147.tif 000004
【図３】
2005329147.tif 000005
【図４】
2005329147.tif 000006
【図５】
2005329147.tif 000007
【図６】
2005329147.tif 000008
【図７】
2005329147.tif 000009
【図８】
2005329147.tif 000010