(57)【要約】      （修正有）【課題】受光すべきでない光が受光部に到達することを防ぎ、信号雑音比の低下を抑えることのできる生体情報測定装置を提供する。【解決手段】生体情報測定装置は、生体からの光を受光可能な第１受光部を有するセンサと、センサの第１受光部と異なる箇所から、生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられた、光の通過を遮る仕切材４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体からの光を受光可能な第１受光部を有するセンサと、
前記センサの前記第１受光部と異なる箇所から、前記生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられた、光の通過を遮る仕切材と、
を備える生体情報測定装置。
【請求項２】
前記センサは、さらに発光部を有し、
前記仕切材と前記センサとが接触する領域が、前記発光部と前記第１受光部との間に位置する
請求項１に記載の生体情報測定装置。
【請求項３】
前記センサの周囲を取り囲み、前記センサにおける前記生体からの光が照射される上面よりも高い位置に上端が存在する接触部
をさらに備える
請求項１または２に記載の生体情報測定装置。
【請求項４】
前記センサと前記仕切材とを内側に含み、上部表面が光を透過させるカバー
をさらに備え、
前記カバーと前記センサとの間に前記仕切材が介在する
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
【請求項５】
前記カバーの断面が円弧状である
請求項４に記載の生体情報測定装置。
【請求項６】
前記カバー内部において、前記仕切材により区切られた３次元領域のうち、前記第１受光部が存在しない側の３次元領域には、拡散素材が含まれる
請求項４または５に記載の生体情報測定装置。
【請求項７】
前記仕切材における、前記第１受光部と反対側の側面は、前記第１受光部側の側面よりも光の反射率が高い
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
【請求項８】
前記センサは、生体からの光を受光可能な第２受光部を、前記第１受光部から、前記仕切材に向かう方向とは逆方向に、さらに有し、
前記センサの前記第１受光部と前記第２受光部との間から、前記生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられた、光の通過を遮る第２仕切材
をさらに備える請求項１ないし７のいずれか一項に記載の生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脈波または動脈血の酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定するパルスオキシメータなどには、反射型センサが用いられている。反射型センサは、光源であるＬＥＤからの光が生体により反射され、その反射光を検出器（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＤ）が受光することにより、測定を行う。
【０００３】
ＬＥＤとＰＤが備えられたセンサモジュールは、ＬＥＤとＰＤを覆う窓を付けることにより、デバイスの強度を向上し、また皮膚との接触を回避している。しかし、単にアクリルやシリコーンなどによる窓を付着した場合、当該窓の反射などにより生じた迷光がＰＤへ到達し、信号雑音比（Ｓｉｇｎａｌ−Ｎｏｉｓｅ  ｒａｔｉｏ：Ｓ／Ｎ）が低下する原因となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１８５３４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、受光すべきでない光が受光部に到達することを防ぎ、信号雑音比の低下を抑えることを目的とする。
【０００６】
本発明の一態様としての測定装置は、生体からの光を受光可能な第１受光部を有するセンサと、前記センサの前記第１受光部と異なる箇所から、前記生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられた、光の通過を遮る仕切材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の一例を示す図。
【図２】仕切材の一例を示す斜視図。
【図３】第１の実施形態に係る測定装置の測定時の一例を示す図。
【図４】第１の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の他の一例を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る測定装置の測定時の一例を示す図。
【図６】第２の実施形態に係る測定装置の測定時の他の一例を示す図。
【図７】第３の実施形態に係る測定装置の測定時の一例を示す図。
【図８】第３の実施形態に係る測定装置の測定時の他の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の一例を示す図である。図１では、センサ１と、基板２と、接触部３と、仕切材４が示されている。なお、ここでは、図に示すＺ軸の正方向を上とし、測定時において、生体がセンサ１の上に存在することを想定する。また、生体内部または表面などの反射による生体からの光（反射光）がセンサ１へ進入することを想定する。この生体からの光の進入方向は、Ｚ軸方向の成分については、正方向から負方向、つまり上から下に向かうものとする。なお光の進入方向は、Ｚ軸以外の方向成分を有していてもよい。すなわち、生体からの光の進入方向は、センサ１の上面に対して垂直でなくともよい。
【００１０】
センサ１は、生体の脈波、動脈血の酸素飽和度、血圧、血中総ヘモグロビン量、血中一酸化炭素濃度などの生体情報を測定するために、生体からの光を検出する。
【００１１】
センサ１は、光を受取り、その光を電気信号に変化させる受光部１１を備える。受光部１１は、生体からの光（反射光）を取得するものであるが、それ以外の光も取得する。
【００１２】
また、センサ１は、ＬＥＤなどにより、光を発する発光部１２を備えてもよい。なお、発光部１２が発する光の波長は、測定対象である生体情報に応じて、適切に変更することができるようにしてもよい。
【００１３】
本実施形態の説明においては、センサ１が発光部１２と受光部１１を１つずつ備えるものとして説明するが、この構成に限られるものではない。例えば、センサ１は受光部１１のみを備える構成でもよい。また、センサ１が備える発光部１２または受光部１１は、１つでも複数でもよい。
【００１４】
受光部１１と発光部１２は、分離されて配置されているものとする。受光部１１または発光部１２は、図１のように、センサ１の内部に配置され、光を透過しない非透過素材１３により区切られていてもよいし、別の例では、センサ１の上面に配置されてもよい。また、図１では、受光部１１または発光部１２の上に光を透過させる透過素材１４を配置しているが、ここを中空にしてもよい。
【００１５】
また、センサ１は基板２に取り付けられ、基板２から電源の供給を受けるものとする。
【００１６】
接触部３は、その上面が生体に接触することを想定しており、この上面（接触面）より下に位置するセンサ１が、直接生体に接触しないようにする。接触部３は、例えば、測定装置自体の外壁であってもよいし、指などを固定する台であってもよい。図１では、接触部３と生体が接触した際に、生体がセンサ１に触れることがないように、接触部３の上面がセンサ１の上面よりも高く（上側に）設けられている。なお、図１では、接触部３の断面は矩形であり上面を有するが、矩形以外の多角形でもでもよく、接触部３の上端がセンサ１の上面よりも高く設けられていればよい。なお、接触部３は分離していてもよいし、１つの筐体であってもよい。例えば、接触部３として、上面に開口部を有する１つの筐体を用い、開口部の凹んだ部分にセンサ１を配置してもよい。センサ１の周囲をセンサ１よりも高い壁が取り囲むこととなり、測定時において、生体が、蓋をするように開口部と接触すると、外からの光がセンサ１に進入することを防ぐことができる。
【００１７】
仕切材４は、センサ１の受光部１１が存在する箇所とは異なる箇所から、前記生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられた、光の通過を遮る仕切である。仕切材４は、受光部１１が生体内部からの光を受光する際に、生体内部からの光以外の光、例えば、生体表面からの反射光などを受光することを防ぐ。
【００１８】
仕切材４の構造について説明する。図２は、仕切材４の一例を示す斜視図である。仕切材４は、センサ１の上面と接触している領域を有するセンサ接触面４１１と、測定時に生体と接触する生体接触面４１２と、光の通過を遮る遮光面４１３と、を有する。
【００１９】
なお、図２では、仕切材４は直方体で示されているが、仕切材４はこの構造に限定されるものではない。例えば、仕切材４の各辺は曲線でもよい。また仕切材４は、直方体以外の多面体でもよい。生体接触面４１２、センサ接触面４１１、または遮光面４１３は、矩形ではなく、矩形以外の多角形や円でもでもよい。
【００２０】
図２に示すように、センサ接触面４１１とセンサ１の上面とが接触している接触領域により、センサ１の上面が、第１平面領域１５と第２平面領域１６の２つに分離されている。このように、センサ接触面４１１は、センサ１の上面を２つ以上の領域に分離する。ここでは、分離された領域のうち、受光部１１または受光部１１上に存在する透過素材１４が存在する領域を第１平面領域１５とし、それ以外の領域を第２平面領域１６と区別する。
【００２１】
なお、センサ接触面４１１は、第１平面領域１５と第２平面領域１６とを分けられるようにすればよく、位置、大きさなどは任意に定めてよい。例えば、図２に示すようにセンサ接触面４１１の一部は、センサ１の上面からはみ出していてもよい。また、センサ接触面４１１はセンサ１の上面からはみ出すことなく、Ｙ軸方向においてセンサ１の長さと同じ長さを有していてもよい。このように、センサ接触面４１１のＹ軸方向の長さが、センサ１の上面のＹ軸方向の長さ以上とすれば、Ｘ軸方向の光を遮ることができる。また、センサ接触面４１１がセンサのＸ軸方向における中央付近ではなく、Ｘ軸方向における端付近に存在してもよい。但し、発光部１２があるときは、発光部１２または発光部１２上に存在する透過素材１４は、第２平面領域１６に存在するようにする。つまり、発光部１２があるときは、センサ接触面４１１は、受光部１１と発光部１２との間に位置する。
【００２２】
また、センサ接触面４１１の一部または全部が、受光部１１の上面または上空に配置された場合、受光部１１が取得すべき生体からの光が仕切材４に遮られてしまうため、仕切材４は受光部１１の上面または上空に配置されないことが望ましい。また、センサ接触面４１１の一部または全部が、発光部１２の上面または上空に配置された場合、発光部１２からの光が生体に届かずに仕切材４に遮られてしまうため、仕切材４は発光部１１の上面または上空に配置されないことが望ましい。
【００２３】
生体接触面４１２は、測定時に生体と接触することを想定する。図２では、センサ接触面４１１と対向する面ではあるが、対向する面とは限らず、仕切材４の構造により変化する。
【００２４】
遮光面４１３は、センサ接触面４１１および生体接触面４１２と接する面である。これにより、測定時において、生体とセンサ１の間の隙間に遮光面４１３が介在する。ゆえに、第２平面領域１６上の第２空間領域から、第１平面領域１５上の第１空間領域への光の進入や漏れを防ぐことができる。
【００２５】
例えば、生体の脈波または動脈血の酸素飽和度（ＳｐＯ２）などを測定する場合は、発光部１２からの光を生体内部に進入させて、生体内部からの反射光を受光する必要がある。この場合、生体内部からの反射光以外の、例えば、生体表面での反射光などは受光部１１に届かせないようにすることが望ましい。そこで、仕切材４が、発光部１２からの直接光または生体の表面からの反射光の進入を防ぐことにより、測定の精度を増すことができる。
【００２６】
なお、仕切材４を図２のような直方体とした場合、センサ接触面４１１および生体接触面４１２と接する面は２面あるが、両方を遮光面４１３としてもよいし、第１平面領域１５に近い側の面を遮光面４１３としてもよい。例えば、非透過性部材からなる仕切材４を用いることで第１平面領域１５及び第２平面領域１６に面する両面が遮光面４１３となる。または、センサ接触面４１１および生体接触面４１２と接する面のうち第１平面領域１５に近い方の面に、遮光シートなどを貼ってもよい。
【００２７】
図３は、第１の実施形態に係る測定装置の測定時の一例を示す図である。測定時において、図に示す生体５は、接触部３と仕切材４と接触し、図３に示すようになる。生体５の内部に進入した発光部１２からの光と、生体５内部からの反射光が、実線の矢印にて示されている。また、生体５に進入しない発光部１２からの光が破線の矢印にて示されている。また、生体５表面からの反射光が点線の矢印にて示されている。仕切材４がセンサ１と生体５との間に介在していることから、仕切材４は生体５に進入しない発光部１２からの光と生体５表面からの反射光が受光部１１に進入することを防ぐことができる一方、生体５内部からの反射光は、仕切材４を越え、受光部１１に届き得る。
【００２８】
また、生体５は、接触部３と仕切材４とに接触している。上述のように、例えば、接触部３を、センサ１を取り囲む開口部を有する筐体などとすれば、測定時には外からの光が入らないようにすることもできる。
【００２９】
このように、本実施形態の測定装置は、測定に不要な光が受光部１１に届くことを排除しつつ、生体内部からの反射光を受光することができる。
【００３０】
なお、図３では、仕切材４の上端が接触部３よりも高い位置にあるため、生体５が仕切材４および接触部３と接触した場合、図のように、仕切材４が生体５に食い込む形となる。これを防ぐために、仕切材４の高さを調整できるようにしてもよい。例えば、仕切材４の内部にバネなどの弾性体を設け、生体５が仕切材４を押し込めるようにし、仕切材４の上端の位置を下げることができるようにしてもよい。
【００３１】
また、仕切材４の側面のうち発光部１２を有する側、つまり第２平面領域１６側の遮光面４１３に、光を反射する塗料を塗布し、塗布前の状態よりも塗布後の状態のほうが、より光を反射させるようにしてもよい。これにより、発光部１２からの光がより拡散され、生体に届く光の割合が増加し得る。
【００３２】
仕切材４は、センサ１に接着されていてもよいし、基板２または接触部３と接着または接合されていてもよい。図４は、第１の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の他の一例を示す図である。図４の断面は、図１の断面方向と直交する方向のものである。図４では、仕切材４は、センサ接触面４１１の他に、基板２と接触する面４１４も備えている。この基板２と接触する面４１４において、仕切材４が基板２と接合されていてもよい。また接触部３に溝を設けて、仕切材４を当該溝に挿入することで仕切材４を支えてもよい。図４のように極力隙間をなくすことで、第２平面領域１６側の第２空間領域から第１平面領域１５側の第１空間領域へ回り込む光も防ぐことができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態によれば、発光部１２からの迷光、生体表面などからの反射光などが直接受光部１１に到達することを防ぎ、信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を増加させることができる。
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る測定装置は、センサ１の保護、測定装置の耐久度の向上などのために、センサ１を覆う、上部表面が光を透過させるカバー６を備える。図５は、第２の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の一例を示す図である。第１の実施形態と同様な点は、説明を省略する。
【００３４】
図５に示すカバー６は、基板２側の底面が開放された直方体形状であり、全体の断面形状は逆凹型（逆Ｕ字型）の構造である。ここでは、このカバーを直方体のカバーと称する。直方体のカバー６は、図５のように、開放部を下にしてセンサ１を覆うように取り付けられる。第１の実施形態における仕切材４の生体側は接触面４１２であったが、第２の実施形態では、仕切材４と生体５の間にはカバー６が介在する。その際に、仕切材４と生体５との間のカバー６の部分領域を光非透過性とすることが望ましい。このようにすることで、このカバー６の部分領域に起因する迷光を防ぐことが期待できる。あるいは、仕切材４と生体５との間にカバー６の一部を介在させず、仕切材４が生体５の接触面に直接露出するように構成することも可能である。この場合は、仕切材４の露出部分に対応するカバー６の一部に開口を設ける必要がある。この構造によっても迷光を防ぐことが期待できる。
【００３５】
図５に示すように、仕切材４は、生体５表面またはカバー６内部上面からの反射光が受光部１１に進入することを防ぐことができる。一方、生体５内部にまで進入し、生体５内部により反射された光は、仕切材４を越え、受光部１１に届き得る。これにより、測定に不要な光が受光部１１に届くことを排除することができる。
【００３６】
図６は、第２の実施形態に係る測定装置のセンサ部分の断面の他の一例を示す図である。図６は、断面が円弧状のカバー６（凸型レンズ構造）を備えた場合を示す。ここでは、このカバーを半球体のカバーと称する。
【００３７】
半球体のカバー６を備えた場合も、直方体のカバー６を備えた場合と同様、仕切材４は生体５表面またはカバー６内部上面からの反射光が受光部１１に進入することを防ぐことができる。一方、生体５内部にまで進入し、生体５内部により反射された光は、受光部１１に届き得る。また、円弧状のカバー６は湾曲しているため、直方体のカバー６よりも生体５と密着しやすくなり、その結果外光の侵入を防ぎやすくなる。これにより、発光部１２からの光は生体５内部に進入しやすく、また生体内部からの反射光は受光部１１に届き易くなる。ゆえに、半球体のカバー６を備えた場合のほうが、直方体のカバー６を備えた場合よりも信号雑音比（Ｓ／Ｎ）を増加させることができる。
【００３８】
カバー６の構造によらず、カバー６の内部は、透過材を満たしてもよいし、中空にしてもよい。また、図６に示すように、カバー６内部における第２平面領域１６側の空間に、拡散素材７を含ませてもよい。拡散素材により、発光部１２からの光がより拡散され、生体に届く光の割合が増加される。また、第１の実施形態にて述べた通り、第２平面領域１６側の遮光面４１３に、光を反射する塗料を塗布してもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態によれば、カバー６を備えることにより、測定装置の耐久度を向上させることができる。また、断面が円弧状のカバー６を用いることにより、カバー６内部の上面の反射光を抑えることができる。また、カバー６により、センサの発光部１２が含まれる空間領域に拡散素材を用いることにより、生体に届く光の割合を高めることができる。
【００４０】
（第３の実施形態）
これまでの実施形態は、センサ１が受光部１１を１つ含むことを想定した。第３の実施形態は、センサ１が受光部１１および発光部１２を複数有する場合を想定する。
【００４１】
図７は、第３の実施形態に係る測定装置の測定時の一例を示す図である。本実施形態のセンサ１は、第１受光部１１１と、第２受光部１１２と、発光部１２を備える。また、第１仕切材４１と第２仕切材４２を備える。その他は、第１または第２の実施形態と同じである。第１または第２の実施形態と同様な点は、説明を省略する。なお、図７では、第２の実施形態同様、カバー６を設けているが、なくともよい。
【００４２】
図７に示すように、第１仕切材４１と第２仕切材４２は、第１の実施形態の仕切材４と同様に、生体からの光の進入方向と反対の方向に突出するように設けられている。また、第１仕切材４１とセンサ１との接触領域は、第１受光部１１１と発光部１２の間に位置する。また、第２受光部１１２は、第１受光部１１１から第１仕切材４１に向かう方向とは逆方向に配置されている。第２仕切材４２とセンサ１との接触領域は、第１受光部１１１と第２受光部１１２の間に位置する。
【００４３】
図７に示すように、生体５に進入した光が、生体５内部の浅い部分と深い部分にて反射される場合を考える。浅い部分にて反射された光を第１受光部１１１が受光し、深い部分にて反射された光を第２受光部１１２が受光する。浅い部分にて反射された光は、第１受光部１１１だけでなく、第２受光部１１２にも届く可能性があるが、第２仕切材４２により遮られる。このように、第２仕切材４２は受光不要な光が第２受光部１１２に進入することを防ぐことができる。
【００４４】
図８は、第３の実施形態に係る測定装置の測定時の他の一例を示す図である。図７では、発光部１２が１つの場合を示したが、図８では、センサ１の発光部１２は、第１発光部１２１と第２発光部１２２の２つとする。なお、第１発光部１２１と第２発光部１２２は、異なる波長の光を発光できるようにしてもよい。例えば、Ｓｐ０２の算出のため、第１発光部１２１は赤色光を発光し、第２発光部１２２は赤外色光を発光するようにしてもよい。
【００４５】
第１発光部１２１が発した光は、生体５に進入後、生体５内部の浅い部分にて反射されるとする。一方、第２発光部１２２が発した光は、生体５に進入後、生体５内部の深い部分にて反射されるとする。浅い部分にて反射された光は、第１受光部１１１だけでなく、第２受光部１１２にも届く可能性があるが、第２仕切材４２により遮られる。このように、第２仕切材４２は受光不要な光が第２受光部１１２に進入することを防ぐことができる。なお、第１発光部１２１と第２発光部１２２との間にも仕切材を設けてもよい。
【００４６】
以上のように、本実施形態によれば、複数の受光部または発光部を備える場合でも、受光不要な光の到達を防ぎ、Ｓｐ０２などの測定を容易にすることができる。
【００４７】
上記に、本発明の一実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４８】
１  センサ部
１１  受光部
１１１  第１受光部
１１２  第２受光部
１２  発光部
１３  非透過素材
１４  透過素材
１５  第１平面領域
１６  第２平面領域
２  基板
３  接触部（筐体）
４  仕切材
４１  第１仕切材
４１１  センサ接触面
４１２  生体接触面
４１３  仕切面
４１４  基板と接触する面
４２  第２仕切材
５  生体
６  カバー
７  拡散素材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2017148139.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017148139.tif 000007
【図６】
2017148139.tif 000008
【図７】
2017148139.tif 000009
【図８】
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