(57)【要約】【課題】より高精度に生体情報の測定を行うことができる生体成分濃度測定装置を提供する。【解決手段】耳孔内の鼓膜からの赤外光を検出する赤外線検出器と、鼓膜内血管を怒張させ、血量を増加させる血管怒張手段と、前記血管怒張手段により血管を怒張した状態での前記赤外線検出器の出力から生体成分濃度を算出する。また、耳孔内の鼓膜に赤外線を照射する赤外光源とビームスプリッタを備え、同様に血管を怒張した状態で、鼓膜からの赤外反射光を検出し、より精度の高い生体成分濃度測定装置を提供する。【選択図】図３
2009201852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耳孔内の鼓膜からの赤外光を検出する赤外線検出器と、鼓膜内血管を怒張させ、血量を増加させる血管怒張手段と、前記血管怒張手段により血管を怒張した状態での前記赤外線検出器の出力から生体成分濃度を算出する生体情報演算部を備える生体成分濃度測定装置。
【請求項２】
耳孔内の鼓膜に赤外線を照射する赤外光源と、鼓膜からの赤外反射光を検出する赤外線検出器と、鼓膜内血管を怒張させ、血液量を増加させる血管拡張手段と、前記血管怒張手段により血管を怒張した状態での前記赤外線検出器の出力から生体成分濃度を算出する生体情報演算部を備える生体成分濃度測定装置。
【請求項３】
血管怒張手段が、外耳道内の気圧の減圧及び加圧を複数回行う気圧変更手段であることを特徴とする、請求項１または２記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項４】
前記外耳道内の気圧を測定する気圧測定手段と、前記気圧測定手段により測定された気圧が予め設定された気圧範囲で気圧を変更するように気圧変更手段を制御する気圧制御手段をさらに備える請求項３に記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項５】
血管怒張手段が、鼓膜に光を照射する光源であることを特徴とする、請求項１または２記載の生体成分濃度測定装置。
【請求項６】
前記鼓膜の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段により検出した温度が予め設定された温度範囲をこえたことを示す信号手段を備えていることを特徴とする請求項５記載の生体成分濃度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耳孔からの赤外光を用いて生体情報を非侵襲的に測定する生体成分濃度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の生体成分濃度測定装置として、耳孔内に測定プローブを挿入し、特に鼓膜からの赤外放射光や、鼓膜に赤外光を照射し、鼓膜からの赤外反射光を用いて生体情報を検出測定する例が開示されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。
【０００３】
特許文献１および特許文献２には、鼓膜から自然に発せられる人体組織に特徴的な赤外放射光を赤外光検出器により測定し、生体情報としての血糖値を非侵襲的に求める装置が開示されている。また、特許文献３には、鼓膜から自然に発せられる人体組織に特徴的な赤外放射光を赤外光検出器により測定し、生体情報としての体温を測定する装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００１−５０３９９９号公報
【特許文献２】特表２００１−５０６１６４号公報
【特許文献３】特表平５−５０６１７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鼓膜中の血管は細く、血液量が少ないことから、血液成分に特徴的な赤外放射光や赤外反射光の信号量が少なく、特許文献１または２記載の装置では、血液からの生体情報を精度よく測定することが困難であった。この問題に対し、特許文献３に記載の装置では、加熱赤外線により、鼓膜と耳道内を充分に高温にし、鼓膜内の血管を開いたままにし、吸収される波長の測定値が温度変化で変動しないようにすることで測定の信頼性を強化する例が開示されている。しかしながら、加熱赤外線の波長については記載がなく、測定成分に吸収される波長を含むことによって測定精度が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するものであり、生体情報を測定する際に、鼓膜内の血管を怒張させる血管怒張手段により、血液成分に特徴的な赤外放射光や赤外反射光の信号量を増加させ、測定精度の良い生体成分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】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明の生体成分濃度測定装置は、耳孔内の鼓膜からの赤外光を検出する赤外線検出器と、鼓膜内血管を怒張させ、血量を増加させる血管怒張手段と、前記血管怒張手段により血管を怒張した状態での前記赤外線検出器の出力から生体成分濃度を算出する生体情報演算部を備える。
【０００７】
また、耳孔内の鼓膜に赤外線を照射する赤外光源と、鼓膜からの赤外反射光を検出する赤外線検出器と、鼓膜内血管を怒張させ、血液量を増加させる血管拡張手段と、前記血管怒張手段により血管を怒張した状態での前記赤外線検出器の出力から生体成分濃度を算出する生体情報演算部を備える構成を有する。
【０００８】
血管怒張手段として、外耳道内の気圧の減圧及び加圧を複数回行う気圧変更手段を用いる。
【０００９】
さらに、鼓膜に光を照射する光源を血管怒張手段として用いる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生体成分濃度測定装置によれば、より精度よく生体成分濃度の測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の生体情報測定装置は、鼓膜内の血管を怒張する血管怒張手段を備えているという特徴を有する。
本発明の生体成分濃度測定装置は、耳孔内に向けて照射される赤外光を出射する赤外光源、前記耳孔内からの赤外反射光を赤外光検出器に導く導光管、鼓膜中の血管を怒張する血管怒張手段、前記導光管により導かれた赤外反射光を検出する赤外光検出器、前記耳孔内において反射された前記赤外反射光のうち、前記鼓膜において反射された反射光に起因する前記赤外光検出器の出力を用いて生体情報を算出する生体情報演算部を備える。
【００１２】
本発明において、赤外光源としては、公知のものを特に限定することなく適用することができる。例えば、シリコンカーバイド光源、セラミック光源、赤外ＬＥＤ、赤外レーザー、量子カスケードレーザー等を用いることができる。赤外光源は、連続光源であってもよく、パルス光源であってもよい。
【００１３】
導光管としては、赤外光を導くことのできるものであればよく、例えば、中空管や、赤外光を伝送する光ファイバ等を用いることができる。中空管を用いる場合、中空管の内表面に金の層を有することが好ましい。この金の層は、中空管の内面に金メッキを施したり、金を蒸着したりすることにより形成することができる。
【００１４】
本発明において、赤外光検出器としては、赤外領域の波長の光を検出できるものであればよく、例えば、焦電センサ、サーモパイル、ボロメータ、ＨｇＣｄＴｅ（ＭＣＴ）検出器、ゴーレイセル等を用いることができる。
【００１５】
生体情報演算部としては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等のマイクロコンピュータを用いることができる。
【００１６】
本発明の生体情報測定装置において、導光管が耳孔内に挿入されるように構成されていることが好ましい。また、導光管が、耳孔内において反射した赤外光を導く機能をさらに有していてもよい。
【００１７】
また、本発明の生体情報測定装置が、鼓膜から反射された赤外光を分光する分光素子をさらに備え、赤外光検出器が、分光素子により分光された赤外光を検出するように構成されていてもよい。
【００１８】
本発明の生体情報測定装置は、赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データを格納する記憶部、生体情報演算部により換算された生体情報を表示する表示部、及び生体情報測定装置が動作するための電力を供給する電源をさらに備えていてもよい。
生体情報演算部は、記憶部から上記相関データを読み出し、これを参照することにより、赤外線検出器の出力信号を生体情報に変換してもよい。
【００１９】
赤外線検出器の出力信号と生体情報との相関を示す相関データは、例えば、既知の生体情報（例えば、血糖値）を有する患者について赤外線検出器の出力信号を測定し、得られた赤外光検出器の出力信号と生体情報との相関を解析することにより取得することができる。
【００２０】
本発明において、記憶部としては、例えば、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリを用いることが
できる。
【００２１】
表示部としては、例えば、液晶等のディスプレイを用いることができる。
【００２２】
電源としては、例えば、電池等を用いることができる。
【００２３】
本発明における測定対象である生体情報としては、グルコース濃度（血糖値）、ヘモグロビン濃度、コレステロール濃度、中性脂肪濃度、タンパク質濃度等が挙げられる。ここでは、生体からの赤外放射光により血糖値を測定する方法について以下に説明する。
生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは（数１）（数２）で表される。
【００２４】
【数１】
2009201852.tif 000003
【００２５】
【数２】
2009201852.tif 000004
【００２６】
但し、
Ｗ：生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー、
ε（λ）：波長λにおける生体の放射率、
Ｗ0（λ、Ｔ）：波長λ、温度Ｔにおける熱放射の黒体放射強度密度、
ｈ：プランク定数（ｈ＝６．６２５×１０-34（Ｗ・Ｓ2））、
ｃ：光速（ｃ＝２．９９８×１０10（ｃｍ／ｓ））、
λ1、λ2：生体からの熱放射により放射される赤外放射光の波長（μｍ）、
Ｔ：生体の温度（Ｋ）、
Ｓ：検出面積（ｃｍ2）
ｋ：ボルツマン定数、
（数１）からわかるように、検出面積Ｓが一定の場合、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーＷは波長λにおける生体の放射率ε（λ）に依存する。放射におけるキルヒホッ
フの法則から、同じ温度、波長における放射率と吸収率は（数３）に示すように等しくなる。
【００２７】
【数３】
2009201852.tif 000005
【００２８】
但し、
α（λ）：波長λにおける生体の吸収率、
したがって、放射率を考える際には、吸収率を考えればよいことがわかる。エネルギー保存則から、吸収率、透過率および反射率には、（数４）（数５）の関係が成り立つ。
【００２９】
【数４】
2009201852.tif 000006
【００３０】
【数５】
2009201852.tif 000007
【００３１】
但し、
ｒ（λ）：波長λにおける生体の反射率
ｔ（λ）：波長λにおける生体の透過率
透過率は、入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量の比で表される。入射光量と測定対象物体を透過してきたときの透過光量は、ランベルト−ベールの法則である（数６）で示され、透過率は（数７）で表される。
【００３２】
【数６】
2009201852.tif 000008
【００３３】
但し、
Ｉt：透過光量、
Ｉ0：入射光量、
ｄ：生体の厚み、
ｋ（λ）：波長λにおける生体の消衰係数（生体による光の吸収を示す係数）
【００３４】
【数７】
2009201852.tif 000009
【００３５】
次に反射率について説明する。反射率は、全方向に対する平均反射率を算出する必要があるが、ここでは、簡単のため、垂直入射に対する反射率で考える。垂直入射に対する反射率は、空気の屈折率を１として（数８）で表され、放射率は（数９）で表される。
【００３６】
【数８】
2009201852.tif 000010
【００３７】
但し、
ｎ（λ）：波長λにおける生体の屈折率、
【００３８】
【数９】
2009201852.tif 000011
【００３９】
生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率および消衰係数が変化する。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、屈折率および消衰係数にはあまり依存しない。したがって、生体中の成分の濃度の変化により、屈折率および消衰係数が変化しても反射率の変化は小さい。
【００４０】
一方、透過率は、（数７）からわかるように、消衰係数に大きく依存する。したがって、生体中の成分の濃度の変化により生体の消衰係数、すなわち生体による光の吸収の度合いが変化すると透過率が変化する。
【００４１】
以上のことから、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギーは、生体中の成分の濃度に依存することがわかる。したがって、生体からの熱放射により放射される赤外放射光の放射エネルギー強度から生体中の成分の濃度を求めることができる。
【００４２】
また、（数７）からわかるように、透過率は生体の厚みに依存する。生体の厚みが薄いほど、生体の消衰係数の変化に対する透過率の変化の度合いが大きくなるため、生体中の成分の濃度変化を検出しやすくなる。鼓膜は、厚みが約６０μｍ〜１００μｍと薄いため、赤外放射光を用いた生体中の成分の濃度測定に適している。
【００４３】
また、本実施の形態で検出する鼓膜２０２からの反射光の強度は、数８で示される反射率と鼓膜２０２へ照射された赤外光強度の積で表される。数８で示したとおり、生体中の成分の濃度が変化すると、生体の屈折率及び消衰係数が変化する。反射率は、通常、赤外領域において約０．０３程度と小さく、かつ（数８）からわかるように、屈折率及び消衰係数にはあまり依存せず、生体中の成分の濃度の変化による反射率の変化は小さいが、赤外光源３０１が放射する赤外線の強度を強くすることで検出することができる。
【００４４】
（実施の形態１）
本発明の第１の実施の形態について、図１〜図４を用いて説明する。図１は、本発明の実施例１における外観図を示す斜視図、図２は、本発明の第１の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図、図３は同生体成分濃度測定装置のブロック図、図４は同生体成分濃度測定装置の光学測定部に設けられた光学フィルタホイールの構成を示す図である。
【００４５】
生体情報測定装置１００は、本体１１７と、本体１１７の側面に設けられた挿入部１０６を備えている。本体１１７には、生体成分の濃度の測定結果を表示するための液晶などを用いたディスプレイ１１８、生体情報測定装置１００の電源をＯＮ／ＯＦＦするための電源スイッチ１５２、及び測定を開始するための測定開始スイッチ１５３が設けられている。挿入部１０６には、耳孔内から放射された赤外光を生体情報測定装置１００内に導入し、導光する導光管１０７と、外耳道を挿入部１０６で密閉するための弾性体１１２と、外耳道に存在する空気の出入りを行う空気管１１１とが設けられている。
【００４６】
図２に示すように、本発明の生体成分濃度測定装置は、赤外線検出器１１０を含む光学測定部１０１と気圧変更手段１０２および制御装置部１０３とにより構成されている。ここで気圧変更手段１０２は、本発明の血管怒張手段に相当する。
【００４７】
生体成分濃度測定装置の光学測定部１０１の構成について説明する。図２に示すように、耳孔２００に挿入された挿入部１０６は内部に導光管１０７を有する円管であり、その先端が鼓膜２０２に向けて開口している。また、挿入部１０６は、外耳道を挿入部１０６で密閉するための弾性体１１２と、外耳道１０４内と外部との空気の出入りを行うための空気管１１１とをさらに備えている。光学測定部１０１は、導光管１０７により本体１１７内に導かれた赤外光をチョッピングして、赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する機能を有するチョッパー１０８、分光部となる光学フィルタホイール１０９、赤外光検出器１１０を備えている。鼓膜２０２から放射された赤外光を導光管１０７を通してチョッパー１０８に導き、チョッパー１０８で赤外光をチョッピングすることにより赤外光を高周波数の赤外線信号に変換する。チョッパー１０８でチョッピングされた赤外光は光学フィルタホイール１０９を経由して赤外光検出器１１０に到達して検出される。
【００４８】
次に、図３を用いて、気圧変更手段１０２、光学測定部１０１、制御装置部１０３について説明する。図３は、生体成分濃度測定装置のブロック図である。
【００４９】
本実施の形態における生体成分濃度測定装置の気圧変更手段１０２には、光学測定部の挿入部１０６と耳孔の隙間を埋め、空気の出入りを遮断する弾性体１１２と、挿入部１０６に外部との空気の出入りを行う空気管１１１と、空気管１１１を通して耳孔内の気圧を変更するために接続されたポンプ１３１とを備え、外耳道内の気圧の変化を検知し、ポンプ１３１を稼働させて耳孔内の気圧を変化させる。このとき、圧力センサ１３２により、外耳道内の気圧を測定し、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で変化するようにポンプ１３１を制御する信号をマイクロコンピュータ１２４に送る圧力センサ１３２を備えている。
【００５０】
本実施の形態における生体成分濃度測定装置の光学測定部１０１には、チョッパー１０８、光学フィルタホイール１０９、赤外光検出器１１０、前置増幅器１１３、帯域フィルタ１１４、チョッパー制御器１１５を備えている。
【００５１】
一方、制御装置部１０３には、同期復調器１２１、ローパスフィルタ１２２、アナログ／デジタルコンバータ（以下、Ａ／Ｄコンバータと略称する）１２３、マイクロコンピュータ１２４、メモリ１２５、ディスプレイ１１８、電源１２７、タイマー１２８、ブザー１２９を備えている。ここで、マイクロコンピュータ１２４は本発明における生体情報演算部に相当する。電源１２７は、マイクロコンピュータ１２４にＡＣまたはＤＣ電力を供給する。チョッパー１０８の動作は、マイクロコンピュータ１２４からの制御信号に基づき制御され、チョッパー１０８によりチョッピングされた赤外光は、光学フィルタホイール１０９に到達する。光学フィルタホイール１０９は、図４に示すように、第１の光学フィルタ１４１および第２の光学フィルタ１４２がリング１４３にはめ込まれている。図４に示す例では、ともに半円状である第１の光学フィルタ１４１および第２の光学フィルタ１４２がリング１４３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１４４が設けられている。このシャフト１４４を図４の矢印のように回転させることにより、チョッパー１０８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１４１と第２の光学フィルタ１４２との間で切り替えることができる。
【００５２】
シャフト１４４の回転は、マイクロコンピュータ１２４からの制御信号により制御される。シャフト１４４の回転を、チョッパー１０８の回転と同期させ、チョッパー１０８が閉じている間にシャフト１４４を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１０８が開いたときに、チョッパー１０８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０９は分光素子に相当する。
【００５３】
第１の光学フィルタ１４１または第２の光学フィルタ１４２を透過した赤外光は、検出領域１１６を備える赤外光検出器１１０に到達する。赤外光検出器１１０に到達した赤外光は、検出領域１１６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。
【００５４】
ここで、第１の光学フィルタ１４１は、例えば、測定対象である生体成分によって吸収される波長を含む波長帯域（以下、測定用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。一方、第２の光学フィルタ１４２は、第１の光学フィルタ１４１とは異なるスペクトル特性を有する。第２の光学フィルタ１４２は、例えば、測定対象である生体成分による吸収がなく、かつ対象成分の測定を妨害するような他の生体成分による吸収のある波長を含む波長帯域（以下、参照用波長帯域と略称する）の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する。ここで、このような他の生体成分としては、測定対象である生体成分以外で、生体中における成分量の多いものを選択すればよい。
【００５５】
例えば、グルコースは、９．６μｍ付近に吸収ピークを有する赤外吸収スペクトルを示す。そこで、測定対象である生体成分がグルコースの場合は、第１の光学フィルタ１４１が、９．６μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。一方、生体中に多く含まれるタンパク質は８．５マイクロメートル付近の赤外光を吸収し、グルコースは８．５μｍ付近の赤外光は吸収しない。そこで、第２の光学フィルタ１４２が、８．５μｍを含む波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有することが好ましい。
【００５６】
赤外光検出器１１０から出力された電気信号は、前置増幅器１１３によって増幅される。増幅された電気信号は、帯域フィルタ１１４によってチョッピング周波数を中心周波数とする周波数帯域以外の信号が取り除かれる。これにより、熱雑音などの統計的揺らぎに起因するノイズを最小化することができる。帯域フィルタ１１４によって濾過された電気信号は、制御装置部１０３の同期復調器１２１によってチョッパー１０８のチョッピング周波数と帯域フィルタ１１４によって濾過された電気信号を同期させて積分することによりＤＣ信号に復調される。
【００５７】
同期復調器１２１によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ１２２によって低周波数帯域の信号が取り除かれる。これにより、さらにノイズを取り除くことができる。      
【００５８】
ローパスフィルタ１２２によって濾過された電気信号は、Ａ／Ｄコンバータ１２３によってデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ１２４に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外光検出器１１０からの電気信号は、シャフト１４４の制御信号をトリガーとして用いることで、どの光学フィルタを透過した赤外光に対応する電気信号であるのかを識別することができる。シャフト１４４の制御信号をマイクロコンピュータ１２４が出力してから、次のシャフト制御信号を出力するまでの間が、同じ光学フィルタに対応する電気信号となる。各光学フィルタに対応する電気信号を、それぞれメモリ１２５上で積算した後平均値を算出することにより、さらにノイズは低減されるため、測定の積算を行うことが好ましい。
【００５９】
メモリ１２５には、第１の光学フィルタ１４１を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関、および第２の光学フィルタ１４２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関をそれぞれ示す相関データが格納されている。マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５からこの相関データを読み出し、この相関データを参照して、メモリ１２５に蓄積されたデジタル信号から算出された単位時間当たりのデジタル信号を生体成分の濃度に換算する。メモリ１２５は、本発明の記憶部に相当する。マイクロコンピュータ１２４において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に出力されて表示される。
【００６０】
メモリ１２５に格納されている、第１の光学フィルタ１４１を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データ、および第２の光学フィルタ１４２を透過した赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データは、例えば、以下の手順によって取得することができる。
【００６１】
まず、既知の生体成分濃度（例えば、血糖値）を有する患者について、鼓膜２０２から放射される赤外光と、赤外光を測定しているときの外耳道内の圧力を測定する。このとき、第１の光学フィルタ１４１が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１４２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号を求める。この測定を、異なる生体成分濃度を有する複数の患者について行うことにより、第１の光学フィルタ１４１が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号および第２の光学フィルタ１４２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とからなるデータの組を得ることができる。
【００６２】
次に、このようにして取得したデータの組を解析して相関データを求める。例えば、第１の光学フィルタ１４１が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１４２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度とについて、ＰＬＳ（Ｐａｒｔｉａｌ  Ｌｅａｓｔ  Ｓｑｕａｒｅｓ  Ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ）法などの重回帰分析法やニューラルネットワーク法などを用いて多変量解析を行う。すなわち、第１の光学フィルタ１４１が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号、および第２の光学フィルタ１４２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、それらに対応する生体成分濃度との相関を示す関数を求めることができる。
【００６３】
また、第１の光学フィルタ１４１が測定用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有し、第２の光学フィルタ１４２が参照用波長帯域の赤外光を透過させるようなスペクトル特性を有する場合には、次のようにする。すなわち、第１の光学フィルタ１４１が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号と、第２の光学フィルタ１４２が透過させる波長帯域における赤外光の強度に対応する電気信号との差を求め、その差とそれに対応する生体成分濃度との相関を示す相関データを求めてもよい。例えば、最小二乗法等の直線回帰分析を行うことにより求めることができる。
【００６４】
次に、これらの図面を参照しながら本実施の形態における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【００６５】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２、および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図２の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
【００６６】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で、本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、ポンプ１３１を動作し、耳孔内の圧力を変化させる。
【００６７】
この時、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で、減圧と加圧の繰り返しを複数回行うようにポンプ１３１を制御する。
【００６８】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、外耳道の気圧変化から一定時間経過したと判断すると、ポンプ１３１の動作を停止させる。同時に赤外光検出器１１０による測定を開始する。測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、光学フィルタホイール１０９に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【００６９】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【００７０】
このように、耳孔内の気圧を連続的に変化させる血管を拡張させることにより、鼓膜からの放射光がより多く検出できるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【００７１】
なお、本発明の実施の形態では導光管１０７として中空間を用いているが、導光路としては、赤外光を導くことのできるものであればよく、例えば赤外光を伝送する光ファイバなどであってもよい。
【００７２】
気圧変更手段１０２としては、大気圧に対して−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で連続的に変更できるものであれば良く、例えば、ダイアフラム型ポンプ、シリンジポンプなどを用いることができる。
【００７３】
本発明の実施の形態では、耳孔内と気圧変更手段とを接続する空気管を設けた構成を示しているが、導光管と空気管を一体化し、光学測定部全体の気圧を変更することもできる。
【００７４】
また、外耳道１０４に挿入する挿入部１０６の表面は、弾性物質により一部または全部が覆われており、外耳道１０４との隙間を埋めるとともに、測定時に発生するポンプ１３１の振動や、手の震え等による振動の影響を緩和する効果がある。
【００７５】
（実施の形態２）
本発明の第２の実施の形態について、図５〜図６を用いて説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図、図６は同生体成分濃度測定装置のブロック図である。
【００７６】
図５に示すように、本発明の生体成分濃度測定装置は、赤外光源３０１とビームスプリッタ３０２と赤外線検出器１１０を含む光学測定部１０１と、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３とにより構成されている。
【００７７】
生体成分濃度測定装置の光学測定部１０１の構成について説明する。図５に示すように、耳孔２００に挿入された挿入部１０６は内部に導光管１０７を有する円管であり、その先端が鼓膜２０２に向けて開口している。さらに、光学測定部１０１には、赤外光源３０１と赤外光源３０１からの赤外光をチョッピングするチョッパー１０８、赤外光源３０１からの光線方向を制御するビームスプリッタ３０２と分光部となる光学フィルタホイール１０９、赤外光検出器１１０が設けられている。赤外光源３０１から出射された赤外光は、チョッパー１０８によりチョッピングされた後、ビームスプリッタ３０２によって、導光管１０７に導かれ、鼓膜２０２に照射される。鼓膜２０２において反射した赤外光は、導光管１０７を通して、光学フィルタホイール１０９を経由して赤外光検出器１１０に到達して検出される。
【００７８】
気圧変更手段１０２について説明する。挿入部１０６の導光管１０７と光学測定部１０１の筐体内部の空気の出入りを遮断する。耳孔内の気圧を変更するためのポンプ１３１を筐体にあけた孔に接続する。ポンプ１３１を稼働させて耳孔内の気圧を連続的に変化させる。このとき、圧力センサ１３２により、外耳道内の気圧を測定し、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で変化するようにポンプ１３１を制御する
次に、これらの図面を参照しながら本実施の形態２における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【００７９】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図５の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。
【００８０】
挿入部１０６を外耳道１０４に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、ポンプ１３１を動作し、耳孔内の圧力を変化させる。この時、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で、減圧と加圧の繰り返しを複数回行うようにポンプ１３１を制御する。
【００８１】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、外耳道の気圧変化から一定時間経過したと判断すると、ポンプ１３１の動作を停止させる。同時に、赤外光源３０１による鼓膜への赤外光の照射することにより、測定を開始する。
【００８２】
測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、赤外光源３０１から照射される赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【００８３】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【００８４】
このように、耳孔内の気圧を連続的に変化させる血管を拡張させることにより、血液成分の情報を多く含んだ鼓膜からの反射光がより多く検出できるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【００８５】
（実施の形態３）
本発明の第３の実施の形態について、鼓膜からの反射光を用いた場合について説明する。本発明における第３の実施の形態の構成については、第２の実施の形態と同様であるため省略する。
【００８６】
次にこれらの図面を参照しながら本実施の形態３における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【００８７】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図５の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。
【００８８】
挿入部１０６を外耳道１０４に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
【００８９】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、ポンプ１３１を動作し、耳孔内の圧力を変化させる。この時、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で、減圧と加圧の繰り返しを複数回行うようにポンプ１３１を制御する。
【００９０】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、外耳道の気圧変化から一定時間経過したと判断すると、赤外光源による鼓膜への赤外光の照射することにより、測定を開始する。このとき、耳孔内の鼓膜と外耳どうとの方向きが、常圧時に比べて正対する向きになったとき、鼓膜からの反射光がより多く赤外線検出器に入射するため、赤外線検出器１１０の出力が最大となる。
【００９１】
測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。気圧の変化に伴って現れる赤外線検出器の出力の最大値を測定に用いる。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、光学フィルタホイール１０９に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【００９２】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【００９３】
このように、耳孔内の気圧を連続的に変化させ、血管を怒張させ、さらに耳孔内の気圧変化させた場合の赤外線検出器の最大出力を用いて測定することにより、血液成分の情報を多く含んだ鼓膜からの反射光がより多く検出できるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【００９４】
（実施の形態４）
本発明の第４の実施の形態について、鼓膜からの反射光を用いた場合について説明する。本発明における第４の実施の形態の構成については、第２の実施の形態と同様であるため省略する。
【００９５】
次にこれらの図面を参照しながら本実施の形態４における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【００９６】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図５の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。
【００９７】
挿入部１０６を外耳道１０４に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
【００９８】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、ポンプ１３１を動作し、耳孔内の圧力を変化させる。この時、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で、減圧と加圧の繰り返しを一定の速度で複数回行うようにポンプ１３１を制御する。
【００９９】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、外耳道の気圧変化から一定時間経過したと判断すると、耳孔内を大気圧に対し−２００daPa減圧するように、圧力センサ１３２の出力を用いてポンプ１３１を制御する。外耳道内の圧力が大気圧に対し、−２００ｄａＰａになると外耳道内の圧力を測定していた圧力センサ１３２は信号を発する。この信号をマイクロコンピュータ１２４が受けることにより、赤外光源３０１による鼓膜への赤外光の照射することにより、測定を開始する。
【０１００】
測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、赤外光源３０１から照射される赤外光を遮断する。光学フィルタホイール１０９に到達する赤外光を遮断する。この状態で、再びポンプ１３１を制御し、外耳道の圧力が大気圧になるように制御する。外耳道の圧力が大気圧になると、外耳道内の圧力を測定している圧力センサ１３２は信号を発する。この信号をマイクロコンピュータ１２４が受け取ることにより、再びチョッパー１０８の動作を開始させることにより赤外反射光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して赤外光源３０１から照射される赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【０１０１】
以上の測定で得られた減圧時と常圧時の赤外線検出器の出力差を用いて、生体成分濃度を演算する。
【０１０２】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号の減圧時と常圧時の差と、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号の減圧時と常圧時の差と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【０１０３】
本実施の形態のように、耳孔内の気圧を連続的に変化させ、血管を怒張させ、常圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差を用いて生体成分濃度を算出すると、常圧時は外耳道に圧力が印加されていないため、鼓膜、外耳道とも圧力により変化しない。一方、減圧時には、鼓膜は外耳道が陰圧になることにより、鼓膜の内外気圧差による鼓膜の傾きの変化するが、外耳道は、−２００ｄａＰａ程度の圧力では形状が変化しないため、常圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差は、鼓膜の傾きが変化したことによる赤外線検出器の出力差となる。したがって、常圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差を生体成分濃度算出に利用することにより、鼓膜からのみの反射光による効果を生体成分濃度算出に利用できるため、外耳道の妨害要因による反射光の影響を減ずることが可能であり、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０１０４】
本実施の形態では、反射光の場合について説明したが、鼓膜からの放射光を測定する場合にも同様に効果が認められる。
【０１０５】
（実施の形態５）
本発明の第５の実施の形態について、鼓膜からの反射光を用いた場合について説明する。本発明における第５の実施の形態の構成については、第２の実施の形態と同様であるため省略する。
【０１０６】
次に、これらの図面を参照しながら本発明の第５の実施の形態における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【０１０７】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図５の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。
【０１０８】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で、本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、ポンプ１３１を動作し、耳孔内の圧力を変化させる。この時、圧力センサ１３２の出力により、外耳道内の気圧が大気圧に比べて−２００ｄａＰａ〜＋２００ｄａＰａの範囲で、減圧と加圧の繰り返しを一定の速度で複数回行うようにポンプ１３１を制御する。
【０１０９】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、外耳道の気圧変化から一定時間経過したと判断すると、ポンプ１３１が動作し、外耳道内を大気圧に対し＋２００ｄａＰａとなるようにポンプ１３１を制御する。外耳道内の圧力が大気圧に対し＋２００ｄａＰａになると、外耳道内の圧力を測定していた圧力センサ１３２は信号を発出する。この信号をマイクロコンピュータ１２４が受けることにより、チョッパー１０８の動作を開始させ、赤外光源から赤外光が鼓膜に照射されることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。
【０１１０】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、赤外光源から照射される赤外光を遮断する。
【０１１１】
この状態で、この状態で、再びポンプ１３１を制御し、外耳道内の圧力が大気圧に対し−２００ｄａＰａになるように制御する。外耳道内の圧力が大気圧に対し＋２００ｄａＰａになると、外耳道内の圧力を測定していた圧力センサ１３２は信号を発出する。この信号をマイクロコンピュータ１２４が受けることにより、再びチョッパー１０８の動作を開始させ、赤外光源から赤外光が鼓膜に照射されることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。
【０１１２】
マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、赤外光源から照射される赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【０１１３】
以上の測定で得られた加圧時と減圧時の赤外線検出器の出力の差を用いて、生体成分濃度を演算する。
【０１１４】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号の加圧時と減圧時の差と、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号の加圧時と減圧時の差と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【０１１５】
本実施の形態のように、耳孔内の気圧を連続的に変化させ、血管を怒張させ、加圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差を用いて生体成分濃度を算出すると、加圧時、減圧時には、鼓膜は外耳道が陰圧になることにより、鼓膜の内外気圧差による鼓膜の傾きの変化するが、外耳道は、−２００〜＋２００ｄａＰａ程度の圧力では形状が変化しないため、加圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差は、鼓膜の傾きが変化したことによる赤外線検出器の出力差となる。したがって、加圧時の赤外線検出器の出力と、減圧時の赤外線検出器の出力の差を生体成分濃度算出に利用することにより、鼓膜からのみの反射光による効果を生体成分濃度算出に利用できるため、外耳道の妨害要因による反射光の影響を減ずることが可能であり、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、反射光の場合について説明したが、鼓膜からの放射光を測定する場合にも同様に効果が認められる。
【０１１７】
また、本実施の形態では、外耳道内の圧力を−２００ｄａＰａに減圧した状態に保った場合と＋２００ｄａＰａに加圧した状態に保った場合での赤外線検出器の出力を生体成分濃度の算出に利用したが、外耳道内の圧力を−２００〜＋２００ｄａＰａの範囲で連続的に外耳道内の圧力を変化させた状態での赤外線検出器の出力の最大値、最小値の差を利用して生体成分濃度を算出してもよい。このようにすることにより、最適な圧力状態での測定が可能となるため好ましい。
【０１１８】
（実施の形態６）
本発明の第６の実施例について、図７〜図９を用いて説明する。図７は、本発明の実施例１における外観図を示す斜視図、図８は、本発明の第６の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図、図９は同生体成分濃度測定装置のブロック図である。
【０１１９】
実施の形態６に係る生体情報測定装置７００は、血管怒張手段として、気圧変更手段に変えて、光源８０１を用いている点で実施の形態１と異なる。血管怒張手段、空気管、弾性体以外の構成は実施の形態１の生体成分濃度測定装置１００と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。
【０１２０】
図８に示すように、本発明の生体成分濃度測定装置は、赤外線検出器１１０と光源８０１とビームスプリッタ８０２を含む光学測定部１０１と制御装置部１０３とにより構成されている。
【０１２１】
光源８０１の波長は、水に吸収される波長であり、生体成分濃度を算出するための波長を含まないことが好ましい。
【０１２２】
光学測定部１０１は、光源８０１から発生した光をビームスプリッタ８０２より反射し、導光管１０７により鼓膜２０２に導く。
【０１２３】
光学フィルタホイール１２０は、図１０に示すように、第１の光学フィルタ１４１および第２の光学フィルタ１４２、開口１４５がリング１４３にはめ込まれている。図１０に示す例では、ともに扇状である第１の光学フィルタ１４１および第２の光学フィルタ１４２、開口１４５がリング１４３にはめ込まれることにより円盤状の部材が構成されており、その円盤状の部材の中央部にシャフト１４４が設けられている。このシャフト１４４を図４の矢印のように回転させることにより、チョッパー１０８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを、第１の光学フィルタ１４１と第２の光学フィルタ１４２開口１４５との間で切り替えることができる。
【０１２４】
シャフト１４４の回転は、マイクロコンピュータ１２４からの制御信号により制御される。シャフト１４４の回転を、チョッパー１０８の回転と同期させ、チョッパー１０８が閉じている間にシャフト１４４を１８０度回転させるように制御することが好ましい。このようにすると、次にチョッパー１０８が開いたときに、チョッパー１０８によりチョッピングされた赤外光の通過する光学フィルタを別の光学フィルタに切り替えることができる。光学フィルタホイール１０９は分光素子に相当する。
【０１２５】
第１の光学フィルタ１４１または第２の光学フィルタ１４２、開口１４５を透過した赤外光は、検出領域１１６を備える赤外光検出器１１０に到達する。赤外光検出器１１０に到達した赤外光は、検出領域１１６に入射し、入射した赤外光の強度に対応した電気信号に変換される。
【０１２６】
次に、これらの図面を参照しながら本実施の形態における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【０１２７】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図８の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
【０１２８】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で、本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、光源８０１から光が照射される。
【０１２９】
この時、光学フィルタホイール１２０の開口１４５を赤外光が通過するようにマイクロコンピュータ１２４が光学フィルタホイール１２０を制御し、赤外光検出器１１０の出力から温度を測定し、鼓膜の温度が予め設定した温度になるまで光源８０１からの光照射を行う。マイクロコンピュータ１２４は、赤外光検出器１１０からの温度信号により、鼓膜の温度が予め設定した温度になったと判断すると、光源８０１の強度を調節し、鼓膜温度が一定になるようにする。同時に赤外光検出器１１０による測定を開始する。測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２から放射される赤外光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、光学フィルタホイール１０９に到達する赤外光を遮断する。これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【０１３０】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【０１３１】
このように、鼓膜に光を照射することにより、血管を拡張させ、鼓膜からの放射光がより多く検出できるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【０１３２】
（実施の形態７）
本発明の第７の実施の形態について、図１１〜図１２を用いて説明する。図１１は、本発明の第７の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図、図６は同生体成分濃度測定装置のブロック図である。
【０１３３】
図１１に示すように、本発明の生体成分濃度測定装置は、赤外光源３０１と第一のビームスプリッタ８０３、第二のビームスプリッタ８０４、光源８０１、赤外線検出器１１０を含む光学測定部１０１と、制御装置部１０３とにより構成されている。
【０１３４】
ここで、光源８０１の波長は、水に吸収される波長であり、生体成分濃度を算出するための波長を含まないことが好ましい。
【０１３５】
生体成分濃度測定装置の光学測定部１０１の構成について説明する。図１１に示すように、耳孔２００に挿入された挿入部１０６は内部に導光管１０７を有する円管であり、その先端が鼓膜２０２に向けて開口している。さらに、光学測定部１０１には、赤外光源３０１と赤外光源からの赤外光をチョッピングするチョッパー１０８、光源８０１からの光線方向を制御する第一のビームスプリッタ８０３、赤外光源からの光線方向を制御する第二のビームスプリッタ８０４と分光部となる光学フィルタホイール１０９、赤外光検出器１１０が設けられている。赤外光源３０１から出射された赤外光は、チョッパー１０８によりチョッピングされた後、第二のビームスプリッタ８０４によって、導光管１０７に導かれ、鼓膜２０２に照射される。鼓膜２０２において反射した赤外光は、導光管１０７を通して、光学フィルタホイール１０９を経由して赤外光検出器１１０に到達して検出される。光源８０１から出射された光は、第一のビームスプリッタ８０３によって、導光管１０７に導かれ、鼓膜２０２に照射される。
【０１３６】
次に、これらの図面を参照しながら本実施の形態７における生体成分濃度測定装置の動作について説明する。
【０１３７】
まず、使用者が生体成分濃度測定装置の本体１１７の電源スイッチ１５２を押すと、光学測定部１０１、気圧変更手段１０２および制御装置部１０３内の電源がＯＮとなり、生体成分濃度測定装置は測定準備状態となる。図１０の挿入部１０６を耳孔２００内に挿入する。
【０１３８】
挿入部１０６を外耳道１０４に挿入する。このとき、導光管１０７の先端が鼓膜２０２の方向を向くように挿入する。挿入部１０６は、挿入部１０６の先端部分から光学測定部１０１との接続部分に向かって径が太くなるような円錐形状の中空管であるため、挿入部１０６の外径が耳孔２００の内径と等しくなる位置以上は挿入部１０６が挿入されない構造になっている。
【０１３９】
次に、挿入部１０６を外耳道１０４内に挿入固定した状態で本体１１７に設けた測定開始スイッチ１５４を押す。測定スイッチ１５４を押すことにより、光源８０１から光が照射される。
【０１４０】
この時、光学フィルタホイール１２０の開口１４５を赤外光が通過するようにマイクロコンピュータ１２４が光学フィルタホイール１２０を制御し、赤外線検出器の出力から温度を測定し、鼓膜の温度が予め設定した温度になるまで光源８０１からの光照射を行う。マイクロコンピュータ１２４は、赤外線検出器からの温度信号により、鼓膜の温度が予め設定した温度になったと判断すると、光源８０１の強度を調節し、鼓膜温度が一定になるようにする。同時に赤外検出器による測定を開始する。測定が開始されると、マイクロコンピュータ１２４がチョッパー１０８の動作を開始させることにより、鼓膜２０２で反射した赤外光の測定が開始される。マイクロコンピュータ１２４は、タイマー１２８からの計時信号により、測定開始から一定時間経過したと判断すると、チョッパー１０８を制御して、赤外光源から照射される赤外光を遮断する。
【０１４１】
これにより、自動的に測定が終了する。このとき、マイクロコンピュータ１２４はディスプレイ１１８やブザー１２９を制御して、測定が終了した旨のメッセージをディスプレイ１１８に表示したり、ブザー１２９を鳴らしたり、スピーカー（図示せず）から音声で出力したりすることにより、使用者に測定が終了したことを通知する。これにより使用者は測定が終了したことを確認することができるため、挿入部１０６を耳孔２００の外に取り出す。
【０１４２】
マイクロコンピュータ１２４は、メモリ１２５から、第１の光学フィルタ１４１を透過した第１の赤外光の強度に対応する電気信号、第２の光学フィルタ１４２を透過した第２の赤外光の強度に対応する電気信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを読み出す。この相関データを参照して、Ａ／Ｄコンバータ１２３から出力された電気信号を生体成分の濃度に換算する。求められた生体成分の濃度は、ディスプレイ１１８に表示される。
【０１４３】
このように、光源から光を照射し、血管を拡張させることにより、血液成分の情報を多く含んだ鼓膜からの反射光がより多く検出できるため、より精度の高い生体情報の測定が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
本発明に係る生体情報測定方法および生体情報装置は、耳孔内から非侵襲的に生体情報、特に血糖値を測定する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における生体成分濃度測定装置の外観を示す斜視図
【図２】同生体成分濃度測定装置の構成を示す図
【図３】同生体成分濃度測定装置のブロック図
【図４】同生体成分濃度測定装置の光学測定部に設けられた光学フィルタホイールの構成を示す図
【図５】本発明の第２の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図
【図６】同生体成分濃度測定装置のブロック図
【図７】本発明の第６の実施の形態における生体成分濃度測定装置の外観を示す斜視図
【図８】同生体成分濃度測定装置の構成を示す図
【図９】同生体成分濃度測定装置のブロック図
【図１０】同生体成分濃度測定装置の光学測定部に設けられた光学フィルタホイールの構成を示す図
【図１１】本発明の第７の実施の形態における生体成分濃度測定装置の構成を示す図
【図１２】同生体成分濃度測定装置のブロック図
【符号の説明】
【０１４６】
１００，７００  生体成分濃度測定装置
１０１  光学測定部
１０２  気圧変更手段
１０３  制御装置部
１０４  外耳道
１０６  挿入部
１０７  導光管
１０８  チョッパー
１０９，１２０  光学フィルタホイール
１１０  赤外光検出器
１１１  空気管
１１２  弾性体
１１３  前置増幅器
１１４  帯域フィルタ
１１５  チョッパー制御器
１１６  検出領域
１１７  本体
１１８  ディスプレイ
１２１  同期復調器
１２２  ローパスフィルタ
１２３  Ａ／Ｄコンバータ
１２４  マイクロコンピュータ
１２５  メモリ
１２７  電源
１２８  タイマー
１２９  ブザー
１３１  ポンプ
１３２  圧力センサ
１４１  第１の光学フィルタ
１４２  第２の光学フィルタ
１４３  リング
１４４  シャフト
１４５  開口
１５２  電源スイッチ
１５３  測定開始スイッチ
２００  耳孔
２０２  鼓膜
３０１  赤外光源
３０２，８０２  ビームスプリッタ
８０１  光源
８０３  第１のビームスプリッタ
８０４  第２のビームスプリッタ
【図１】
2009201852.tif 000012
【図２】
2009201852.tif 000013
【図３】
2009201852.tif 000014
【図４】
2009201852.tif 000015
【図５】
2009201852.tif 000016
【図６】
2009201852.tif 000017
【図７】
2009201852.tif 000018
【図８】
2009201852.tif 000019
【図９】
2009201852.tif 000020
【図１０】
2009201852.tif 000021
【図１１】
2009201852.tif 000022
【図１２】
2009201852.tif 000023