(57)【要約】【課題】簡易な構成で、脈波を安定して検出することができる脈波検出装置を提供する。【解決手段】指に向けて光を照射する発光部２３と、発光部より照射された光のうち指の側から反射してくる光を指の腹部に対応した位置で受光可能な受光部２４と、を備えた脈波検出装置において、発光部の発光面積より広い面積で指の少なくとも側面に接する導光体３１を備え、発光部より照射された光が導光体を経由して指に照射される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指に向けて光を照射する発光部と、
該発光部より照射された光のうち前記指の側から反射してくる光を前記指の腹部に対応した位置で受光可能な受光部と、を備えた脈波検出装置において、
前記発光部の発光面積より広い面積で前記指の少なくとも側面に接する導光体を備え、
前記発光部より照射された光が前記導光体を経由して前記指に照射されることを特徴とする脈波検出装置。
【請求項２】
前記導光体が、前記受光部を取り巻くように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の脈波検出装置。
【請求項３】
前記導光体における前記指との接触面以外の面が、反射面加工処理されていることを特徴とする請求項１に記載の脈波検出装置。
【請求項４】
前記導光体の前記接触面が、前記受光部が配置された側に向かって前記指を載置する領域が狭まるように内側に傾斜したテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の脈波検出装置。
【請求項５】
指に向けて光を照射する発光部と、
該発光部より照射された光のうち前記指の側から反射してくる光を受光可能な受光部と、を備えた脈波検出装置において、
前記指の側面に対応した位置に前記発光部が複数設けられ、
前記指の腹部に対応した位置に設けられた前記受光部で前記光の反射光を受光可能に構成されていることを特徴とする脈波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脈波検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、脈波や脈拍数などの脈波情報を検出、表示可能な脈波検出装置が知られている。また、光を用いて脈波を検出する脈波検出装置には、一般的に反射型および透過型が知られている。反射型の脈波検出装置は、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などで構成された発光部から指表面に向けて光を照射する一方、指（血管）から反射してきた光をＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）などで構成された受光部で受光することにより、血量変化を受光量の変化として検出し、その検出結果に基づいて脈波や脈拍数などを検出できるようになっている（例えば、特許文献１参照）。図７に示すように、この特許文献１の脈波計測装置（脈波検出装置）は、脈波検出部１００の表面が平坦に形成されたガラス板からなる透光板１０１で構成され、透光板１０１の外側表面１０２に指（指の腹）Ｆを密着させた状態で、ＬＥＤ（発光部）１０３が指Ｆに向けて光を発すると、フォトトランジスタ（受光部）１０４が、ＬＥＤ１０３が発した光のうち指Ｆの側から反射してくる光を受光できるようになっている。
また、透過型の脈波検出装置は、図８に示すように、発光部２０３と受光部２０４とが指Ｆを介して対向する位置に配され、発光部２０３から指Ｆに向かって照射された光のうち、指Ｆを透過してきた光を受光部２０４で受光することにより脈波などを検出するものがある。
【特許文献１】特開平９−１０８１９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した特許文献１の反射型の脈波検出装置では、指Ｆを測定面（透光板１０１）に載置するだけで手軽に測定できるものの、発光部１０３と受光部１０４とが同一面内に配置されており、発光部１０３と受光部１０４との間に形成される光路が狭くなり、計測される脈波の波形が乱れやすく、安定した計測ができないという問題があった。
一方、透過型の脈波検出装置は、発光部２０３と受光部２０４とが指Ｆを挟んで直線的に配置されているため、皮膚表面の反射光ノイズの影響を受けにくく、光が指Ｆの内部を透過するため脈波の検出性が高いが、発光部２０３と受光部２０４とを図９のように配置すると、指や爪に負担がかかる虞や、指Ｆを挟むためのクリップ構造が必要になり操作性に劣るという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、簡易な構成で、脈波を安定して検出することができる脈波検出装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明に係る脈波検出装置は、指に向けて光を照射する発光部と、該発光部より照射された光のうち前記指の側から反射してくる光を前記指の腹部に対応した位置で受光可能な受光部と、を備えた脈波検出装置において、前記発光部の発光面積より広い面積で前記指の少なくとも側面に接する導光体を備え、前記発光部より照射された光が前記導光体を経由して前記指に照射されることを特徴としている。
【０００６】
このように構成することで、指には導光体との接触面全体から光が照射されることとなり、その光のうち指の腹部側に反射された光を受光部で受光することにより脈波を検出することができる。つまり、従来の反射型よりも発光部と受光部との間に形成される光路を広く（多く）確保することができ、安定した脈波計測をすることができる。
また、導光体と指の側面とを接触させるように指を配置するだけで脈波を検出できる。つまり、従来の透過型のように指や爪に負担をかけることがなく、簡易な構成で脈波を検出することができる。
【０００７】
また、本発明に係る脈波検出装置は、前記導光体が、前記受光部を取り巻くように形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、発光部と受光部との間に形成される光路をより広く（多く）確保することができ、より安定した脈波計測をすることができる。
【０００８】
また、本発明に係る脈波検出装置は、前記導光体における前記指との接触面以外の面が、反射面加工処理されていることを特徴としている。
このように構成することで、発光部より照射された光が接触面以外の面で反射され、その光を導光体における指との接触面の略全面から指に向かって光を照射することができる。つまり、指に対して複数の箇所から光が照射されることとなり、受光部との間に光路が複数形成され、脈波を安定して検出することができる。また、発光部より照射された全ての光が接触面から指に照射され、光の利用効率を向上させることができる。
【０００９】
また、本発明に係る脈波検出装置は、前記導光体の前記接触面が、前記受光部が配置された側に向かって前記指を載置する領域が狭まるように内側に傾斜したテーパ形状に形成されていることを特徴としている。
このように構成することで、指を載置したときに導光体と指との密着性を高めることができる。つまり、発光部より照射された光を、導光体を介して受光部で受光して脈波を検出する際に、外光などのノイズの影響を低減することができ、精度良く脈波を検出することができる。
【００１０】
さらに、本発明に係る脈波検出装置は、指に向けて光を照射する発光部と、該発光部より照射された光のうち前記指の側から反射してくる光を受光可能な受光部と、を備えた脈波検出装置において、前記指の側面に対応した位置に前記発光部が複数設けられ、前記指の腹部に対応した位置に設けられた前記受光部で前記光の反射光を受光可能に構成されていることを特徴としている。
【００１１】
このように構成することで、発光部と受光部との間に形成される光路を確実に複数確保することができる。したがって、従来の反射型よりも光路を多く確保できるため、安定した脈波計測をすることができる。
また、発光部および受光部が配置された箇所に指の側面および腹部を接触させるように指を配置するだけで脈波を検出できる。つまり、従来の透過型のように指や爪に負担をかけることがなく、簡易な構成で脈波を検出することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る脈波検出装置によれば、指には導光体との接触面全体から光が照射されることとなり、その光のうち指の腹部側に反射された光を受光部で受光することにより脈波を検出することができる。つまり、従来の反射型よりも発光部と受光部との間に形成される光路を広く（多く）確保することができ、安定した脈波計測をすることができる効果がある。
また、導光体と指の側面とを接触させるように指を配置するだけで脈波を検出できる。つまり、従来の透過型のように指や爪に負担をかけることがなく、簡易な構成で脈波を検出することができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（第一実施形態）
次に、本発明に係る脈波検出装置の第一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１４】
（脈波検出装置）
図１は、脈波検出装置の概略構成ブロック図である。
図１に示すように、脈波検出装置１０は、指Ｆに光を照射して、その反射光を受光し、その検出結果を信号化する脈波検出部１１と、脈波検出部１１からの信号を受信して各種演算などを実行するＣＰＵ１２と、ＣＰＵ１２による演算結果から脈波の波形などを表示する表示部１３と、ＣＰＵ１２に対して各種設定条件などを与えるための入力部１４と、デジタル信号に変換された脈波データなどを記憶しておくＲＡＭで構成された記憶部１５と、ＣＰＵ１２に対してクロックを供給する発振部１６と、を備えている。
【００１５】
なお、脈波検出部１１以外を構成する各部は、例えば、パーソナルコンピュータで構成され、入力部１４がキーボード、表示部１３がディスプレイにそれぞれ対応するようになっている。また、脈波検出部１１以外を腕時計タイプの装置で構成してもよいし、脈波検出部１１からの情報をもとにテレビにその結果を表示するようにしてもよい。
【００１６】
（脈波検出部）
図２は、脈波検出部１１の斜視図である。
図２に示すように、脈波検出部１１は、箱型のセンサケース２１と、センサケース２１の上面２１ａに載置された、例えばＬＥＤからなる発光部２３と、同じくセンサケース２１の上面に載置され、発光部２３と接続されている導光体３１と、センサケース２１の内部に構成された部品収納空間２２内に配置され、例えばＰＤからなる受光部２４と、を備えている。なお、センサケース２１における指Ｆの長手方向に沿う長さは、指Ｆの第一関節と略同等の長さで形成されている。
【００１７】
また、センサケース２１の上面２１ａには、透光性のガラス板で構成された透光板２９が取り付けられており、透光板２９に指Ｆの腹部を密着させるようになっている。また、透光板２９の部品収納空間２２側には、受光部２４が指Ｆを指向するように配置されている。また、発光部２３および受光部２４は、部品収納空間２２内に配置された回路基板（不図示）に接続されている。この回路基板を介して、ＣＰＵ１２と通信可能に構成されており、受光部２４の検出結果を演算し、脈波などを表示できるようになっている。
【００１８】
導光体３１は平面視で略Ｕ字状に形成されており、受光部２４を取り囲むようにセンサケース２１の上面２１ａに配置されている。このＵ字状の内側領域に指Ｆを載置できるようになっている。導光体３１は水平断面が略Ｕ字状の立体形状に形成されており、指Ｆとの接触面３２は発光部２３からの光を透光可能な透光面で構成されている。接触面３２は発光部２３の発光面積よりも大きい面積を有しており、指Ｆは発光部２３の発光面積よりも大きい面積の接触面３２に接するように構成されている。
【００１９】
この接触面３２は、受光部２４が配置された側に向かって指Ｆを載置する領域が狭まるように内側（受光部２４側）に傾斜したテーパ形状に構成されている。また、導光体３１における接触面３２以外の面３４はミラー処理（反射面加工処理）がなされていて光を反射できるようになっている。
そして、導光体３１のＵ字状の頂部側面３３に発光部２３が接続されており、発光部２３から照射された光が、導光体３１の内部を反射しながら進み、接触面３２より指Ｆに向かって照射されるようになっている。
【００２０】
（作用）
次に、脈波検出部１１に指Ｆを載置して脈波を検出する作用を説明する。
図３は脈波検出部１１に指Ｆを載置したとき斜視図であり、図４は図３のＡ−Ａ線に沿う断面図（一部正面図）である。
図３、図４に示すように、脈波検出部１１のセンサケース２１の上面２１ａに指Ｆを押え付けるようにして密着させる。このとき指先を導光体３１の頂部側に突き当てるように載置する。すると、指Ｆの腹部３５が透光板２９に当接するように配置され、指Ｆの側面３６，３６が導光体３１の接触面３２に当接するように配置される。
【００２１】
このように指Ｆを脈波検出部１１に配置した状態で、発光部２３から光を照射する。発光部２３から照射された光は、導光体３１の内部に照射され、その光は接触面３２以外の面３４で反射されながら導光体３１の内部略全域に広がる。そして、透光性の接触面３２より指Ｆの側面３６，３６に対してその光が照射される。
【００２２】
すると、照射された光は指Ｆの内部において血管（血液）や脂肪や筋といった組織により吸収、拡散および反射され、照射された光の一部が指Ｆの腹部３５を通過して、その下方に配置されている受光部２４で検出される。受光部２４で検出された光は、血管の脈動による血液量の変化に伴い変動する。受光部２４は、光を受光するとともに、受光量の変化に応じた脈波信号を生成して、ＣＰＵ１２に出力する。
【００２３】
つまり、指Ｆ内部の毛細血管の血流変動に応じて、発光部２３から照射された光の反射光の光量が変動するため、受光部２４は毛細血管の脈動、すなわち脈波に応じた反射光の受光が可能となる。これにより、受光部２４は脈波信号の生成が行える。
【００２４】
ここで、指Ｆに対して導光体３１を用いて複数の箇所から光を照射するようにしたため、発光部２３と受光部２４との間に形成される光路を複数確保することができ、例えば、指Ｆのある箇所に圧力がかかり、その部分の血流が止まってしまうような場合でも、他の箇所の血流を検出することができ、安定して脈波を検出することができる。
【００２５】
本実施形態によれば、発光部２３の発光面積より広い面積で形成された接触面３２を有し、指Ｆの側面３６に接するように構成された導光体３１を備え、発光部２３より照射された光が導光体３１の内部を経由して指Ｆに照射され、指Ｆの腹部３５に対応した位置に設けられた受光部２４でその反射光を受光可能に構成した。したがって、指Ｆには導光体３１の接触面３２全体から光が照射されることとなり、その光のうち指Ｆの腹部３５側に反射された光を受光部２４で受光することにより脈波を検出することができる。つまり、従来の反射型よりも発光部２３と受光部２４との間に形成される光路を広く（多く）確保することができ、安定した脈波計測をすることができる。
【００２６】
また、導光体３１と指Ｆの側面３６とを接触させるように指を配置するだけで脈波を検出できる。つまり、従来の透過型のように指や爪に負担をかけることがなく、簡易な構成で脈波を検出することができる。
【００２７】
また、導光体３１を、受光部２４を取り巻くように平面視略Ｕ字状に形成したため、発光部２３と受光部２４との間に形成される光路をより広く（多く）確保することができ、より安定した脈波計測をすることができる。
【００２８】
また、導光体３１における指Ｆとの接触面３２以外の面３４をミラー処理したため、発光部２３より照射された光が導光体３１の内部で反射され、その光を導光体３１における指Ｆとの接触面３２の略全面から指Ｆに向かって光を照射することができる。つまり、指Ｆに対して複数の箇所から光が照射されることとなり、受光部２４との間に光路が複数形成され、脈波を安定して検出することができる。
【００２９】
さらに、導光体３１の接触面３２を受光部２４が配置された側に向かって指Ｆを載置する領域が狭まるように内側に傾斜したテーパ形状に形成したため、指Ｆを載置したときに導光体３１と指Ｆとの密着性を高めることができる。つまり、発光部２３より照射された光を、導光体３１を介して受光部２４で受光して脈波を検出する際に、外光などのノイズの影響を低減することができ、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができ、精度良く脈波を検出することができる。
【００３０】
（第二実施形態）
次に、本発明に係る脈波検出装置の第二実施形態を図５に基づいて説明する。なお、本実施形態は第一実施形態と発光部の構成が異なるのみでその他の構成ついては略同一であるため、同一箇所には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００３１】
（脈波検出部）
図５は、脈波検出部１１１の斜視図である。
図５に示すように、脈波検出部１１１は、箱型のセンサケース１２１と、センサケース１２１の上面１２１ａに載置された、複数の発光部１２３（本実施形態では３個）と、センサケース１２１の内部に構成された部品収納空間１２２内に配置された受光部２４と、を備えている。なお、センサケース１２１における指Ｆの長手方向に沿う長さは、指Ｆの第一関節と略同等の長さで形成されている。
【００３２】
また、センサケース１２１の上面１２１ａには、透光性のガラス板で構成された透光板２９が取り付けられており、透光板２９に指Ｆの腹部を密着させるようになっている。また、透光板２９の部品収納空間２２側には、受光部２４が指Ｆを指向するように配置されている。また、発光部１２３および受光部２４は、部品収納空間１２２内に配置された回路基板（不図示）に接続されている。この回路基板を介して、ＣＰＵ１２と通信可能に構成されており、受光部２４の検出結果を演算し、脈波などを表示できるようになっている。
【００３３】
３個の発光部１２３は、受光部２４を取り囲むようにセンサケース１２１の上面１２１ａに配置されている。発光部１２３は、受光部２４が配置された側に光を照射できる発光面１２３ａが配されており、３個の発光部１２３で囲まれた領域に指Ｆを載置できるようになっている。
【００３４】
（作用）
次に、脈波検出部１１１に指Ｆを載置して脈波を検出する作用を説明する。
図６は脈波検出部１１１に指Ｆを載置したときの正面図（一部断面図）である。
図６に示すように、脈波検出部１１１のセンサケース１２１の上面１２１ａに指Ｆを押え付けるようにして密着させる。このとき指Ｆの側面３６を３個の発光部１２３の発光面１２３ａに当接するように載置する。つまり、指Ｆの腹部３５が透光板２９に当接するように配置され、指Ｆの側面３６，３６が発光部１２３の発光面１２３ａに当接するように配置される。
【００３５】
このように指Ｆを脈波検出部１１１に配置した状態で、３個の発光部１２３からそれぞれ光を照射する。つまり、発光部１２３から照射された光は、指Ｆの側面３６に対して照射される。
【００３６】
すると、照射された光は指Ｆの内部において血管（血液）や脂肪や筋といった組織により吸収、拡散および反射され、照射された光の一部が指Ｆの腹部３５を通過して、その下方に配置されている受光部２４で検出される。受光部２４で検出された光は、血管の脈動による血液量の変化に伴い変動する。受光部２４は、光を受光するとともに、受光量の変化に応じた脈波信号を生成して、ＣＰＵ１２に出力する。
【００３７】
つまり、指Ｆ内部の毛細血管の血流変動に応じて、発光部１２３から照射された光の反射光の光量が変動するため、受光部２４は毛細血管の脈動、すなわち脈波に応じた反射光の受光が可能となる。これにより、受光部２４は脈波信号の生成が行える。
【００３８】
ここで、複数の発光部１２３を配置して、指Ｆに対して複数の箇所から光を照射するようにしたため、発光部１２３と受光部２４との間に形成される光路を複数確保することができ、例えば、指Ｆのある箇所に圧力がかかり、その部分の血流が止まってしまうような場合でも、他の箇所の血流を検出することができ、安定して脈波を検出することができる。
【００３９】
なお、発光部１２３の発光面１２３ａを指Ｆの側面３６に沿うように曲面形状にしてもよい。このようにすると、脈波検出装置１１１に指Ｆを載置したときに、発光面１２３ａと指Ｆとの密着性を高めることができる。つまり、発光部１２３より照射された光を受光部２４で受光して脈波を検出する際に、外光などのノイズの影響を低減することができ、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができ、精度良く脈波を検出することができる。
【００４０】
本実施形態によれば、指Ｆの側面３６に対応した位置に発光部１２３を複数設け、指Ｆの腹部３６に対応した位置に設けられた受光部２４で反射光を受光可能に構成したため、発光部１２３と受光部２４との間に形成される光路を確実に複数確保することができる。したがって、従来の反射型よりも光路を多く確保できるため、安定した脈波計測をすることができる。
【００４１】
また、発光部１２３および受光部２４が配置された箇所に指Ｆの側面３６および腹部３５を接触させるように指Ｆを配置するだけで脈波を検出できる。つまり、従来の透過型のように爪を傷つけることなどがなく、簡易な構成で脈波を検出することができる。
【００４２】
尚、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。すなわち、本実施形態で挙げた具体的な形状、構成などは一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００４３】
例えば、本実施形態では、導光体の接触面をテーパ形状に形成した場合の説明をしたが、指の形状に合わせた曲面形状としてもよい。
また、本実施形態では、導光体に対して発光部を１個取り付けた場合の説明をしたが、導光体に複数の発光部を接続させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態における脈波検出装置の概略構成ブロック図である。
【図２】本発明の第一実施形態における脈波検出部の斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態における脈波検出部に指を配置したときの斜視図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面図（一部、正面図）である。
【図５】本発明の第二実施形態における脈波検出部の斜視図である。
【図６】本発明の第二実施形態における脈波検出部に指を配置したときの断面図（一部、正面図）である。
【図７】従来の反射型の脈波検出部に指を配置したときの説明図である。
【図８】従来の透過型の脈波検出部に指を配置したときの説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０…脈波検出装置  １１…脈波検出部  ２３…発光部  ２４…受光部  ３１…導光体３２…接触面  ３５…指の腹部  ３６…指の側面  １１１…脈波検出部  １２３…発光部  Ｆ…指
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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