JP2005270544A

JP2005270544A - 生体情報計測装置

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Publication number: JP2005270544A
Application number: JP2004091943A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Maekawa; 和也前川; Takashi Nakamura; 隆仲村; Koichi Moriya; 宏一守屋; Shinichiro Miyahara; 慎一郎宮原
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2004-03-26
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2024-03-26
Also published as: WO2005092179A1; JP4476664B2

Abstract

【課題】簡易な構成で小型化を図るとともに、外光が入ったとしても誤検出することがない生体情報計測装置を提供すること。
【解決手段】生体センサ部６が生体の表面に接触したか否かを検出する検出部が、生体に光を照射する光発光部４と、本体２の下面に配されて、光発光部４により照射した光を透過及び反射させるとともに、生体において後方散乱した光を透過させるカバーガラス２３と、カバーガラス２３を透過した光を受光する光受光部５と、該光受光部５により受光された受光信号に基づいて生体と生体センサ部６とが接触しているか否かを判断する判断部７ａとを備える生体情報計測装置１を提供する。
【選択図】図６

Description

本発明は、手首（腕）に装着した状態で脈拍等の生体情報を測定することができる生体情報計測装置に関するものである。

近年の健康管理への関心の高まりにより、手首（腕）等に装着したまま脈拍等の様々な生体情報を計測することができる生体情報計測装置が各種提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載の脈拍計（生体情報計測装置）は、皮膚接触側に２つの電極を備えている。そして、この２つの電極がともに皮膚に触れると、皮膚を通して微少電流が流れ、両電極間の電圧が低下するため、脈拍センサが皮膚に接触しているものと判断する。したがって、この２つの電極の電位差によって皮膚との接触の有無を検出することができる。

また、発光ダイオード（光発光部）及び受光素子（光受光部）により脈拍測定システムを有する脈拍測定器（生体情報計測装置）も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この特許文献２に記載の脈拍測定器は、明暗測定用の受光素子を配置し、この受光素子の出力に応じて接触の有無を検出するものである。
特開２００３−７０７５７号公報（段落番号００２１−００２９、図２等）特開昭６０−２４６７３６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載の生体情報計測装置は、電極がある程度大きい場合は精度良く生体の接触を検出することが可能であるが、電極が小さい場合は誤検出が多く、例えば、腕時計型のような小型の端末で用いることが難しいという問題がある。また、特許文献２に記載の生体情報計測装置は、単に受光素子からの出力から明暗を判断し、接触の有無を判断しているので、外光の程度によっては誤検出してしまうおそれがある。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、簡易な構成で小型化を図るとともに、外光が入ったとしても誤検出することがない生体情報計測装置を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。

本発明の生体情報計測装置は、本体と、該本体に設けられると共に生体に向けて光を照射し前記生体からの後方散乱光の光量に応じた生体情報信号を生成する生体センサ部と、前記本体に設けられると共に前記生体情報信号に基づいて生体情報を演算する生体情報演算部と、前記本体の下面側に配され、前記生体センサ部が前記生体の表面に接触したか否かを検出する検出部とを備え、該検出部が、前記生体に光を照射する光発光部と、前記本体の下面に配されて、前記光発光部により照射した光を透過及び反射させるとともに、前記生体において後方散乱した光を透過させるカバーガラスと、前記カバーガラスを透過する光を受光する光受光部と、該光受光部により受光された受光信号に基づいて前記生体と前記生体センサ部とが接触しているか否かを判断する判断部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る生体情報計測装置においては、光発光部から生体に向けて光を照射する。照射された光はカバーガラス表面での反射やカバーガラス内での伝搬、生体での後方散乱などにより、光受光部により受光される。検出部に備えられた判断部は、光発光部が発光している状態及び発光していない状態で、光受光部により受光された受光信号に基づいて生体表面と生体センサ部とが接触しているか否かを判断する。判断部により生体表面と生体センサ部とが接触していると判断、すなわち、本体を手首（腕等）に装着していると判断し、生体センサ部により、生体に向けて光を照射し生体からの後方散乱光の光量に応じた生体情報信号を生成する。さらに、生体情報検出部において、生体情報信号を所定の演算をして脈拍等の生体情報の算出を行う。また、光受光部に外光が入ったとしても、生体表面と生体センサ部との接触を誤検出することがなくなる。

また、本発明の生体情報計測装置は、前記光受光部が、前記カバーガラスを透過した前記生体からの後方散乱光を受光すると共に後方散乱光の光量に応じた生体情報信号を生成することが好ましい。

本発明に係る生体情報計測装置においては、光受光部において、受光された光に基づいて生体表面と生体センサ部との接触と、生体情報信号の生成との両方を行うため、部品点数の少量化を図ることができ、さらに、生体情報計測装置全体の小型化を図るができる。

また、本発明の生体情報計測装置は、前記カバーガラスに、前記光発光部と前記光受光部との間に配され前記カバーガラス内を伝搬する光の一部を反射させる反射面を備えることが好ましい。

本発明に係る生体情報計測装置においては、光照射部により照射された光のうちカバーガラス内部を伝搬した光を、反射面により生体表面側に反射させることになる。このため、生体情報を測定する際、生体情報を含んでいないカバーガラス内を伝搬する光を遮断することができるため、精度よく生体情報を測定することが可能になる。

また、本発明の生体情報計測装置は、一端が前記カバーガラスに、他端が前記光受光部の受光面にそれぞれ近接して配設されたバンドル状の光ファイバを備えることが好ましい。

本発明に係る生体情報計測装置においては、光ファイバが配されているため、生体の表皮などの表面部分を通ってきた光が光ファイバの外周面で反射されることになる。生体の表皮などの表面部分のみを通ってきた光は生体情報をあまり含んでいないため、この光を遮断することにより、光ファイバに入射して光ファイバ内を伝搬し光受光部に導かれる光の大部分は真皮部分以下の生体の深部を通ってきた光、すなわち生体情報を多く含んだ光となる。

また、本発明の生体情報計測装置は、前記カバーガラスの前記光受光部の対向面に、前記生体からの後方散乱光を集光させる集光部を備えることが好ましい。

本発明に係る生体情報計測装置においては、光受光部により照射され生体において後方散乱した光が、集光部によって光受光部の受光面に効率良く集光されることになる。したがって、脈拍信号等の生体情報信号を生成する際、光受光部の面積を小さくすることができるため、生体情報計測装置全体の小型化を図ることが可能になる。

本発明に係る生体情報計測装置によれば、光発光部の発光状態を変えた際の光受光部によって受光された光に基づいて接触の有無を検知しているため、簡易な構成で生体との接触を検知することができる。したがって、外光が光受光部に入る場合においても、正確に生体との接触を認識することができるため、高精度に生体情報の算出を行うことが可能となる。

以下、本発明に係る生体情報計測装置の一実施形態を、図１から図１１を参照して説明する。

本実施形態の生体情報計測装置１は、図１から図８に示すように、腕時計型であって手首（腕）Ａに装着した状態で、生体情報である脈拍数を算出するものである。

この生体情報計測装置１は、各種の電気部品及び電子部品を内蔵したハウジング（本体）２と、このハウジング２の下面２ａを生体表面Ｂ側に向けた状態でハウジング２を手首Ａに装着する固定手段３と、ハウジング２に設けられると共に生体表面（生体）Ｂに向けて光を照射するＬＥＤ（Light Emitting Diode）４と生体からの後方散乱光を受光するＰＤ（Photo−Diode）５とを有する生体センサ部６と、ハウジング２に設けられると共に生体センサ部６により受光した光量に応じた脈拍信号（生体情報信号）を生成し生成された脈拍信号を演算し脈拍数を算出するデータ処理部（生体情報演算部）７とを備えている。

生体センサ部６は、生体センサ部（ハウジング２の下面２ａ側）が生体表面Ｂに接触したか否かを検出する検出部を兼ねている。すなわち、生体センサ部６が、生体表面Ｂに接触したか否かを検出すると共に脈拍信号を生成するための生体からの光の検出を行う機能を有するＬＥＤ４とＰＤ５とを備えていることになる。

また、生体情報計測装置１は、図７に示すように、ハウジング２の下面２ａ側に配されて、ＬＥＤ４により照射した光を透過及び反射させるとともに、生体において後方散乱した光を透過させるカバーガラス２３を備えている。また、ＰＤ５がこのカバーガラス２３を伝搬する光及びカバーガラス２３を透過した生体からの後方散乱光を受光するようになっている。

また、データ処理部７には、ＰＤ５により受光された受光信号に基づいて生体と生体センサ部６とが接触しているか否かを判断する判断部７ａとを備えている。

上記ハウジング２は、プラスチックやアルミニウム等の金属材料からなり、所定の厚みをもって、例えば、上面視略長方形状に形成されている。ハウジング２の上面２ｂの中央部分には、略正方形状のガラス板１０が嵌め込まれており、該ガラス板１０の内側には演算された上記脈拍数やその他各種の情報を表示する表示部１１が配されている。

また、ハウジング２内には、図５及び図６に示すように、メイン基板１２が設けられており、該メイン基板１２に上記データ処理部７、上記表示部１１、充電可能な充電池１３、脈拍数を記録するメモリ１４、サブ基板１５及びその他各種の電子部品が実装又は配線等により電気的に接続されている。

上記データ処理部７は、ＣＰＵ等のＩＣ部品を含むものであり、ＰＤ５により生成された脈拍信号を一旦アンプ等により増幅した後に、高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ処理）等の所定処理を行い、その処理結果を解析することにより脈拍数を算出する機能を有している。また、データ処理部７は、算出した脈拍数をメモリ１４に記録すると共に、後述する各ボタン２０からの入力に基づいて表示部１１に表示させるようになっている。更に、データ処理部７は、他の構成品を総合的に制御する機能も有している。

上記表示部１１は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の液晶表示器であり、上述した脈拍数以外に、例えば、図示しない水晶振動子によりカウントされた時刻を表示する時刻表示機能やその他の各種情報を表示する機能を有している。例えば、時刻、日付、曜日や充電池１３の残電力量等を表示できるようになっている。

また、ハウジング２には、図１及び図２に示すように、複数のボタン２０、例えば、ハウジング２の上面２ｂであって表示部１１の下側に配された３つのボタン２０及びハウジング２の側面に配された１つのボタン２０が設けられている。これら各ボタン２０を押下することで、各種操作ができるようになっている。例えば、脈拍の計測開始、計測停止や、脈拍数と時刻との表示切替や、メモリ１４内に記録されている脈拍数データを外部の機器にデータ送信する等の操作ができるようになっている。

更に、ハウジング２の側面には、上記充電池１３に充電器等の外部から電力を供給して充電させる外部接続端子（充電手段）２１が設けられている。なお、外部接続端子２１を覆うようにカバー等を取り付けて、外部接続端子２１を保護しても構わない。こうすることで、外部接続端子２１を水滴や埃等から保護することが可能となり、より好適である。また、外部接続端子２１に限らず、充電器及びハウジング２内にそれぞれ電力を供給するためのトランス等を設け、非接触状態で充電池１３の充電を行うように構成しても構わない。

また、ＰＤ５により生成された脈拍信号は、フレキシブル基板２４、サブ基板１５及びメイン基板１２を介して、上記データ処理部７に送られるようになっている。また、カバーガラス２３内を伝搬してＰＤ５により受光された光は、判断部７ａに送られるようになっている。

判断部７ａは、ＰＤ５により検出された受光信号を電圧として受けて、この電圧値とあらかじめ設定されている閾値電圧αＶとを常に比較している。ＬＥＤ４がＯＦＦ状態において、検出された受光信号が閾値電圧αＶ以下であればＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂと非接触状態であると判断するようになっている。一方、ＰＤ５により検出された受光信号が閾値電圧αＶ以上であれば、ＬＥＤ４をＯＮ状態にする。そして、ＰＤ５により検出された受光信号が閾値電圧βＶ以上であればＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂに非接触状態であると判断するようになっている。一方、ＰＤ５により検出された受光信号が閾値電圧βＶ以下であればＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂと接触状態であると判断するようになっている。すなわち、データ処理部７は、この検出結果に基いて、ＬＥＤ４から光を照射するようにＬＥＤ４の作動を制御するように設定されている。なお、この場合だけに限らず、例えば、生体表面Ｂに接触していないことが検出されたときに、ＦＦＴ処理を行なわないように設定しても構わない。

上記固定手段３は、ハウジング２に基端側が取り付けられて手首Ａに装着可能な第１のバンド３０及び第２のバンド３１を有している。第１のバンド３０及び第２のバンド３１は、ハウジング２の長手方向に、該ハウジング２を挟んで対向するように設けられている。また、両バンド３０、３１は、伸縮自在な弾性材料により形成されている。

上記第１のバンド３０には、先端にバックル３０ａ及びタング３０ｂが取り付けられている。また、第２のバンド３１には、上記タング３０ｂが挿入される挿入孔３１ａが該第２のバンド３１の長手方向に沿って複数形成されている。これにより、使用者の手首Ａの太さに応じて第１のバンド３０及び第２のバンド３１の長さを調整することができるようになっている。

このように構成された生体情報計測装置１により、手首Ａに装着した状態で脈拍数を算出する場合について説明する。

まず、図８のフローチャート図に示すように、ボタン２０を押下し、脈拍の計測モードに切り替えることによって、ＰＤ５の電源がＯＮ状態になる（ステップＳ１）。ここで、まず、ＬＥＤ４をＯＦＦ状態のまま、ＰＤ５により受光される受光信号の電圧を検出する（ステップＳ２）。ＰＤ５により受光された光が電圧としてデータ処理部７の判断部７ａに出力される。この場合において、判断部７ａは、検出された電圧値と閾値電圧αＶとを常に比較しており（ステップＳ３）、検出された電圧値が閾値電圧α以上である場合（ステップＳ３「ＮＯ」）、ＬＥＤ４をＯＮ状態にする（ステップＳ４）。再び、データ処理部７の判断部７ａは、検出された電圧値と閾値電圧βＶ及びγＶとを常に比較しており（ステップＳ５）、検出された電圧値が閾値電圧「β以上γ以下」となった場合（ステップＳ５「ＹＥＳ」）、ＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂに接触していることを判断する。

一方、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態において、ＰＤ５により検出された電圧値が閾値電圧α以下であれば（ステップＳ３「ＹＥＳ」）、ＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂと非接触であると判断する。また、ＬＥＤ４がＯＮ状態において、ＰＤ５により検出された電圧値が閾値電圧「β以上γ以下」でない場合（ステップＳ５「ＮＯ」）、ＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂと非接触であると判断する。すなわち、データ処理部７は、ＬＥＤ４及びＰＤ５が確実に生体表面Ｂに接触しているかの検出を行う。

本実施例では、データ処理部は常に検出された電圧値と閾値電圧を比較しているが、例えば脈拍を計測する前にのみ比較するものや、脈拍を計測する前後に比較するものであっても構わない。

判断部７ａにより、図２及び図３に示すように、使用者の手首Ａを巻回するよう両バンド３０、３１を巻き、手首Ａの大きさに応じて第１のバンド３０のタング３０ｂを第２のバンド３１の挿入孔３１ａに挿入し、ハウジング２を手首Ａに装着していると判断すると、データ処理部７は、ＬＥＤ４から生体に向けて光を照射させる。照射された光は、生体内で脂肪や筋といった組織や血液により吸収および散乱され、照射された光の一部が後方散乱光としてＰＤ５で検出される。検出される光は、脈動による血液量の変化に伴い変動する。ＰＤ５は、この後方散乱光を受光すると共に受光量の変化に応じた脈拍信号（生体情報信号）を生成して、データ処理部７に出力する。つまり、手首Ａ（生体）内部の動脈及び細動脈内の血流変動に応じて、ＬＥＤ４から照射された光の後方散乱光の光量が変動するので、ＰＤ５は、動脈の脈動、即ち、脈波に応じた後方散乱光の受光が行える。これにより、ＰＤ５は、脈拍信号の生成が行える。

データ処理部７は、送られてきた脈拍信号を増幅した後に、ＦＦＴ処理等の所定処理をした後、解析を行なって脈拍数を算出する。そして、データ処理部７は、算出した脈拍数をメモリ１４に記録すると共に各ボタン２０操作に基づいて表示部１１に表示させる。

使用者は、必要時に各ボタン２０を押下することで、容易に算出された脈拍数を表示部１１に表示させて確認が行えるので、使用に関して簡便である。また、使用者は、各ボタン２０の操作により、脈拍数以外のその他の情報、例えば、時刻や充電池１３の残電力等についても表示部１１により確認することができるので使い易い。

また、上述したように、使用者は、ハウジング２を両バンド３０、３１により所定の力で締め付けて手首Ａに装着しているので、長時間装着したとしても圧迫感を感じることがないので、不快に感じることがない。

ＬＥＤ４及びＰＤ５は、フレキシブル基板２４の弾性によって、ハウジング２の下面２ａ側に向けて押圧されて生体表面Ｂに出来るだけ近接していることから、脈拍数を高精度に算出することができる。

また、充電池１３に電力を充電する場合には、例えば、充電器に接続されている充電コード等を外部接続端子２１に接続することで充電を行うことができ、通常の電池を別個に用意する必要はない。従って、維持経費の削減を図ることができる。なお、ハウジング２内に音声を出力するブザー等の音声出力手段を設けて、充電池１３の充電量が“０”に近くなるまで減少した場合に、音声を出力させて充電時期（充電タイミング）を知らせるように構成しても構わない。

以上説明したように、本実施形態の生体情報計測装置１によれば、ＬＥＤ４の発光状態を変えた際のＰＤ５によって受光された光に基づいて、ＬＥＤ４及びＰＤ５が生体表面Ｂに接触しているか否かを検知しているため、簡易な構成で生体表面Ｂとの接触を検知することができる。したがって、外光がＰＤ５に入る場合においても、正確に生体表面Ｂとの接触を認識することができるため、高精度に生体情報の検出を行うことが可能となる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、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。

例えば、図９に示すように、カバーガラス２３に、ＬＥＤ４とＰＤ５との間に配されカバーガラス２３内を伝搬する光の一部を反射させる反射面２３ａを設けても良い。この構成の場合には、ＬＥＤ４により照射された光のうちカバーガラス２３内部を伝搬する光を、反射面２３ａにより生体表面Ｂ側に反射させることになる。このため、生体情報を測定する際、ノイズ光となるカバーガラス２３内を伝搬する光を遮断することができるため、脈拍信号を生成する際のＳＮ比を向上することが可能になる。

あるいは、図１０に示すように、ＰＤ５とカバーガラス２３とが離間して配設され、一端４０ａがカバーガラス２３に、他端４０ｂがＰＤ５の受光面５ａにそれぞれ近接しては配設されたバンドル状の光ファイバ４０を備えていても良い。この構成の場合には、ＰＤ５とカバーガラス２３との隙間部に光ファイバ４０が配されているため、生体表面Ｂの表皮などの表面部分を通ってきた光が光ファイバ４０の外周面で反射される。生体表面Ｂの表皮などの表面部分のみを通ってきた光は生体情報をあまり含んでいないため、この光を遮断することにより、光ファイバ４０に入射して光ファイバ４０内を伝搬しＰＤ５に導かれる光の大部分は真皮部分以下の生体の深部を通ってきた光、すなわち生体情報を多く含んだ光となる。

さらに、図１１に示すように、カバーガラス２３のＰＤ５の対向面に、生体からの後方散乱光を集光させる凹部（集光部）４１が形成されていても良い。この構成の場合には、ＰＤ５により照射され生体において後方散乱した光が、凹部４１によってＰＤ５の受光面５ａに効率良く集光されることになる。したがって、ＰＤ５により脈拍信号を生成する際、ＰＤ５の受光面積を小さくすることができるため、生体情報計測装置全体の小型化を図ることが可能になる。なお、集光部としてはＰＤ５の集光面５ａに光が集光すれば良いため、凸形状であっても良い。

また、さらに、ＬＥＤ４とＰＤ５とが生体表面Ｂとの接触の検知に用いられると共に、脈拍信号を生成するための生体からの後方散乱光の受光とを兼ねる構成としたが、これに代えて、図１２に示すように、もう一対のＬＥＤ５１とＰＤ５２とを有する検出部５３と、ＬＥＤ４，ＰＤ５とＬＥＤ５１，ＰＤ５２とを遮蔽する光遮蔽板５４とを設けている生体情報計測装置５０であっても良い。この構成の場合には、ＬＥＤ４とＰＤ５とが生体表面Ｂとの接触の検知を行い、ＬＥＤ５１とＰＤ５２とが脈拍信号を生成するための生体からの後方散乱光の受光を行うため、脈拍信号を生成するのに必要な後方散乱光をＰＤ５２により受光する。

また、ＬＥＤ４とＰＤ５の間隔に制約を設けることで、ＬＥＤ４より発せられた光がカバーガラス２３の表面で反射しＰＤ５に入射することがないようにすることが可能である。カバーガラスの材料として屈折率１．５のアクリルを用いたときのＬＥＤ４とＰＤ５との位置関係の例を図１３および表１に示す。

ＰＤ５は受光面５ａがパッケージ５ｂの上面よりも一段下がった構造をしている。ＬＥＤ４とＰＤ５とは面一に配されており、ここで、これらとカバーガラス２３との距離をＸとし、カバーガラス２３の厚さをＹとしたとき、ＬＥＤ４で発せられた光のうちカバーガラス２３の下面２３ｂでの反射光が受光面５ａに入射しないための距離Ｚ１およびカバーガラス２３内部で一度反射した光が受光面５ａに入射しないための距離Ｚ３はＸ、Ｙによって異なる。Ｘ，Ｙが長くなるとＺ１，Ｚ３も長くなり、逆にＸ，Ｙが短くなるとＺ１、Ｚ３は短くなる。このように、どの領域で反射した光を遮断するかにより、上記表１に示した設計値に設定することも可能である。

また、上記実施形態においては、生体情報として脈拍数を例にして説明したが、脈拍数に限らず、生体情報であれば構わない。

また、ハウジングに、他の電子機器との間で無線通信可能な無線通信手段等の機能を付加しても良い。こうすることで、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信により、メモリに記録した脈拍数を外部の電子機器にデータ送信したり、各種情報をメモリに入手させることができる。

上記一実施形態に係る生体情報計測装置１を用いたときのＰＤ５により検出された出力結果について説明する。

また、本実施形態においては、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態における電圧閾値αは１．９Ｖであり、ＬＥＤ４がＯＮ状態における電圧閾値β及び電圧閾値γはそれぞれ０．４Ｖ、１．８Ｖとする。ここで用いるＰＤ５は、入射する光強度が増加するにしたがって、ＰＤ５により出力される電圧値が減少するものとして説明する。すなわち、測定電圧がα以下であるということは１．９Ｖ以下であり、測定電圧がβ以上γ以下であるということは０．４Ｖ以上１．８Ｖ以下であることを示す。

図１４に示すように、状態１では、外光がない暗い状態で生体情報計測装置１が手首Ａに装着されていない状態を示す。まず、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態であるときには、外光及びＬＥＤ４光がないため、ＰＤ５に光が入射しないのでＰＤ５からの出力電圧（測定値）は約２Ｖとなる。次いで、ＬＥＤ４がＯＮ状態にすると、外光はないが、ＬＥＤ４により照射され、カバーガラス２３表面で反射した光および内部を伝搬した光がＰＤ５に入射するので、ＰＤ５からの出力電圧（測定値）は１．８Ｖを少し超えた値となる。

次に、状態２では、外光がない暗い状態で生体情報計測装置１が手首Ａに装着されている状態を示す。まず、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態であるときには、外光及びＬＥＤ４光がないため、ＰＤ５に光が入射しないのでＰＤ５からの出力電圧（測定値）は約２Ｖとなる。次いで、ＬＥＤ４をＯＮ状態にすると、外光はないが、ＬＥＤ４により照射され、カバーガラス２３内を伝搬した光及び生体内で後方散乱した光がＰＤ５に入射するので、ＰＤ５からの出力電圧（測定値）は約１．４Ｖとなる。

次に、状態３では、外光の強度が約６００Ｌｘで生体情報計測装置１が装着されていない状態を示す。

まず、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態であるときには、外光及びＬＥＤ４光がないが、外光があるため、ＰＤ５からの出力電圧（測定値）は約０．１２Ｖとなる。次いで、ＬＥＤ４がＯＮ状態にすると、外光及びＬＥＤ４により照射され、カバーガラス２３内を伝搬した光がＰＤ５に入射するので、ＰＤ５からの出力電圧（測定値）は約０．１１Ｖとなる。これらの結果は外光の強度や生体表面の状態、ＬＥＤ４とＰＤ５の距離などで若干異なるが、これらの結果よりＬＥＤ４がＯＦＦ状態であるとき、ＰＤ５の測定値が１．９Ｖを下回っていれば、ＰＤ５に外光が入射しているものとしてＬＥＤ４及びＰＤ５と生体表面Ｂとが非接触状態であると判断できる。また、ＬＥＤ４がＯＦＦ状態でＰＤ５の測定値が１．９Ｖを上回っている場合で、ＬＥＤ４をＯＮ状態としＰＤ５の測定値が１．８Ｖを上回っている場合は、ＰＤ５に生体からの後方散乱光が入射していないものとしてＬＥＤ４及びＰＤ５と生体表面Ｂとが非接触状態であると判断し、ＬＥＤ４をＯＮ状態としＰＤ５の測定値が０．４Ｖを下回っている場合はＰＤ５に生体以外の物体からの反射光が入射しているものとしてＬＥＤ４及びＰＤ５と生体表面Ｂとが非接触状態であると判断できる。

本実施例では閾値をそれぞれ１．９Ｖ、１．８Ｖ、０．４Ｖとしているが閾値の設定値はこの限りではない。

本発明に係る生体情報計測装置の一実施形態を示す正面図である。図１に示す生体情報計測装置の背面図である。図１に示す生体情報計測装置を手首に装着した状態を示す側面図であり、図２に示す方向とは逆方向から見た図である。図１に示す生体情報計測装置を斜め上方から見た状態を示す斜視図である。図３に示す生体情報計測装置の断面矢視Ｃ−Ｃ図である。図１に示す生体情報計測装置の断面矢視Ｄ−Ｄ図である。図１に示す生体情報計測装置の生体センサ部を示す断面図である。図５に示す生体情報計測装置のデータ処理部で行われる接触検知を示すフローチャート図である。図７に示す生体情報計測装置の生体センサ部の他の変形例を示す断面図である。図７に示す生体情報計測装置の生体センサ部の他の変形例を示す断面図である。図７に示す生体情報計測装置の生体センサ部の他の変形例を示す断面図である。図１に示す生体情報計測装置の他の変形例を示す平面図である。図７に示す生体情報計測装置のＬＥＤとＰＤとの位置関係を示す断面図である。本発明における実施例において、生体センサ部と生体との接触状態によりＰＤにより出力される電圧値を示すグラフである。

符号の説明

Ｂ生体表面（生体）
１，５０生体情報計測装置
２ハウジング（本体）
２ａ本体の下面
４ＬＥＤ（光発光部）
５ＰＤ（光受光部）
７データ処理部（生体情報検出部）
７ａ判断部
８生体センサ部
２３カバーガラス
２３ａ反射面
４０光ファイバ
４０ａ光ファイバの一端
４０ｂ光ファイバの他端
４１凹部（集光部）

Claims

本体と、
該本体に設けられると共に生体に向けて光を照射し前記生体からの後方散乱光の光量に応じた生体情報信号を生成する生体センサ部と、
前記本体に設けられると共に前記生体情報信号に基づいて生体情報を演算する生体情報演算部と、
前記本体の下面側に配され、前記生体センサ部が前記生体の表面に接触したか否かを検出する検出部とを備え、
該検出部が、前記生体に光を照射する光発光部と、
前記本体の下面に配されて、前記光発光部により照射した光を透過及び反射させるとともに、前記生体において後方散乱した光を透過させるカバーガラスと、
前記カバーガラスを透過した光を受光する光受光部と、
該光受光部により受光された受光信号に基づいて前記生体と前記生体センサ部とが接触しているか否かを判断する判断部とを備えることを特徴とする生体情報計測装置。
前記光受光部が、前記カバーガラスを透過した前記生体からの後方散乱光を受光すると共に後方散乱光の光量に応じた生体情報信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の生体情報計測装置。
前記カバーガラスに、前記光発光部と前記光受光部との間に配され前記カバーガラス内を伝搬する光の一部を反射させる反射面を備えることを特徴とする請求項２に記載の生体情報計測装置。
一端が前記カバーガラスに、他端が前記光受光部の受光面にそれぞれ近接して配設されたバンドル状の光ファイバを備えることを特徴とする請求項２に記載の生体情報計測装置。
前記カバーガラスの前記光受光部の対向面に、前記生体からの後方散乱光を集光させる集光部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体情報計測装置。