JP2009178482A - Biological information measuring apparatus - Google Patents

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Masaru Minamiguchi
勝 南口
Shinji Uchida
真司 内田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a biological information measuring apparatus capable of noninvasively and highly accurately measuring biological information using reflected light from an eardrum. <P>SOLUTION: The biological information measuring apparatus comprises: an infrared light source for emitting infrared light to be irradiated into an earhole; a light guiding part for guiding the infrared light into the earhole; a visual field recognition means for recognizing an area capturing the eardrum of the visual field of the light guiding part; a shutter arranged at a position crossing the optical path of the infrared light, for controlling the area where the infrared light passes through; an infrared light detector for detecting the reflected light of the infrared light reflected inside the earhole; and a biological information operation part for calculating the biological information using the output of the infrared light detector due to the reflected light reflected on the eardrum among the reflected light beams. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、採血等を行わずに非侵襲的に生体情報、例えばグルコース濃度などの生体成分の濃度等を測定する生体情報測定装置に関するものである。   The present invention relates to a biological information measuring apparatus that non-invasively measures biological information, for example, the concentration of biological components such as glucose concentration, without performing blood collection or the like.

従来、非侵襲的に生体情報を測定する生体情報測定装置として、鼓膜に赤外光を照射し、鼓膜からの赤外反射光を計測して、グルコース濃度を算出する非侵襲血糖計が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1には、外耳道に収まる程度の大きさの鏡を備え、その鏡を耳孔内に挿入し、その鏡を通して、赤外光や熱線を照射するとともに、鼓膜において反射された光を検出し、検出結果からグルコース濃度を算出する装置が開示されている。
特表平5−506171号公報
Conventionally, as a biological information measuring device that measures biological information non-invasively, a non-invasive blood glucose meter that irradiates the eardrum with infrared light, measures the infrared reflected light from the eardrum, and calculates the glucose concentration has been proposed. (For example, refer to Patent Document 1). Patent Document 1 includes a mirror that is large enough to fit in the ear canal, and inserts the mirror into the ear canal, irradiates infrared light and heat rays through the mirror, and detects light reflected on the eardrum. An apparatus for calculating the glucose concentration from the detection result is disclosed.
Japanese National Patent Publication No. 5-506171

しかし、外耳道は個人により屈曲度合いが異なり、また鼓膜の大きさも個人により異なるために、外耳道に鏡やプローブを挿入したときに鏡やプローブを通して見える視野には鼓膜だけはなく外耳道も含まれる。そのため、特許文献1に記載の装置では、鼓膜だけでなく外耳道にも赤外光が照射され、鼓膜と外耳道において反射した反射光を検出していた。外耳道の皮膚が鼓膜に比較して厚く、血液の供給は比較的深い位置で行われており、外耳道からの反射光は鼓膜からの反射光に比較し、血液の情報の含有量が少ないため、外耳道からの反射光はノイズとなる。したがって、特許文献1に記載の装置は、生体情報の測定精度が悪いという問題を有していた。   However, since the external auditory canal varies in degree from person to person and the size of the eardrum also varies from person to person, the visual field seen through the mirror or probe when the mirror or probe is inserted into the ear canal includes not only the eardrum but also the ear canal. For this reason, in the apparatus described in Patent Document 1, not only the eardrum but also the ear canal is irradiated with infrared light, and reflected light reflected on the eardrum and the ear canal is detected. Since the skin of the ear canal is thicker than the eardrum, the blood supply is performed at a relatively deep position, and the reflected light from the ear canal is less in the content of blood information than the reflected light from the eardrum, The reflected light from the ear canal becomes noise. Therefore, the apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the measurement accuracy of biological information is poor.

本発明は、従来の問題点に鑑み、鼓膜において反射した反射光を選択的に用いることにより、非侵襲的に高精度な測定をすることができる生体情報測定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a living body information measuring device which can perform highly accurate measurement non-invasively by selectively using reflected light reflected from the eardrum in view of conventional problems. .

上記従来の課題を解決するために、本発明の生体情報測定装置は、耳孔内に向けて照射される赤外光を出射する赤外光源、前記赤外光を前記耳孔内に導く導光部、前記導光部の視野のうち、鼓膜を捉えている領域を認識する視野認識手段、前記赤外光の光路を横切る位置に配置され、前記赤外光が通過する領域を制御するシャッター、前記耳孔内において反射された前記赤外光の反射光を検出する赤外光検出器、及び前記反射光のうち、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。   In order to solve the above-described conventional problems, the biological information measuring device of the present invention includes an infrared light source that emits infrared light emitted toward the inside of the ear canal, and a light guide unit that guides the infrared light into the ear canal. Visual field recognition means for recognizing a region capturing the eardrum in the visual field of the light guide unit, a shutter disposed at a position crossing the optical path of the infrared light, and controlling a region through which the infrared light passes, Using an infrared light detector that detects reflected light of the infrared light reflected in the ear canal, and out of the reflected light, an output of the infrared light detector resulting from the reflected light reflected by the eardrum A biological information calculation unit for calculating biological information.

本発明の生体情報測定装置によれば、鼓膜からの反射光に起因する赤外光検出器の出力を用いて生体情報を算出することにより、ノイズとなる外耳道からの反射光の影響を抑制することができるため、生体情報を非侵襲的かつ高精度に測定することができる。   According to the biological information measuring device of the present invention, the influence of the reflected light from the ear canal that becomes noise is suppressed by calculating the biological information using the output of the infrared light detector caused by the reflected light from the eardrum. Therefore, biological information can be measured noninvasively and with high accuracy.

本発明の生体情報測定装置は、赤外光を耳孔内に導く導光部の視野のうち、鼓膜を捉えている領域を認識する手段と、赤外光の光路を横切る位置に配置され、赤外光が通過する領域を制御するシャッターとを備えているという特徴を有する。   The biological information measuring device according to the present invention is arranged at a position crossing the optical path of the infrared light and means for recognizing the region capturing the eardrum in the visual field of the light guide that guides the infrared light into the ear canal. And a shutter that controls a region through which external light passes.

本発明の生体情報測定装置は、耳孔内に向けて照射される赤外光を出射する赤外光源、前記赤外光を前記耳孔内に導く導光部、前記導光部の視野のうち、鼓膜を捉えている領域を認識する視野認識手段、前記赤外光の光路を横切る位置に配置され、前記赤外光が通過する領域を制御するシャッター、前記耳孔内において反射された前記赤外光の反射光を検出する赤外光検出器、及び前記反射光のうち、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。この構成により、鼓膜からの反射光に起因する赤外光検出器の出力を用いて生体情報が算出されるため、外耳道の影響を抑制することができ、生体情報を非侵襲的かつ高精度に測定することができる。   The biological information measuring device of the present invention includes an infrared light source that emits infrared light that is irradiated into the ear canal, a light guide that guides the infrared light into the ear canal, and a field of view of the light guide. Field-of-view recognition means for recognizing a region capturing the eardrum, a shutter that is disposed at a position crossing the optical path of the infrared light, and controls the region through which the infrared light passes, and the infrared light reflected in the ear canal An infrared light detector for detecting reflected light of the light, and a biological information calculation unit for calculating biological information using the output of the infrared light detector resulting from the reflected light reflected on the eardrum among the reflected light Is provided. With this configuration, the biological information is calculated using the output of the infrared light detector resulting from the reflected light from the eardrum, so that the influence of the external auditory canal can be suppressed, and the biological information can be noninvasively and highly accurate. Can be measured.

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。   In the present invention, the infrared light source can be applied without particular limitation. For example, a silicon carbide light source, a ceramic light source, an infrared LED, an infrared laser, a quantum cascade laser, or the like can be used. The infrared light source may be a continuous light source or a pulsed light source.

導光部としては、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。   As the light guide unit, any member that can guide infrared light may be used. For example, a hollow tube, an optical fiber that transmits infrared light, or the like may be used. When using a hollow tube, it is preferable to have a gold layer on the inner surface of the hollow tube. This gold layer can be formed by performing gold plating on the inner surface of the hollow tube or by depositing gold.

視野認識手段としては、例えば、耳孔内を照らすための光を出射する撮像用光源と、前記耳孔内において反射した前記光を撮像する撮像素子と、前記撮像素子により得られた撮像情報の中から、鼓膜の撮像情報を検出する撮像情報検出部とを用いることができる。この構成により、赤外光源からの赤外光が照射される耳孔内の領域において、鼓膜の領域を自動的に把握することができる。   As the visual field recognition means, for example, an imaging light source that emits light for illuminating the inside of the ear canal, an image sensor that images the light reflected in the ear canal, and imaging information obtained by the image sensor An imaging information detection unit that detects imaging information of the eardrum can be used. With this configuration, the region of the eardrum can be automatically grasped in the region in the ear canal that is irradiated with the infrared light from the infrared light source.

また、視野認識手段として、耳孔内の生体組織から熱放射により放射される赤外光を検出する赤外光センサがアレイ状に配列された赤外光センサアレイと、前記赤外光センサアレイにより得られた熱画像情報の中から鼓膜の熱画像情報を検出する熱画像情報検出部とを用いてもよい。   Further, as a visual field recognition means, an infrared light sensor array in which infrared light sensors for detecting infrared light emitted from the living tissue in the ear canal are arranged in an array, and the infrared light sensor array A thermal image information detection unit that detects thermal image information of the eardrum from the obtained thermal image information may be used.

撮像用光源としては、例えば、赤色レーザー等の可視光レーザーや、白色LED等を用いることができる。この中で、白色LEDはハロゲンランプに比べ、発光させた時に発生する発生熱が少ないので、鼓膜や外耳道の温度に与える影響が少ないため好ましい。   As an imaging light source, for example, a visible light laser such as a red laser, a white LED, or the like can be used. Among these, a white LED is preferable because it generates less heat when it emits light than a halogen lamp, and thus has little influence on the temperature of the eardrum or ear canal.

撮像素子としては、例えば、CMOSやCCD等の画像素子を用いることができる。   As the image pickup element, for example, an image element such as a CMOS or a CCD can be used.

撮像情報検出部としては、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。   As the imaging information detection unit, for example, a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit) can be used.

撮像情報検出部が、撮像素子により得られた撮像情報の中から鼓膜の撮像情報を検出する方法としては、撮像素子により得られた撮像情報の画像処理を行い、例えば、鼓膜と外耳道の色の差を利用することや、画像における明るさの違いを利用することにより鼓膜の画像を認識する方法が挙げられる。   As a method for the imaging information detection unit to detect imaging information of the eardrum from imaging information obtained by the imaging device, image processing of imaging information obtained by the imaging device is performed, for example, the color of the eardrum and the ear canal Examples include a method for recognizing an eardrum image by using a difference or by using a difference in brightness in an image.

赤外光センサとしては、赤外領域の波長の光を検出できるセンサであればよく、例えば、焦電センサ、サーモパイル、ボロメータ、HgCdTe(MCT)検出器等を用いることができる。   The infrared light sensor may be any sensor that can detect light having a wavelength in the infrared region. For example, a pyroelectric sensor, a thermopile, a bolometer, an HgCdTe (MCT) detector, or the like can be used.

熱画像情報検出部としては、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。   As the thermal image information detection unit, for example, a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit) can be used.

熱画像情報検出部が、赤外光センサアレイにより得られた熱画像情報の中から鼓膜の熱画像情報を検出する方法としては、赤外光センサアレイにより得られた各赤外光センサの出力に対して画像処理を行い、例えば、鼓膜と外耳道の赤外光の熱放射強度の差を利用することにより鼓膜の熱画像を認識する方法が挙げられる。   As a method for the thermal image information detection unit to detect thermal image information of the eardrum from the thermal image information obtained by the infrared light sensor array, the output of each infrared light sensor obtained by the infrared light sensor array is used. For example, there is a method of recognizing a thermal image of the eardrum by using a difference in thermal radiation intensity of infrared light between the eardrum and the ear canal.

本発明において、シャッターとしては、液晶シャッターや機械式シャッター等を用いることができる。液晶シャッターとしては、例えば、TFT(Thin Film Transistor)を備え、TFTを用いて制御することにより、特定領域の赤外光を透過させたり、遮光したりすることができるものであることが好ましい。   In the present invention, a liquid crystal shutter, a mechanical shutter, or the like can be used as the shutter. As the liquid crystal shutter, for example, it is preferable that a TFT (Thin Film Transistor) is provided, and infrared light in a specific region can be transmitted or shielded by being controlled using the TFT.

機械式シャッターとしては、例えば、複数の開口を有する回転板が挙げられる。この回転板は、回転板の周縁部が赤外光の光路を横切る位置に配置され、複数の開口が、赤外光の光軸に垂直な光路の断面の互いに異なる位置を開口するように配置されていることが好ましい。   Examples of the mechanical shutter include a rotating plate having a plurality of openings. The rotating plate is disposed at a position where the peripheral portion of the rotating plate crosses the optical path of the infrared light, and the plurality of openings are disposed so as to open different positions on the cross section of the optical path perpendicular to the optical axis of the infrared light. It is preferable that

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。   In the present invention, any infrared light detector may be used as long as it can detect light having a wavelength in the infrared region. For example, a pyroelectric sensor, a thermopile, a bolometer, an HgCdTe (MCT) detector, a Golay cell, or the like is used. Can do.

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。   As the biological information calculation unit, for example, a microcomputer such as a CPU (Central Processing Unit) can be used.

本発明の生体情報測定装置において、導光部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、導光部が、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。   In the biological information measuring device of the present invention, it is preferable that the light guide is configured to be inserted into the ear canal. The light guide may further have a function of guiding infrared light reflected in the ear canal.

本発明の生体情報測定装置において、シャッターを通過する前記赤外光が平行光束であることが好ましい。シャッターを通過する赤外光が平行光束であると、導光部から出射された赤外光が耳孔内において広がることなく直進するので、赤外光が照射される領域と、視野認識手段により認識される視野内の領域とが良好に一致する。ここで、前記シャッターが、前記視野認識手段の認識結果に基づいて、前記導光部により導かれた前記赤外光が前記鼓膜に照射されるように、前記赤外光が通過する領域を制御するように設定されることがさらに好ましい。このようにすると、導光部から出射された赤外光が鼓膜に選択的に照射されるので、外耳道からの反射光の影響をより確実に取り除き、鼓膜からの反射光に起因する赤外光検出器の出力を用いて生体情報を算出することができる。   In the biological information measuring apparatus of the present invention, it is preferable that the infrared light passing through the shutter is a parallel light flux. If the infrared light that passes through the shutter is a parallel light beam, the infrared light emitted from the light guide part goes straight without spreading in the ear canal, so the area that is irradiated with the infrared light is recognized by the visual field recognition means. The region in the field of view to be matched well. Here, the shutter controls a region through which the infrared light passes so that the infrared light guided by the light guide unit is irradiated to the eardrum based on a recognition result of the visual field recognition unit. More preferably, it is set so as to. In this way, since the infrared light emitted from the light guide is selectively applied to the eardrum, the influence of the reflected light from the ear canal is more reliably removed, and the infrared light resulting from the reflected light from the eardrum Biological information can be calculated using the output of the detector.

本発明の生体情報測定装置が、赤外光源からの発散光束を平行光束に変換する手段をさらに備えることが好ましい。平行光束に変換する手段としては、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、平凸レンズや凹面鏡等を用いることができる。   It is preferable that the biological information measuring apparatus of the present invention further includes means for converting a divergent light beam from an infrared light source into a parallel light beam. As means for converting into a parallel light beam, known means can be applied without any particular limitation. For example, a plano-convex lens or a concave mirror can be used.

赤外光源としてレーザー光源等の平行光束光源を用いてもよい。この場合には、発散光束を平行光束に変換する手段を用いなくてもシャッターを通過する赤外光を平行光束にすることができる。   A parallel light source such as a laser light source may be used as the infrared light source. In this case, infrared light passing through the shutter can be converted into a parallel light beam without using means for converting the divergent light beam into a parallel light beam.

また、赤外光源としてレーザー光源等の平行光束光源を用いた場合には、前記レーザー光源のビーム径を導光部の直径に相当するサイズに光束を変換する手段を備えてもよい。光束のサイズを変換する手段としては、例えば、2枚の平凸レンズや、ビームエキスパンダ等を用いることができる。   Further, when a parallel light source such as a laser light source is used as the infrared light source, a means for converting the light beam into a size corresponding to the diameter of the light guide unit may be provided. As means for converting the size of the light beam, for example, two plano-convex lenses, a beam expander, or the like can be used.

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。   In addition, the biological information measuring device of the present invention further includes a spectroscopic element that splits infrared light reflected from the eardrum, and the infrared light detector is configured to detect infrared light that is split by the spectroscopic element. May be.

本発明の生体情報測定装置は、前記耳孔内において反射した前記光及び前記鼓膜により反射された前記赤外光のうち、一方を透過させ、他方を反射させる光分割素子をさらに備えていてもよい。   The biological information measuring device of the present invention may further include a light splitting element that transmits one of the light reflected in the ear canal and the infrared light reflected by the eardrum and reflects the other. .

ここで、前記赤外光検出器と前記光分割素子との間に前記分光素子が配置されていてもよい。   Here, the spectroscopic element may be disposed between the infrared light detector and the light splitting element.

本発明において、光分割素子としては、例えば、可視光及び赤外光のうち、一方を透過させ、他方を反射させる機能を有するハーフミラーを用いることができる。可視光を反射して、赤外光を透過するようにする場合、ハーフミラーの材質としては、例えば、ZnSe、CaF、Si、Ge等を用いることができる。また、赤外光に対して透明な樹脂上に、膜厚数nmのアルミニウムや金からなる層を設けたものを用いてもよい。赤外光に対して透明な樹脂としては、例えば、ポリカーボネイト、ポリプロピレン、ポリスチレン等が挙げられる。 In the present invention, as the light splitting element, for example, a half mirror having a function of transmitting one of visible light and infrared light and reflecting the other can be used. In the case of reflecting visible light and transmitting infrared light, for example, ZnSe, CaF 2 , Si, Ge, or the like can be used as the material of the half mirror. Moreover, you may use what provided the layer which consists of aluminum and gold | metal | money of several nanometers thickness on resin transparent with respect to infrared light. Examples of the resin transparent to infrared light include polycarbonate, polypropylene, and polystyrene.

前記生体情報演算部は、視野認識手段により認識された鼓膜を捉えている領域の情報に基づいて、前記導光部の前記視野において前記鼓膜を捉えている領域が占める割合を算出し、前記割合を用いて生体情報を補正することが好ましい。生体から反射される赤外光の強度は、赤外光が反射される部分の面積に依存する。したがって、赤外光が照射された鼓膜の面積がばらついた場合であっても、この補正により測定結果のばらつきが低減され、より高精度の測定が可能となる。   The biological information calculation unit calculates a ratio of the region capturing the eardrum in the visual field of the light guide unit based on information on a region capturing the eardrum recognized by the visual field recognition unit, and the ratio It is preferable to correct the biological information by using. The intensity of the infrared light reflected from the living body depends on the area of the portion where the infrared light is reflected. Therefore, even when the area of the eardrum irradiated with infrared light varies, this correction reduces the variation in the measurement result and enables more accurate measurement.

本発明の生体情報測定装置は、前記割合が閾値以下であった場合に警告を出力する警告出力部をさらに備えることが好ましい。この構成により、生体情報測定装置の位置が不適切であることを使用者に通知することができる。   The biological information measuring device of the present invention preferably further includes a warning output unit that outputs a warning when the ratio is equal to or less than a threshold value. With this configuration, it is possible to notify the user that the position of the biological information measuring device is inappropriate.

ここで、警告出力部としては、警告を表示するディスプレイ、警告を音声で出力するスピーカー、警告音を発生するブザー等が挙げられる。   Here, examples of the warning output unit include a display that displays a warning, a speaker that outputs a warning by voice, and a buzzer that generates a warning sound.

本発明の生体情報測定装置は、前記視野認識手段により、鼓膜を捉えている領域の情報が検出されたときに音声を出力する音声出力部をさらに備えていてもよい。ここで、前記音声出力部は、前記視野認識手段により認識された前記鼓膜を捉えている領域の面積の大きさに応じて、前記音声の周波数または強度を変化させることが好ましい。   The biological information measuring apparatus of the present invention may further include an audio output unit that outputs audio when the visual field recognition means detects information of a region capturing the eardrum. Here, it is preferable that the voice output unit changes the frequency or intensity of the voice according to the size of the area of the eardrum recognized by the visual field recognition unit.

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。   The biological information measuring device of the present invention includes a storage unit that stores correlation data indicating a correlation between an output signal of an infrared detector and biological information, a display unit that displays biological information converted by the biological information calculation unit, and biological information. You may further provide the power supply which supplies the electric power for a measuring apparatus to operate | move.

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。   The biological information calculation unit may convert the output signal of the infrared detector into biological information by reading the correlation data from the storage unit and referring to the correlation data.

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。   The correlation data indicating the correlation between the output signal of the infrared detector and the biological information is, for example, the infrared light obtained by measuring the output signal of the infrared detector for a patient having known biological information (for example, blood glucose level). It can be obtained by analyzing the correlation between the output signal of the detector and the biological information.

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。   In the present invention, for example, a memory such as a RAM or a ROM can be used as the storage unit.

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。   As the display unit, for example, a display such as a liquid crystal can be used.

電源としては、例えば、電池等を用いることができる。   As the power source, for example, a battery or the like can be used.

本発明の生体情報測定装置により測定す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、中性脂肪濃度等の生体成分の濃度、生体の形状などが挙げられる。   The biological information measured by the biological information measuring device of the present invention includes the concentration of biological components such as glucose concentration (blood glucose level), hemoglobin concentration, cholesterol concentration, and neutral fat concentration, and the shape of the living body.

赤外光源から出射された赤外光が生体組織において反射する際に、生体組織に含まれる生体成分により赤外光の一部が吸収される。吸収される赤外光の波長は生体成分に特有であり、吸収量は生体組織に含まれる生体成分の濃度に依存する。したがって、生体において反射される赤外光の強度を測定することにより生体成分の濃度を定量することができる。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、9.6μmを含む波長帯域の赤外光を生体組織に照射し、その反射光の強度を測定することにより、血糖値を測定することができる。   When the infrared light emitted from the infrared light source is reflected by the biological tissue, a part of the infrared light is absorbed by the biological component contained in the biological tissue. The wavelength of infrared light absorbed is specific to the biological component, and the amount of absorption depends on the concentration of the biological component contained in the biological tissue. Therefore, the concentration of the biological component can be quantified by measuring the intensity of infrared light reflected in the living body. For example, glucose shows an infrared absorption spectrum having an absorption peak near 9.6 μm. Therefore, the blood sugar level can be measured by irradiating the living tissue with infrared light in a wavelength band including 9.6 μm and measuring the intensity of the reflected light.

以下、本発明の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。生体情報が生体成分の濃度である例について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. An example in which the biological information is the concentration of the biological component will be described.

(実施の形態1)
図1は、実施の形態1に係る生体情報測定装置100の外観を示す斜視図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of biological information measuring apparatus 100 according to Embodiment 1. FIG.

生体情報測定装置100は、筐体102と、筐体102の側面に設けられた耳孔挿入部104を備えている。耳孔挿入部104は、赤外光を導光する導光部105を備えている。筐体102には、生体成分の濃度の測定結果を表示するためのディスプレイ114、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101、及び測定を開始するための測定開始スイッチ103が設けられている。   The biological information measuring apparatus 100 includes a housing 102 and an ear hole insertion unit 104 provided on a side surface of the housing 102. The ear hole insertion unit 104 includes a light guide unit 105 that guides infrared light. The housing 102 includes a display 114 for displaying the measurement result of the concentration of the biological component, a power switch 101 for turning on / off the power of the biological information measuring device 100, and a measurement start switch 103 for starting the measurement. Is provided.

次に、生体情報測定装置100の筐体内部の構成について、図2及び図3を用いて説明する。図2は、実施の形態1に係る生体情報測定装置100の構成を示す図であり、図3は、実施の形態1に係る生体情報測定装置100における光学フィルタホイール106を示す斜視図である。   Next, the structure inside the housing of the biological information measuring apparatus 100 will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of biological information measuring apparatus 100 according to Embodiment 1, and FIG. 3 is a perspective view showing optical filter wheel 106 in biological information measuring apparatus 100 according to Embodiment 1.

生体情報測定装置100の筐体内部には、チョッパー118、液晶シャッター120、光学フィルタホイール106、赤外光検出器108、前置増幅器130、帯域フィルタ132、同期復調器134、ローパスフィルタ136、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)138、マイクロコンピュータ110、メモリ112、ディスプレイ114、電源116、撮像用光源140、第1のハーフミラー142、第2のハーフミラー144、第3のハーフミラー145、集光レンズ146、撮像素子148、アクチュエータ150、レンズ枠152、位置センサ154、タイマー156、ブザー158、赤外連続光源159、及び赤外光レンズ160を備えている。   Inside the housing of the biological information measuring apparatus 100, a chopper 118, a liquid crystal shutter 120, an optical filter wheel 106, an infrared light detector 108, a preamplifier 130, a band filter 132, a synchronous demodulator 134, a low pass filter 136, an analog / Digital converter (hereinafter abbreviated as A / D converter) 138, microcomputer 110, memory 112, display 114, power source 116, imaging light source 140, first half mirror 142, second half mirror 144, third Half mirror 145, condenser lens 146, image sensor 148, actuator 150, lens frame 152, position sensor 154, timer 156, buzzer 158, infrared continuous light source 159, and infrared light lens 160.

図2に示すように、赤外連続光源159から出射した赤外光は、赤外光レンズ160により、平行光束に変換された後、チョッパー118によりチョッピングされる。チョッパー118によりチョッピングされた赤外光は、液晶シャッター120を通った後、第3のハーフミラー145により導光部105の方向に反射される。赤外連続光源159、赤外光レンズ160、チョッパー118、第3のハーフミラー145及び導光部105の位置関係は、導光部105の長さ方向と赤外連続光源159から出射された赤外光の光線方向とが一致するように設定されている。液晶シャッター120は、複数の液晶セルがマトリクス状に配列された構造を有しており、各液晶セルに印加する電圧によって、各液晶セルを、光が透過する状態または光を遮断する状態に個別に制御することができる。ここで、液晶シャッター120は本発明におけるシャッターに相当する。   As shown in FIG. 2, the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 is converted into a parallel light beam by the infrared light lens 160 and then chopped by the chopper 118. The infrared light chopped by the chopper 118 passes through the liquid crystal shutter 120 and is then reflected by the third half mirror 145 toward the light guide unit 105. The positional relationship among the infrared continuous light source 159, the infrared light lens 160, the chopper 118, the third half mirror 145, and the light guide unit 105 is the length direction of the light guide unit 105 and the red light emitted from the infrared continuous light source 159. It is set so that the light beam direction of external light matches. The liquid crystal shutter 120 has a structure in which a plurality of liquid crystal cells are arranged in a matrix, and each liquid crystal cell is individually set in a state in which light is transmitted or blocked in accordance with a voltage applied to each liquid crystal cell. Can be controlled. Here, the liquid crystal shutter 120 corresponds to the shutter in the present invention.

ここで、撮像用光源140、集光レンズ146、撮像素子148、アクチュエータ150、レンズ枠152、及び位置センサ154は本発明における視野認識手段に相当し、マイクロコンピュータ110は、本発明における撮像情報演算部、アクチュエータ制御部、光源制御部、撮像情報検出部及び生体情報演算部に相当する。   Here, the imaging light source 140, the condensing lens 146, the imaging element 148, the actuator 150, the lens frame 152, and the position sensor 154 correspond to the visual field recognition means in the present invention, and the microcomputer 110 calculates the imaging information in the present invention. It corresponds to a section, an actuator control section, a light source control section, an imaging information detection section, and a biological information calculation section.

電源116は、マイクロコンピュータ110にACまたはDC電力を供給する。電源116として電池を用いることが好ましい。   The power source 116 supplies AC or DC power to the microcomputer 110. A battery is preferably used as the power source 116.

チョッパー118は、赤外連続光源159から出射し、赤外レンズ160により平行光束に変換さ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光信号に変換する機能を有する。チョッパー118の動作は、マイクロコンピュータ110からの制御信号に基づき制御される。   The chopper 118 has a function of chopping infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 and converted into a parallel light beam by the infrared lens 160, and converting the infrared light into a high-frequency infrared light signal. The operation of the chopper 118 is controlled based on a control signal from the microcomputer 110.

チョッパー118によりチョッピングされた赤外光は、液晶シャッター120を通った後、第3のハーフミラー145により反射され、導光部105により耳孔200内に導かれる。耳孔200内の生体組織により反射された赤外光の反射光は、導光部105により筐体内に導かれ、第1のハーフミラー142及び第3のハーフミラー145を透過し、光学フィルタホイール106に到達する。   The infrared light chopped by the chopper 118 passes through the liquid crystal shutter 120, is reflected by the third half mirror 145, and is guided into the ear hole 200 by the light guide unit 105. The reflected light of the infrared light reflected by the living tissue in the ear canal 200 is guided into the housing by the light guide unit 105, passes through the first half mirror 142 and the third half mirror 145, and the optical filter wheel 106. To reach.

光学フィルタホイール106は、図3に示すように、第1の光学フィルタ122及び第2の光学フィルタ124がリング123にはめ込まれている。図3に示す例では、ともに半円状である第1の光学フィルタ122及び第2の光学フィルタ124がリング123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125が設けられている。このシャフト125を図3の矢印のように回転させることにより、耳孔200内の生体組織により反射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122と第2の光学フィルタ124との間で切り替えることができる。シャフト125の回転は、マイクロコンピュータ110からの制御信号により制御される。シャフト125の回転は、チョッパー118の回転と同期させ、チョッパー118が閉じている間にシャフト125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118が開いたときに、チョッパー118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106は、本発明における分光素子に相当する。   As shown in FIG. 3, the optical filter wheel 106 has a first optical filter 122 and a second optical filter 124 fitted in a ring 123. In the example shown in FIG. 3, the first optical filter 122 and the second optical filter 124 that are both semicircular are fitted into the ring 123 to form a disk-shaped member. A shaft 125 is provided at the center. By rotating the shaft 125 as shown by the arrow in FIG. 3, the optical filter through which the infrared light reflected by the living tissue in the ear canal 200 passes is converted into the first optical filter 122 and the second optical filter 124. Can be switched between. The rotation of the shaft 125 is controlled by a control signal from the microcomputer 110. The rotation of the shaft 125 is preferably synchronized with the rotation of the chopper 118 and controlled to rotate the shaft 125 180 degrees while the chopper 118 is closed. In this way, when the chopper 118 is opened next, the optical filter through which the infrared light chopped by the chopper 118 passes can be switched to another optical filter. The optical filter wheel 106 corresponds to the spectroscopic element in the present invention.

光学フィルタの作製方法としては、公知の技術を特に限定することなく利用できるが、例えば、真空蒸着法を用いることができる。光学フィルタは、SiまたはGeを基板として、真空蒸着法を用いてZnS、MgF、PbTe等を基板上に積層することにより作製することができる。 As a method for producing the optical filter, a known technique can be used without any particular limitation. For example, a vacuum deposition method can be used. The optical filter can be manufactured by stacking ZnS, MgF 2 , PbTe, or the like on the substrate by vacuum deposition using Si or Ge as the substrate.

ここで、基板上に積層する各層の膜厚、積層する順序、積層回数等を調節して、積層された薄膜内における光の干渉を制御することにより、所望の波長特性を持つ光学フィルタを作製することができる。   Here, an optical filter having a desired wavelength characteristic is manufactured by controlling the light interference in the laminated thin film by adjusting the film thickness of each layer laminated on the substrate, the order of lamination, the number of laminations, and the like. can do.

第1の光学フィルタ122または第2の光学フィルタ124を透過した赤外光の反射光は、検出領域126を備える赤外光検出器108に到達する。赤外光検出器108に到達した赤外光の反射光は、検出領域126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。   The reflected light of the infrared light that has passed through the first optical filter 122 or the second optical filter 124 reaches the infrared light detector 108 that includes the detection region 126. The reflected light of the infrared light reaching the infrared light detector 108 enters the detection region 126 and is converted into an electrical signal corresponding to the intensity of the incident infrared light.

赤外光検出器108から出力された電気信号は、前置増幅器130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132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、熱雑音等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。   The electrical signal output from the infrared light detector 108 is amplified by the preamplifier 130. From the amplified electrical signal, signals other than the frequency band having the chopping frequency as the center frequency are removed by the band filter 132. Thereby, noise resulting from statistical fluctuations such as thermal noise can be minimized.

帯域フィルタ132によって濾過された電気信号は、同期復調器134によってチョッパー118のチョッピング周波数と同期させ、積分することにより、DC信号に復調される。   The electric signal filtered by the band filter 132 is demodulated into a DC signal by synchronizing and integrating with the chopping frequency of the chopper 118 by the synchronous demodulator 134.

同期復調器134によって復調された電気信号は、ローパスフィルタ136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。   The low-frequency band signal is removed from the electrical signal demodulated by the synchronous demodulator 134 by the low-pass filter 136. Thereby, noise can be further removed.

ローパスフィルタ136によって濾過された電気信号は、A/Dコンバータ138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110に入力される。ここで、各光学フィルタに対応する赤外検出器108からの電気信号は、シャフト125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125の制御信号をマイクロコンピュータ110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112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。   The electrical signal filtered by the low-pass filter 136 is converted into a digital signal by the A / D converter 138 and then input to the microcomputer 110. Here, the electrical signal from the infrared detector 108 corresponding to each optical filter is an electrical signal corresponding to the infrared light transmitted through which optical filter by using the control signal of the shaft 125 as a trigger. Can be identified. The period from when the microcomputer 110 outputs a control signal for the shaft 125 to when the next shaft control signal is output is an electrical signal corresponding to the same optical filter. Since the noise is further reduced by calculating the average value after the electric signals corresponding to the respective optical filters are integrated on the memory 112, it is preferable to integrate the measurements.

メモリ112には、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124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が格納されている。マイクロコンピュータ110は、メモリ112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112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112は、本発明の記憶部に相当する。   In the memory 112, the electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the first optical filter 122, the electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the second optical filter 124, and the concentration of the biological component are stored. Correlation data indicating the correlation is stored. The microcomputer 110 reads the correlation data from the memory 112, refers to the correlation data, and converts the digital signal per unit time calculated from the digital signal stored in the memory 112 into the concentration of the biological component. The memory 112 corresponds to the storage unit of the present invention.

マイクロコンピュータ110において換算された生体成分の濃度は、ディスプレイ114に出力され、表示される。   The concentration of the biological component converted in the microcomputer 110 is output to the display 114 and displayed.

第1の光学フィルタ122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124は、第1の光学フィルタ122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124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。   The first optical filter 122 has, for example, a spectral characteristic that transmits infrared light in a wavelength band (hereinafter, abbreviated as a measurement wavelength band) including a wavelength that is absorbed by a biological component to be measured. On the other hand, the second optical filter 124 has a spectral characteristic different from that of the first optical filter 122. The second optical filter 124 is, for example, a wavelength band (hereinafter referred to as a reference wavelength) including a wavelength that is not absorbed by a biological component that is a measurement target and that is absorbed by another biological component that interferes with the measurement of the target component It has a spectral characteristic that transmits infrared light (abbreviated as a band). Here, as such other biological components, those having a large amount of components in the living body other than the biological component to be measured may be selected.

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122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。   For example, glucose shows an infrared absorption spectrum having an absorption peak near 9.6 μm. Therefore, when the biological component to be measured is glucose, it is preferable that the first optical filter 122 has a spectral characteristic that transmits infrared light in a wavelength band including 9.6 μm.

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124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。   On the other hand, proteins that are abundant in the living body absorb infrared light around 8.5 micrometers, and glucose does not absorb infrared light around 8.5 μm. Therefore, it is preferable that the second optical filter 124 has a spectral characteristic that transmits infrared light in a wavelength band including 8.5 μm.

メモリ112に格納されている、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124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。   The electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the first optical filter 122 and the electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the second optical filter 124 and the biological component stored in the memory 112 Correlation data indicating the correlation with the concentration of can be obtained, for example, by the following procedure.

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、鼓膜から反射された赤外光を測定する。このとき、第1の光学フィルタ122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124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122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及び第2の光学フィルタ124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。   First, for a patient having a known biological component concentration (for example, blood glucose level), infrared light reflected from the eardrum is measured. At this time, an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first optical filter 122 and an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the second optical filter 124 Ask for. By performing this measurement for a plurality of patients having different biological component concentrations, the electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first optical filter 122 and the second optical filter 124 are transmitted. It is possible to obtain a data set including an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band and a corresponding biological component concentration.

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122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124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ことにより、第1の光学フィルタ122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及び第2の光学フィルタ124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。   Next, the data set thus obtained is analyzed to obtain correlation data. For example, an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first optical filter 122, and an electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the second optical filter 124; Wavelengths transmitted by the first optical filter 122 by performing multivariate analysis using a multiple regression analysis method such as a PLS (Partial Least Squares Regression) method, a neural network method, or the like with respect to biological component concentrations corresponding to them. A function indicating the correlation between the electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the band and the electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the second optical filter 124 and the corresponding biological component concentration Can be requested.

また、第1の光学フィルタ122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124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、第1の光学フィルタ122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1の光学フィルタ122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。   The first optical filter 122 has spectral characteristics that allow infrared light in the measurement wavelength band to pass therethrough, and the second optical filter 124 has spectral characteristics that allow infrared light in the reference wavelength band to pass therethrough. The electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first optical filter 122 and the electrical signal corresponding to the intensity of infrared light in the wavelength band transmitted by the first optical filter 122. And correlation data indicating the correlation between the difference and the corresponding biological component concentration may be obtained. For example, it can be obtained by performing a linear regression analysis such as a least square method.

次に、耳孔200の生体組織を撮像するための構成について説明する。   Next, a configuration for imaging the living tissue of the ear canal 200 will be described.

撮像用光源140は、鼓膜202を照明するための可視光を出射する。撮像用光源140から出射され、第2のハーフミラー144により反射された可視光は、第1のハーフミラー142により反射された後、導光部105を通って耳孔200内に導かれ、耳孔200の生体組織を照明する。   The imaging light source 140 emits visible light for illuminating the eardrum 202. The visible light emitted from the imaging light source 140 and reflected by the second half mirror 144 is reflected by the first half mirror 142, and then is guided into the ear canal 200 through the light guide unit 105, and the ear hole 200. Illuminates the living tissue.

撮像用光源140としては、例えば、赤色レーザー等の可視光レーザーや、白色LED等を用いることができる。この中で、白色LEDはハロゲンランプに比べ、発光させた時に発生する発生熱が少ないので、鼓膜202や外耳道204の温度に与える影響が少ないため好ましい。   As the imaging light source 140, for example, a visible light laser such as a red laser, a white LED, or the like can be used. Among these, a white LED is preferable because it generates less heat when it emits light than a halogen lamp, and thus has little influence on the temperature of the eardrum 202 and the ear canal 204.

第1のハーフミラー142は、可視光を反射して、赤外光を透過させる。第1のハーフミラー142の材料としては、赤外光を吸収せず、透過し、可視光を反射する材料が好ましい。第1のハーフミラー142の材質としては、例えば、ZnSe、CaF、Si、Ge等を用いることができる。ここで、第1のハーフミラー142は本発明における光分割素子に相当する。 The first half mirror 142 reflects visible light and transmits infrared light. The material of the first half mirror 142 is preferably a material that does not absorb infrared light but transmits infrared light and reflects visible light. As a material of the first half mirror 142, for example, ZnSe, CaF 2 , Si, Ge, or the like can be used. Here, the first half mirror 142 corresponds to the light splitting element in the present invention.

第2のハーフミラー144は、可視光の一部を反射し、残りを透過させる機能を有する。   The second half mirror 144 has a function of reflecting part of visible light and transmitting the rest.

第3のハーフミラー145は赤外光の一部を反射し、残りを透過させる機能を有する。   The third half mirror 145 has a function of reflecting part of infrared light and transmitting the rest.

一方、耳孔200の生体組織において反射して導光部105内に入射した可視光は、第1のハーフミラー142により反射され、一部は第2のハーフミラー144を透過する。第2のハーフミラー144を透過した可視光は、レンズ枠152により保持されている集光レンズ146により集光され、撮像素子148に到達する。   On the other hand, the visible light reflected by the living tissue of the ear canal 200 and entering the light guide unit 105 is reflected by the first half mirror 142, and part of the visible light passes through the second half mirror 144. Visible light transmitted through the second half mirror 144 is condensed by the condenser lens 146 held by the lens frame 152 and reaches the image sensor 148.

撮像素子148としては、例えば、CMOSやCCD等の画像素子を用いる。   As the image sensor 148, for example, an image element such as a CMOS or a CCD is used.

生体情報測定装置100は、撮像素子148から耳孔200の生体組織まで距離を検出して、レンズ枠152に保持された集光レンズ146を駆動し、撮像素子148上に正しく光学像を結像させるための機構を備える。   The biological information measuring apparatus 100 detects the distance from the image sensor 148 to the living tissue of the ear hole 200, drives the condensing lens 146 held by the lens frame 152, and correctly forms an optical image on the image sensor 148. A mechanism is provided.

アクチュエータ150は、マイクロコンピュータ110からの制御信号によって駆動され、集光レンズ146を光軸の方向(図2中の矢印の方向)に移動させることができる。このとき、集光レンズ146の位置を位置センサ154が検出し、マイクロコンピュータ110に出力する。   The actuator 150 is driven by a control signal from the microcomputer 110, and can move the condenser lens 146 in the direction of the optical axis (the direction of the arrow in FIG. 2). At this time, the position sensor 154 detects the position of the condenser lens 146 and outputs it to the microcomputer 110.

一方、マイクロコンピュータ110は、撮像素子148の中央部付近の合焦エリア内に含まれる画素からの出力信号について、バンドパスフィルタにより信号の高域成分を抽出し、抽出された成分の大小からコントラスト量を検出する。マイクロコンピュータ110は、このコントラスト量が最大となる位置に集光レンズ146が移動するように、アクチュエータ150を制御する。   On the other hand, the microcomputer 110 extracts a high-frequency component of a signal from a pixel included in a focusing area near the center of the image sensor 148 using a bandpass filter, and contrasts the extracted component from the magnitude of the extracted component. Detect the amount. The microcomputer 110 controls the actuator 150 so that the condenser lens 146 moves to a position where the contrast amount is maximized.

このようにして、鼓膜202までの距離が変化しても、撮像素子148上に耳孔200の生体組織の光学像が正しく結像することができる。   In this way, even when the distance to the eardrum 202 changes, an optical image of the living tissue of the ear canal 200 can be correctly formed on the image sensor 148.

アクチュエータ150及び位置センサ154としては、公知のビデオカメラやデジタルスチルカメラに搭載されているオートフォーカス装置において用いられているものと同様のものを用いることができる。例えば、アクチュエータ150としては、レンズ枠152に設けたコイルと、筐体102側に固定されたヨーク、及びこのヨークに取付けられた駆動用マグネットとから構成することができる。レンズ枠152を、2本のガイドポールによって光軸方向に移動可能に支持しておき、レンズ枠152に設けたコイルに電流が供給されると、ヨークと駆動用マグネットとで形成される磁気回路中にあるコイルに対して、光軸方向の磁気推進力が生じ、レンズ枠152が光軸方向に移動する。推進力の正負の方向は、コイルに供給される電流の向きによって制御することができる。   As the actuator 150 and the position sensor 154, those similar to those used in an autofocus device mounted on a known video camera or digital still camera can be used. For example, the actuator 150 can be composed of a coil provided on the lens frame 152, a yoke fixed to the housing 102 side, and a driving magnet attached to the yoke. When the lens frame 152 is supported by two guide poles so as to be movable in the optical axis direction, and a current is supplied to a coil provided in the lens frame 152, a magnetic circuit formed by a yoke and a driving magnet. A magnetic driving force in the optical axis direction is generated with respect to the coil inside, and the lens frame 152 moves in the optical axis direction. The positive / negative direction of the driving force can be controlled by the direction of the current supplied to the coil.

位置センサ154としては、例えば、一定ピッチで着磁され、レンズ枠152に取付けられたセンサマグネットと、筐体102側に固定された磁気抵抗センサ(以下、MRセンサと略称する)とから構成することができる。筐体102側に固定されたMRセンサにより、レンズ枠152に取付けられたセンサマグネットの位置を検出することにより、集光レンズ146の位置を検出することができる。   The position sensor 154 includes, for example, a sensor magnet that is magnetized at a constant pitch and attached to the lens frame 152, and a magnetoresistive sensor (hereinafter abbreviated as an MR sensor) fixed to the housing 102 side. be able to. The position of the condenser lens 146 can be detected by detecting the position of the sensor magnet attached to the lens frame 152 by the MR sensor fixed to the housing 102 side.

次に、撮像素子148により撮影された耳孔200の生体組織の画像の中から、鼓膜202の位置を認識する方法について説明する。   Next, a method for recognizing the position of the eardrum 202 from the biological tissue image of the ear canal 200 photographed by the image sensor 148 will be described.

図4は、撮像素子148を用いて、耳孔200内を観察した時の画像を示すイメージ図である。画像の左側が鼓膜202であり、右側に見えるのは外耳道204である。鼓膜202の見える位置や大きさは、個人によっても異なるが、耳孔挿入部104の挿入位置によっても変わる。   FIG. 4 is an image diagram showing an image when the inside of the ear canal 200 is observed using the image sensor 148. The left side of the image is the eardrum 202, and the right ear is the ear canal 204. The position and size at which the eardrum 202 is visible vary depending on the individual, but also varies depending on the insertion position of the ear canal insertion portion 104.

外耳道の色は肌色であり、鼓膜の色は白色または無色透明である。この外耳道と鼓膜との色の差を撮像情報検出部で認識することにより、両者を区別して認識することができる。撮像素子148で得られた画像情報をマイクロコンピュータ110において画像処理を行うことにより画像情報の中から鼓膜202の領域を抽出する。画像処理としては、例えば、以下に示す、閾値処理とラベリング処理による領域抽出技術を用いることができる。   The ear canal color is skin color, and the eardrum color is white or colorless and transparent. By recognizing the color difference between the ear canal and the eardrum by the imaging information detection unit, the two can be distinguished and recognized. The image information obtained by the image sensor 148 is subjected to image processing in the microcomputer 110 to extract the region of the eardrum 202 from the image information. As the image processing, for example, the following region extraction technique using threshold processing and labeling processing can be used.

まず、画像情報について閾値処理を行う。画像の各画素は、RGB値を持っており、このRGB値の平均値が各画素における明るさとなる。画素の明るさについて一定の基準値(閾値)を設定し、各画素の明るさを閾値により黒色と白色の2つの値に変換する処理を行う。例えば、画素の明るさが設定された閾値以上であれば、その画素に対して白色を設定し、それ以外の場合は画素に対して黒色を設定する。鼓膜202に対応する部分の画素は、外耳道204に対応する部分の画素よりも明るいため、閾値を、鼓膜に対応する部分の画素の明るさと外耳道に対応する部分の画素の明るさとの間に設定すると、上記の処理により、鼓膜202に対応する部分の画素が白色に設定され、外耳道204に対応する部分の画素が黒色に設定される。   First, threshold processing is performed on image information. Each pixel of the image has an RGB value, and the average value of the RGB values is the brightness of each pixel. A constant reference value (threshold value) is set for the brightness of the pixel, and the process of converting the brightness of each pixel into two values of black and white by the threshold value is performed. For example, if the brightness of the pixel is equal to or higher than the set threshold, white is set for the pixel, and black is set for the pixel in other cases. Since the pixels in the portion corresponding to the eardrum 202 are brighter than the pixels in the portion corresponding to the ear canal 204, the threshold value is set between the brightness of the pixel in the portion corresponding to the eardrum and the brightness of the pixel in the portion corresponding to the ear canal. Then, the pixel corresponding to the eardrum 202 is set to white and the pixel corresponding to the ear canal 204 is set to black by the above processing.

次に、上記の閾値処理を行った画像情報に対して、ラベリング処理を行う。例えば、閾値処理された画像情報内の全画素を走査して、白色に設定された画素に対して、同じラベルを属性として付加する。   Next, a labeling process is performed on the image information subjected to the above threshold process. For example, all pixels in the threshold-processed image information are scanned, and the same label is added as an attribute to the pixels set to white.

以上の処理により、ラベルが付加された画素に該当する領域を鼓膜202として認識することができる。撮像された画像内における鼓膜202の領域の割合は、全画素数に対する、ラベルが付加された画素数の割合を、マイクロコンピュータ110により演算することにより求めることができる。   Through the above processing, the region corresponding to the pixel to which the label is added can be recognized as the eardrum 202. The ratio of the region of the eardrum 202 in the captured image can be obtained by calculating the ratio of the number of pixels with labels to the total number of pixels by the microcomputer 110.

マイクロコンピュータ110は、上記の画像処理によって撮像素子148の全画素の中から鼓膜202を撮像している画素を認識すると、液晶シャッター120の各液晶セルに印加する電圧を制御することにより、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する液晶セルを光が透過する状態に設定し、鼓膜202以外を撮像している画素の位置に対応する液晶セルを、光を遮断する状態に設定する。   When the microcomputer 110 recognizes a pixel imaging the eardrum 202 from all the pixels of the image sensor 148 by the image processing described above, the microcomputer 110 controls the voltage applied to each liquid crystal cell of the liquid crystal shutter 120 to thereby control the eardrum 202. The liquid crystal cell corresponding to the position of the pixel that captures the image is set to a state where light is transmitted, and the liquid crystal cell corresponding to the position of the pixel that captures images other than the eardrum 202 is set to a state where the light is blocked.

液晶シャッター120が以上のように設定されることにより、赤外連続光159から出射した赤外光が、鼓膜202に選択的に照射されるため、測定精度を向上させることができる。また、液晶シャッター120は鼓膜202からの反射光と赤外光検出器108とを結ぶ光路上には配置されていないので、鼓膜202からの反射光が液晶シャッター120により遮られることはない。そのため、鼓膜202からの反射光をより多く赤外光検出器108に導くことができるので、測定感度を向上させることができる。   By setting the liquid crystal shutter 120 as described above, the infrared light emitted from the infrared continuous light 159 is selectively applied to the eardrum 202, so that the measurement accuracy can be improved. Further, since the liquid crystal shutter 120 is not arranged on the optical path connecting the reflected light from the eardrum 202 and the infrared light detector 108, the reflected light from the eardrum 202 is not blocked by the liquid crystal shutter 120. Therefore, more reflected light from the eardrum 202 can be guided to the infrared light detector 108, so that measurement sensitivity can be improved.

次に、本実施の形態における生体情報測定装置100の動作について説明する。   Next, the operation of biological information measuring apparatus 100 in the present embodiment will be described.

まず、使用者が生体情報測定装置100の電源スイッチ101を押すと、筐体102内の電源がONとなり、生体情報測定装置100は測定準備状態となる。   First, when the user presses the power switch 101 of the biological information measuring apparatus 100, the power in the housing 102 is turned on, and the biological information measuring apparatus 100 is in a measurement preparation state.

次に、使用者が筐体102を持って、耳孔挿入部104を耳孔200内に挿入する。耳孔挿入部104は、耳孔挿入部104の先端部分から筐体102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、耳孔挿入部104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置以上は耳孔挿入部104が挿入されない構造になっている。   Next, the user holds the housing 102 and inserts the ear hole insertion portion 104 into the ear hole 200. The ear canal insertion section 104 is a conical hollow tube whose diameter increases from the distal end portion of the ear canal insertion section 104 toward the connection portion with the housing 102. Therefore, the outer diameter of the ear canal insertion section 104 is the ear hole 200. The ear hole insertion portion 104 is not inserted beyond a position equal to the inner diameter of the ear hole.

次に、耳孔挿入部104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置100を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置100の測定開始スイッチ103を押すと、筐体102内の撮像用光源140がONとなり、撮像素子148による撮像を開始する。   Next, when the user presses the measurement start switch 103 of the biological information measuring device 100 while holding the biological information measuring device 100 at a position where the outer diameter of the ear hole insertion portion 104 is equal to the inner diameter of the ear hole 200, the housing The imaging light source 140 in 102 is turned on, and imaging by the imaging element 148 is started.

次に、上記の方法により、撮像素子148により撮影された画像の中から、鼓膜202の領域を認識するステップが行われる。画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202に相当する画像がないと判断した場合は、耳孔挿入部104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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、エラーであることを使用者に通知する。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。鼓膜202の領域が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体情報測定装置100を動かして、耳孔挿入部104の挿入方向を調整すればよい。   Next, the step of recognizing the region of the eardrum 202 from the image photographed by the image sensor 148 is performed by the above method. As a result of the image recognition, if the microcomputer 110 determines that there is no image corresponding to the eardrum 202 in the image captured by the image sensor 148, the insertion direction of the ear canal insertion unit 104 is deviated from the eardrum 202. A message is displayed on the display 114, a buzzer 158 is sounded, or a voice is output from a speaker (not shown) to notify the user of an error. Here, when the ratio of the eardrum region in the captured image calculated by the microcomputer 110 is equal to or less than the threshold, the user may be notified of an error. When an error indicating that the region of the eardrum 202 cannot be recognized is notified, the user may adjust the insertion direction of the ear canal insertion unit 104 by moving the biological information measurement device 100.

ここで、ディスプレイ114、ブザー158及びスピーカーは、それぞれ本発明における警告出力部に相当する。   Here, the display 114, the buzzer 158, and the speaker each correspond to a warning output unit in the present invention.

画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の領域を認識することができたと判断すると、鼓膜202の領域を認識することができた旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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通知する。鼓膜202の領域が認識されると、自動的に、赤外連続光源159から赤外光が出射され、マイクロコンピュータ110がチョッパー118の動作を開始させることにより、鼓膜202からの赤外光の反射光の測定が開始される。鼓膜202の領域が認識されたことを使用者に通知することにより、使用者は、測定が開始されたことを把握することができるので、生体情報測定装置100を動かさず、静止させればよいと認識することができる。   As a result of the image recognition, when the microcomputer 110 determines that the region of the eardrum 202 has been recognized in the image captured by the image sensor 148, a message indicating that the region of the eardrum 202 has been recognized is displayed. The information is displayed on the screen 114, the buzzer 158 is sounded, or the sound is output from a speaker (not shown) to notify the user. When the region of the eardrum 202 is recognized, infrared light is automatically emitted from the infrared continuous light source 159, and the microcomputer 110 starts the operation of the chopper 118, thereby reflecting the infrared light from the eardrum 202. Light measurement is started. By notifying the user that the region of the eardrum 202 has been recognized, the user can grasp that the measurement has been started. Therefore, the biological information measuring device 100 may be stopped without moving. Can be recognized.

ここで、スピーカーは本発明における音声出力部に相当する。   Here, the speaker corresponds to an audio output unit in the present invention.

マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の位置を認識することができたと判断すると、液晶シャッター120の各液晶セルに印加する電圧を制御して、鼓膜202の位置に対応する液晶セルを赤外連続光源159からの赤外光が透過する状態に設定し、鼓膜202以外の位置に対応する液晶セルを、赤外連続光源159からの赤外光を遮断する状態に設定することにより、鼓膜202からの反射光の測定が開始される。   When the microcomputer 110 determines that the position of the eardrum 202 can be recognized in the image captured by the image sensor 148, the voltage applied to each liquid crystal cell of the liquid crystal shutter 120 is controlled to reach the position of the eardrum 202. The corresponding liquid crystal cell is set to a state where infrared light from the infrared continuous light source 159 is transmitted, and the liquid crystal cell corresponding to a position other than the eardrum 202 is set to a state where the infrared light from the infrared continuous light source 159 is blocked. By setting, measurement of reflected light from the eardrum 202 is started.

赤外光の測定が開始された後も、撮像素子148により撮影された画像における鼓膜202の位置を認識するための処理は継続して行っている。測定中に、使用者が耳孔挿入部104を耳孔200から外に取り出してしまったり、耳孔挿入部104の向きを大きく動かしてしまったりした場合には、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において鼓膜202に相当する画像がないと判断することにより、使用者の誤操作を検知する。この検知に伴い、マイクロコンピュータ110は、耳孔挿入部104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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、エラーであることを使用者に通知する。さらに、マイクロコンピュータ110は、チョッパー118を制御して、鼓膜202に照射される赤外光を遮断することにより、自動的に測定を停止させる。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜202の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。   Even after the measurement of infrared light is started, the process for recognizing the position of the eardrum 202 in the image captured by the image sensor 148 is continuously performed. If the user removes the ear canal insertion portion 104 from the ear canal 200 or moves the ear canal insertion portion 104 greatly during the measurement, the microcomputer 110 is photographed by the image sensor 148. By determining that there is no image corresponding to the eardrum 202 in the captured image, an erroneous operation of the user is detected. Along with this detection, the microcomputer 110 displays a message on the display 114 that the insertion direction of the ear canal insertion section 104 is deviated from the eardrum 202, sounds a buzzer 158, or sounds from a speaker (not shown). To notify the user of an error. Furthermore, the microcomputer 110 automatically stops the measurement by controlling the chopper 118 to block the infrared light irradiated on the eardrum 202. Here, when the ratio of the region of the eardrum 202 in the captured image calculated by the microcomputer 110 is equal to or less than the threshold value, the user may be notified of an error.

鼓膜202の領域が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体情報測定装置100を動かして、耳孔挿入部104を耳孔200内に再度挿入したり、耳孔挿入部104の挿入方向を調整したりした後、測定開始スイッチ103を押すことにより、再度測定が開始される。   When an error indicating that the region of the eardrum 202 cannot be recognized is notified, the user moves the biological information measuring device 100 to reinsert the ear canal insertion unit 104 into the ear canal 200 or the insertion direction of the ear canal insertion unit 104. After adjusting, the measurement is started again by pressing the measurement start switch 103.

マイクロコンピュータ110は、タイマー156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、赤外連続光源159を制御して、鼓膜202に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110はディスプレイ114やブザー158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114に表示したり、ブザー158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、耳孔挿入部104を耳孔200の外に取り出す。   When the microcomputer 110 determines that a certain time has elapsed from the start of measurement based on the time signal from the timer 156, the microcomputer 110 controls the infrared continuous light source 159 to block infrared light applied to the eardrum 202. As a result, the measurement automatically ends. At this time, the microcomputer 110 controls the display 114 and the buzzer 158 to display a message indicating that the measurement is completed on the display 114, to sound the buzzer 158, and to output the sound from a speaker (not shown). To notify the user that the measurement is completed. As a result, the user can confirm that the measurement has been completed, so the ear canal insertion part 104 is taken out of the ear canal 200.

A/Dコンバータ138から出力された電気信号は、上記の方法により求められた、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、マイクロコンピュータ110により補正される。   The electric signal output from the A / D converter 138 is corrected by the microcomputer 110 using the proportion of the eardrum region in the captured image obtained by the above method.

マイクロコンピュータ110は、メモリ112から、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124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を読み出し、この相関データを参照して、補正後の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114に表示される。   The microcomputer 110 transmits an electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the first optical filter 122 and an electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the second optical filter 124 from the memory 112 and the living body. Correlation data indicating the correlation with the component concentration is read, and the corrected electrical signal is converted into the concentration of the biological component with reference to the correlation data. The obtained concentration of the biological component is displayed on the display 114.

撮像された画像内における鼓膜の領域の割合による電気信号の補正方法は、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号の内容によって選択することができる。例えば、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号が、単位面積当たりの信号であれば、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、測定された電気信号を単位面積当たりの信号に補正すればよい。このようにして、赤外光検出器108により測定された信号を、赤外光が照射された鼓膜の面積によって補正することができる。   The method of correcting the electrical signal based on the proportion of the eardrum region in the captured image can be selected according to the content of the electrical signal in the correlation data stored in the memory 112. For example, if the electrical signal in the correlation data stored in the memory 112 is a signal per unit area, the measured electrical signal per unit area is calculated using the ratio of the tympanic region in the captured image. What is necessary is just to correct | amend to a signal. In this way, the signal measured by the infrared light detector 108 can be corrected by the area of the eardrum irradiated with infrared light.

以上のように、本実施の形態に係る生体情報測定装置100によると、液晶シャッター120を用いて鼓膜202以外に照射する赤外光を遮断することにより、鼓膜202にのみ赤外光を照射することができるので、外耳道204の影響を取り除くことができ、高精度の測定をすることができる。また、測定された信号を、赤外光が照射された面積によって補正することにより、測定精度をさらに向上させることができる。   As described above, according to biological information measuring apparatus 100 according to the present embodiment, infrared light only on eardrum 202 is irradiated by blocking infrared light other than eardrum 202 using liquid crystal shutter 120. Therefore, the influence of the external auditory canal 204 can be removed, and highly accurate measurement can be performed. Further, the measurement accuracy can be further improved by correcting the measured signal by the area irradiated with infrared light.

(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る生体情報測定装置について図面を用いて説明する。図5は、実施の形態2に係る生体情報測定装置400の構成を示す図である。
(Embodiment 2)
Next, a biological information measuring apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the biological information measuring apparatus 400 according to the second embodiment.

実施の形態2に係る生体情報測定装置400は、シャッターとして液晶シャッターに代えて機械式シャッターである回転板302を用いている点で実施の形態1の生体情報測定装置100と異なる。シャッター以外の構成は実施の形態1の生体情報測定装置100と同様であるため、同じ符号を付して説明を省略する。   Biological information measuring apparatus 400 according to the second embodiment differs from biological information measuring apparatus 100 according to the first embodiment in that rotating plate 302 that is a mechanical shutter is used as a shutter instead of a liquid crystal shutter. Since the configuration other than the shutter is the same as that of the biological information measuring apparatus 100 of the first embodiment, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.

次に、実施の形態2の生体情報測定装置400に備えられる機械式シャッターについて図5〜7を用いて説明する。図6は、図5における矢印Xの方向からみた回転板302の正面図であり、図7は、回転板302、赤外連続光源159、赤外光レンズ102、及びチョッパー118の配置を示す図である。図7において、回転板302は、図6におけるA−A線一部断面図として記載されている。   Next, a mechanical shutter provided in the biological information measuring apparatus 400 according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 is a front view of the rotating plate 302 seen from the direction of the arrow X in FIG. 5, and FIG. 7 is a diagram showing the arrangement of the rotating plate 302, the infrared continuous light source 159, the infrared light lens 102, and the chopper 118. It is. In FIG. 7, the rotating plate 302 is illustrated as a partial cross-sectional view along the line AA in FIG. 6.

生体情報測定装置400は、シャッターとして機械式シャッターである回転板302を備えている。回転板302に取り付けられたシャフトは、マイクロコンピュータ110からの信号により制御されるモーター(図示せず)の回転と連動して回転するように構成されている。回転板302はチョッパー118と第3のハーフミラー145との間に配置され、回転板302の主面の法線方向(すなわち図5における矢印の方向X)と、赤外光レンズ160により平行光束に変換された赤外光の光線方向とが一致するように、赤外連続光源159、赤外光レンズ160、チョッパー118、回転板302及び第3のハーフミラー145の位置関係が設定されている。   The biological information measuring apparatus 400 includes a rotating plate 302 that is a mechanical shutter as a shutter. The shaft attached to the rotating plate 302 is configured to rotate in conjunction with the rotation of a motor (not shown) controlled by a signal from the microcomputer 110. The rotating plate 302 is disposed between the chopper 118 and the third half mirror 145, and the normal direction of the main surface of the rotating plate 302 (that is, the direction X of the arrow in FIG. 5) and the parallel light beam by the infrared light lens 160. The positional relationship among the infrared continuous light source 159, the infrared light lens 160, the chopper 118, the rotating plate 302, and the third half mirror 145 is set so that the light beam direction of the infrared light converted into the light beam matches. .

図6に示すように、回転板302の周縁部には、19個の開口304が設けられている。   As shown in FIG. 6, 19 openings 304 are provided in the peripheral portion of the rotating plate 302.

図6において、中心Cを中心として18度ずつ回転板302が回転することによって、チョッパー118を通った赤外光が、一点鎖線で示すように、回転板302上の20個の異なる照射位置303に照射される。   In FIG. 6, when the rotating plate 302 rotates about the center C by 18 degrees, the infrared light that has passed through the chopper 118 has 20 different irradiation positions 303 on the rotating plate 302 as indicated by a one-dot chain line. Is irradiated.

開口304は、照射される赤外光のビームの直径の五分の一を直径とする円である。19個の開口304は、20個の照射位置303のうちの19個の照射位置303にそれぞれ1個ずつ設けられている。照射位置303における各々の開口304の位置は、照射位置303の中心Dを中心とする六方格子の互いに異なる格子位置に相当する。   The opening 304 is a circle whose diameter is one fifth of the diameter of the irradiated infrared light beam. The 19 openings 304 are respectively provided at 19 irradiation positions 303 out of the 20 irradiation positions 303. The position of each opening 304 at the irradiation position 303 corresponds to a different lattice position of a hexagonal lattice centering on the center D of the irradiation position 303.

照射位置303のうち1つは、開口304を持たないように構成されている。回転板302を回転させて、開口304を持たない照射位置303に赤外光が照射されるように回転板302を固定することにより、赤外光が耳孔内に照射されるのを防ぐことができるので、赤外光照射による耳孔内の温度上昇に起因する測定精度の悪化を防ぐことができる。   One of the irradiation positions 303 is configured not to have the opening 304. By rotating the rotating plate 302 and fixing the rotating plate 302 so that infrared light is irradiated to the irradiation position 303 having no opening 304, it is possible to prevent infrared light from being irradiated into the ear canal. Therefore, it is possible to prevent deterioration in measurement accuracy due to temperature rise in the ear canal due to infrared light irradiation.

回転板302の回転により、19個の開口304の各々に対応して、開口304を通過した赤外光が導光部105を介して耳孔内の異なる位置に照射される。   Due to the rotation of the rotating plate 302, the infrared light that has passed through the openings 304 is irradiated to different positions in the ear canal via the light guide unit 105 corresponding to each of the nineteen openings 304.

マイクロコンピュータ110は、上記の画像処理によって撮像素子148の全画素の中から鼓膜202を撮像している画素を認識すると、回転板302を回転させながら、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304が図7に示す位置に来たときのみ、赤外連続光源159から赤外光が出射するように赤外連続光源159を制御する。   When the microcomputer 110 recognizes a pixel that images the eardrum 202 from all the pixels of the image sensor 148 by the image processing described above, the microcomputer 110 rotates the rotating plate 302 to the position of the pixel that images the eardrum 202. The infrared continuous light source 159 is controlled so that infrared light is emitted from the infrared continuous light source 159 only when the corresponding opening 304 comes to the position shown in FIG.

これにより、赤外連続光源159から出射した赤外光が、鼓膜202に選択的に照射されるため、鼓膜以外からの反射光がなく、測定精度を向上させることができる。また、回転板302は、鼓膜202からの反射光と赤外光検出器108とを結ぶ光路上には配置されていないので、鼓膜202からの反射光が回転板302により遮られることがない。そのため、鼓膜202からの反射光をより多く赤外光検出器108に導くことができるので、測定感度を向上させることができる。また、赤外光源から出射された赤外光の強度は、液晶シャッターを通過することによる減衰を受けないので、単位面積当たりにより多くの赤外光を鼓膜202に照射することができるため、さらに測定感度を向上させることができる。   Thereby, since the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 is selectively irradiated to the eardrum 202, there is no reflected light from other than the eardrum, and the measurement accuracy can be improved. Further, since the rotating plate 302 is not disposed on the optical path connecting the reflected light from the eardrum 202 and the infrared light detector 108, the reflected light from the eardrum 202 is not blocked by the rotating plate 302. Therefore, more reflected light from the eardrum 202 can be guided to the infrared light detector 108, so that measurement sensitivity can be improved. In addition, since the intensity of the infrared light emitted from the infrared light source is not attenuated by passing through the liquid crystal shutter, more infrared light can be applied to the eardrum 202 per unit area. Measurement sensitivity can be improved.

回転板302を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、銅、ステンレスなどの放射率の低い金属を用いることができる。この場合、さらに回転板の少なくとも表面に、例えば、さらに放射率の低い金、銀および銅などからなる被膜を、例えば蒸着法、スパッタ法、メッキ法等で設けるのが好ましい。   As a material constituting the rotating plate 302, for example, a metal having a low emissivity such as aluminum, copper, and stainless steel can be used. In this case, it is preferable to further provide, for example, a coating made of gold, silver, copper or the like having a lower emissivity, for example, by vapor deposition, sputtering, plating, or the like on at least the surface of the rotating plate.

モーターとしては、DCモーター、ACモーター、ステッピングモーター、サーボモーターなどを用いることができる。   As the motor, a DC motor, an AC motor, a stepping motor, a servo motor, or the like can be used.

次に、本実施の形態における生体濃度測定装置400の動作について説明する。   Next, the operation of biological concentration measuring apparatus 400 in the present embodiment will be described.

まず、使用者が生体情報測定装置400の電源スイッチ101を押すと、筐体102内の電源がONとなり、生体情報測定装置400は測定準備状態となる。   First, when the user presses the power switch 101 of the biological information measuring device 400, the power supply in the housing 102 is turned on, and the biological information measuring device 400 is in a measurement preparation state.

次に、使用者が筐体102を持って、耳孔挿入部104を耳孔200内に挿入する。耳孔挿入部104は、耳孔挿入部104の先端部分から筐体102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、耳孔挿入部104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置以上は耳孔挿入部104が挿入されない構造になっている。   Next, the user holds the housing 102 and inserts the ear hole insertion portion 104 into the ear hole 200. The ear canal insertion section 104 is a conical hollow tube whose diameter increases from the distal end portion of the ear canal insertion section 104 toward the connection portion with the housing 102. Therefore, the outer diameter of the ear canal insertion section 104 is the ear hole 200. The ear hole insertion portion 104 is not inserted beyond a position equal to the inner diameter of the ear hole.

次に、耳孔挿入部104の外径が耳孔200の内径と等しくなる位置で生体情報測定装置400を保持した状態で、使用者が生体情報測定装置400の測定開始スイッチ103を押すと、筐体102内の撮像用光源140がONとなり、撮像素子148による撮像を開始する。   Next, when the user presses the measurement start switch 103 of the biological information measuring device 400 while holding the biological information measuring device 400 at a position where the outer diameter of the ear hole insertion portion 104 is equal to the inner diameter of the ear hole 200, the housing The imaging light source 140 in 102 is turned on, and imaging by the imaging element 148 is started.

次に、上記の方法により、撮像素子148により撮影された画像の中から、鼓膜202の位置を認識するステップが行われる。画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202に相当する画像がないと判断した場合は、耳孔挿入部104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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、エラーであることを使用者に通知する。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。鼓膜202の領域が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体情報測定装置400を動かして、耳孔挿入部104の挿入方向を調整すればよい。   Next, the step of recognizing the position of the eardrum 202 from the image photographed by the image sensor 148 is performed by the above method. As a result of the image recognition, if the microcomputer 110 determines that there is no image corresponding to the eardrum 202 in the image captured by the image sensor 148, the insertion direction of the ear canal insertion unit 104 is deviated from the eardrum 202. A message is displayed on the display 114, a buzzer 158 is sounded, or a voice is output from a speaker (not shown) to notify the user of an error. Here, when the ratio of the eardrum region in the captured image calculated by the microcomputer 110 is equal to or less than the threshold, the user may be notified of an error. When an error indicating that the region of the eardrum 202 cannot be recognized is notified, the user may adjust the insertion direction of the ear canal insertion unit 104 by moving the biological information measurement device 400.

ここで、ディスプレイ114、ブザー158及びスピーカーは、それぞれ本発明における警告出力部に相当する。   Here, the display 114, the buzzer 158, and the speaker each correspond to a warning output unit in the present invention.

画像認識の結果、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の領域を認識することができたと判断すると、鼓膜202の領域を認識することができた旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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通知する。鼓膜202の領域が認識されたことを使用者に通知することにより、使用者は、測定が開始されたことを把握することができるので、生体情報測定装置100を動かさず、静止させればよいと認識することができる。   As a result of the image recognition, when the microcomputer 110 determines that the region of the eardrum 202 has been recognized in the image captured by the image sensor 148, a message indicating that the region of the eardrum 202 has been recognized is displayed. The information is displayed on the screen 114, the buzzer 158 is sounded, or the sound is output from a speaker (not shown) to notify the user. By notifying the user that the region of the eardrum 202 has been recognized, the user can grasp that the measurement has been started. Therefore, the biological information measuring device 100 may be stopped without moving. Can be recognized.

ここで、スピーカーは本発明における音声出力部に相当する。   Here, the speaker corresponds to an audio output unit in the present invention.

マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において、鼓膜202の位置を認識することができたと判断すると、自動的に、赤外連続光源159から赤外光が出射され、マイクロコンピュータ110がチョッパー118及び回転板302の動作を開始させることにより、鼓膜202からの赤外光の反射光の測定が開始される。   When the microcomputer 110 determines that the position of the eardrum 202 has been recognized in the image captured by the image sensor 148, infrared light is automatically emitted from the infrared continuous light source 159, and the microcomputer 110 By starting the operations of the chopper 118 and the rotating plate 302, the measurement of the reflected light of the infrared light from the eardrum 202 is started.

マイクロコンピュータ110は、回転板302を回転させながら、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304が赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上に来たときのみ、赤外連続光源159から赤外光が出射するように赤外連続光源159の動作を制御する。   The microcomputer 110 rotates the rotating plate 302 only when the opening 304 corresponding to the position of the pixel capturing the eardrum 202 comes on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159. The operation of the infrared continuous light source 159 is controlled so that infrared light is emitted from the infrared continuous light source 159.

赤外光の測定が開始された後も、撮像素子148により撮影された画像における鼓膜の領域を認識するための処理は継続して行っている。測定中に、使用者が耳孔挿入部104を耳孔200から外に取り出してしまったり、耳孔挿入部104の向きを大きく動かしてしまったりした場合には、マイクロコンピュータ110が、撮像素子148により撮影された画像において鼓膜202に相当する画像がないと判断することにより、使用者の誤操作を検知する。この検知に伴い、マイクロコンピュータ110は、回転板302の開口304がない部分に回転板302を回転させ、赤外光を遮断する。さらに、マイクロコンピュータ110は、耳孔挿入部104の挿入方向が鼓膜202からずれている旨のメッセージをディスプレイ114に表示したり、ブザー158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、エラーであることを使用者に通知する。ここで、マイクロコンピュータ110により演算された、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合が閾値以下である場合に、使用者にエラーであると通知するようにしてもよい。   Even after the measurement of infrared light is started, the process for recognizing the region of the eardrum in the image photographed by the image sensor 148 is continuously performed. If the user removes the ear canal insertion portion 104 from the ear canal 200 or moves the ear canal insertion portion 104 greatly during the measurement, the microcomputer 110 is photographed by the image sensor 148. By determining that there is no image corresponding to the eardrum 202 in the captured image, an erroneous operation of the user is detected. Along with this detection, the microcomputer 110 rotates the rotating plate 302 to a portion where the opening 304 of the rotating plate 302 is not present, and blocks infrared light. Further, the microcomputer 110 displays a message on the display 114 that the insertion direction of the ear canal insertion section 104 is deviated from the eardrum 202, sounds a buzzer 158, and outputs a sound from a speaker (not shown). To notify the user that there is an error. Here, when the ratio of the eardrum region in the captured image calculated by the microcomputer 110 is equal to or less than the threshold, the user may be notified of an error.

鼓膜202の位置が認識できないことを表すエラーが通知されると、使用者は生体情報測定装置400を動かして、耳孔挿入部104を耳孔200内に再度挿入したり、耳孔挿入部104の挿入方向を調整したりした後、測定開始スイッチ103を押すことにより、再度測定が開始される。   When an error indicating that the position of the eardrum 202 cannot be recognized is notified, the user moves the biological information measuring device 400 to reinsert the ear canal insertion unit 104 into the ear canal 200 or the insertion direction of the ear canal insertion unit 104. After adjusting, the measurement is started again by pressing the measurement start switch 103.

マイクロコンピュータ110は、タイマー156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、赤外連続光源159を制御して、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110はディスプレイ114やブザー158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114に表示したり、ブザー158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、耳孔挿入部104を耳孔200の外に取り出す。   When the microcomputer 110 determines that a certain time has elapsed from the start of measurement based on the time signal from the timer 156, the microcomputer 110 controls the infrared continuous light source 159 to block infrared light. As a result, the measurement automatically ends. At this time, the microcomputer 110 controls the display 114 and the buzzer 158 to display a message indicating that the measurement is completed on the display 114, to sound the buzzer 158, and to output the sound from a speaker (not shown). To notify the user that the measurement is completed. As a result, the user can confirm that the measurement has been completed, so the ear canal insertion part 104 is taken out of the ear canal 200.

A/Dコンバータ138から出力された電気信号は、上記の方法により求められた、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、マイクロコンピュータ110により補正される。   The electric signal output from the A / D converter 138 is corrected by the microcomputer 110 using the proportion of the eardrum region in the captured image obtained by the above method.

撮像された画像内における鼓膜の領域の割合による電気信号の補正方法は、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号の内容によって選択することができる。例えば、メモリ112に格納されている相関データにおける電気信号が、単位面積当たりの信号であれば、撮像された画像内における鼓膜の領域の割合を用いて、測定された電気信号を単位面積当たりの信号に補正すればよい。本実施の形態においては、赤外光が照射された開口の数を全開口の数で補正することによって、測定された信号を、補正することができる。   The method of correcting the electrical signal based on the proportion of the eardrum region in the captured image can be selected according to the content of the electrical signal in the correlation data stored in the memory 112. For example, if the electrical signal in the correlation data stored in the memory 112 is a signal per unit area, the measured electrical signal per unit area is calculated using the ratio of the tympanic region in the captured image. What is necessary is just to correct | amend to a signal. In the present embodiment, the measured signal can be corrected by correcting the number of apertures irradiated with infrared light by the number of all apertures.

マイクロコンピュータ110は、メモリ112から、第1の光学フィルタ122を透過した赤外光の強度に対応する電気信号及び第2の光学フィルタ124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を読み出し、この相関データを参照して、補正後の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114に表示される。   The microcomputer 110 transmits an electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the first optical filter 122 and an electrical signal corresponding to the intensity of the infrared light transmitted through the second optical filter 124 from the memory 112 and the living body. Correlation data indicating the correlation with the component concentration is read, and the corrected electrical signal is converted into the concentration of the biological component with reference to the correlation data. The obtained concentration of the biological component is displayed on the display 114.

以上のように、本実施の形態に係る生体情報測定装置400によると、複数の開口304を備えた回転板302を用いて鼓膜202以外に照射する赤外光を遮断することにより、実施の形態1に係る生体情報測定装置100と同様に、鼓膜202にのみ赤外光を照射することができるので、外耳道204の影響を取り除くことができ、高精度の測定をすることができる。また、測定された信号を、赤外光が照射された面積によって補正することにより、測定精度をさらに向上させることができる。   As described above, according to the biological information measuring apparatus 400 according to the present embodiment, the infrared light applied to the portions other than the eardrum 202 is blocked by using the rotating plate 302 having a plurality of openings 304, thereby enabling the embodiment. Similarly to the biological information measuring apparatus 100 according to No. 1, since it is possible to irradiate only the eardrum 202 with infrared light, the influence of the external auditory canal 204 can be removed, and high-precision measurement can be performed. Further, the measurement accuracy can be further improved by correcting the measured signal by the area irradiated with infrared light.

また、本実施の形態に係る生体情報測定装置400によると、複数の開口304を備えた回転板302を用いることにより、液晶シャッターに比べ、安価な構成とすることができる。   In addition, according to biological information measuring apparatus 400 according to the present embodiment, by using rotating plate 302 having a plurality of openings 304, a configuration that is less expensive than a liquid crystal shutter can be achieved.

なお、本実施の形態では、開口304の直径を、照射される赤外光のビームの直径の五分の一に設定したが、これに限定されない。開口304の直径が照射される赤外光のビームの直径より小さく、かつそれぞれの開口304を通過した赤外光の照射領域が他の開口304を通過した赤外光の照射領域と重なる部分が生じないように複数の開口304が設けてあればよい。また、本実施の形態においては、開口304の形状を円としたが、これに限定されない。開口304の形状は、四角形や五角形などの多角形であってもよい。   In the present embodiment, the diameter of the opening 304 is set to one fifth of the diameter of the irradiated infrared light beam, but the present invention is not limited to this. There is a portion where the diameter of the opening 304 is smaller than the diameter of the irradiated infrared light beam, and the infrared light irradiation area that has passed through each opening 304 overlaps the infrared light irradiation area that has passed through the other opening 304. A plurality of openings 304 may be provided so as not to occur. Further, in the present embodiment, the shape of the opening 304 is a circle, but is not limited thereto. The shape of the opening 304 may be a polygon such as a quadrangle or a pentagon.

また、本実施の形態においては、回転板302の形状を円としたがこれに限定されない。回転板302の形状は半円、扇形等であってもよい。   In the present embodiment, the shape of the rotating plate 302 is a circle, but is not limited to this. The shape of the rotating plate 302 may be a semicircle, a sector, or the like.

また、本実施の形態において、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304が赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上に来たときのみ、赤外連続光源159から赤外光が出射するように赤外連続光源159の動作が制御されるようにしたがこれに限定されない。これに代えて、赤外連続光源159からは常に赤外光が出射されるようにして、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応していない開口304が赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上に来たときには、チョッパー118により赤外光が遮断されるように、マイクロコンピュータ110がチョッパー118を制御するようにしてもよい。また、赤外連続光源159と第3のハーフミラー145との間、好ましくは赤外光レンズ160と第3のハーフミラー145との間に第2のシャッターを設け、赤外連続光源159からは常に赤外光が出射されるようにして、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応していない開口304が赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上に来たときには、第2のシャッターにより赤外光が遮断されるように、マイクロコンピュータ110が第2のシャッターを制御するようにしてもよい。なお、チョッパー118または第2のシャッターを用いて赤外光を遮断するようにした場合、回転板302に開口を持たない照射位置を設けなくてもよい。   Further, in the present embodiment, the infrared continuous light source 159 is only provided when the opening 304 corresponding to the position of the pixel imaging the eardrum 202 is on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159. Although the operation of the infrared continuous light source 159 is controlled so that infrared light is emitted from the light source, the present invention is not limited to this. Instead, the infrared continuous light source 159 always emits infrared light, and an aperture 304 that does not correspond to the position of the pixel that images the eardrum 202 is emitted from the infrared continuous light source 159. The microcomputer 110 may control the chopper 118 so that the infrared light is blocked by the chopper 118 when it comes on the optical path of the infrared light. Further, a second shutter is provided between the infrared continuous light source 159 and the third half mirror 145, preferably between the infrared lens 160 and the third half mirror 145. When the opening 304 that does not correspond to the position of the pixel that images the eardrum 202 comes on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 so that infrared light is always emitted, The microcomputer 110 may control the second shutter so that infrared light is blocked by the second shutter. Note that when infrared light is blocked using the chopper 118 or the second shutter, it is not necessary to provide an irradiation position with no opening on the rotating plate 302.

また、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304にのみ赤外光が照射されるように装置を制御することにより、鼓膜202にのみ赤外光が照射されるようにしたがこれに限定されない。これに代えて、赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上にある開口304が、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304であるか否かに関わらず、赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上にある開口304に赤外光が照射されるようにして、鼓膜202以外の生体組織にも赤外光が照射されるようにしてもよい。この場合、マイクロコンピュータ110は、A/Dコンバータ138から出力されるデジタル信号を、赤外連続光源159から出射される赤外光の光路上にある開口304が、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304であるときに出力された信号であるかまたは鼓膜202を撮像している画素の位置に対応しない開口304であるときに出力された信号であるかの情報と関連付けてメモリ112に格納する。生体成分の濃度を求める際には、マイクロコンピュータ110は、メモリ112に格納されたデジタル信号の中から、鼓膜202を撮像している画素の位置に対応する開口304であるときに出力された信号のみを抽出し、メモリ112に格納されたデジタル信号と生体成分の濃度との相関を示す相関データを参照して、抽出されたデジタル信号を生体成分の濃度に換算する。このようにすることにより、鼓膜202に赤外光が照射されているときに検出された電気信号のみを用いて生体成分の濃度を求めることができるので、外耳道204の影響を取り除くことができ、高精度の測定をすることができる。   In addition, by controlling the apparatus so that infrared light is irradiated only to the opening 304 corresponding to the position of the pixel that images the eardrum 202, only the eardrum 202 is irradiated with infrared light. It is not limited to this. Instead, regardless of whether or not the aperture 304 on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 is the aperture 304 corresponding to the position of the pixel imaging the eardrum 202, Infrared light is irradiated to the opening 304 on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 so that the living tissue other than the eardrum 202 is also irradiated with infrared light. Good. In this case, the microcomputer 110 outputs a digital signal output from the A / D converter 138 to a pixel in which the opening 304 on the optical path of the infrared light emitted from the infrared continuous light source 159 images the eardrum 202. The signal is output when the aperture 304 corresponds to the position of the aperture or the signal output when the aperture 304 does not correspond to the position of the pixel imaging the eardrum 202. Store in the memory 112. When obtaining the concentration of the biological component, the microcomputer 110 outputs a signal output when the opening 304 corresponds to the position of the pixel that is imaging the eardrum 202 from the digital signal stored in the memory 112. The extracted digital signal is converted into the concentration of the biological component with reference to correlation data indicating the correlation between the digital signal stored in the memory 112 and the concentration of the biological component. By doing so, since the concentration of the biological component can be obtained using only the electrical signal detected when the eardrum 202 is irradiated with infrared light, the influence of the ear canal 204 can be removed, High-precision measurement can be performed.

なお、以上の実施の形態では、赤外連続光源159を用いたが、これに代えて赤外パルス光源を用いてもよい。赤外パルス光源を用いた場合、高周波数の赤外光信号に変換するためのチョッパー118を用いなくてもよい。赤外パルス光源を用いてチョッパー118を用いない場合、前置増幅器130によって増幅された電気信号は、帯域フィルタ132によって赤外パルス光源の繰り返し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。また、帯域フィルタ132によって濾過された電気信号は、同期復調器134によって赤外パルス光源の繰り返し周波数と同期させ、積分することにより、DC信号に復調されるようにすればよい。   Although the infrared continuous light source 159 is used in the above embodiment, an infrared pulse light source may be used instead. When an infrared pulse light source is used, it is not necessary to use the chopper 118 for converting into a high-frequency infrared light signal. When the chopper 118 is not used with the infrared pulse light source, the electric signal amplified by the preamplifier 130 is removed by the band filter 132 from signals other than the frequency band centered on the repetition frequency of the infrared pulse light source. . The electrical signal filtered by the band filter 132 may be demodulated into a DC signal by synchronizing and integrating with the repetition frequency of the infrared pulse light source by the synchronous demodulator 134.

また、以上の実施の形態では、様々な波長を放射する赤外光源を利用した例について説明したが、これに代えて、例えば、赤外LED、赤外レーザー、量子カスケードレーザー等の特定波長の光を放射できる赤外光源を利用してもよい。特定波長の光を放射できる赤外光源を用いる場合には赤外光を分光しなくてもよいため、光学フィルタホイール106を用いなくてもよい。   Moreover, although the above embodiment demonstrated the example using the infrared light source which radiates | emits various wavelengths, it replaced with this, for example of specific wavelength, such as infrared LED, an infrared laser, a quantum cascade laser, etc. An infrared light source capable of emitting light may be used. When an infrared light source that can emit light of a specific wavelength is used, the optical filter wheel 106 may not be used because infrared light does not have to be dispersed.

本発明は、非侵襲的な生体情報の測定、例えば、血液を採取することなくグルコ−ス濃度などの生体成分の濃度等を測定する際に有用である。   The present invention is useful for noninvasive measurement of biological information, for example, measuring the concentration of biological components such as glucose concentration without collecting blood.

本発明の一実施の形態における生体情報測定装置の外観を示す斜視図The perspective view which shows the external appearance of the biological information measuring device in one embodiment of this invention 同生体情報測定装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the biometric information measuring device 同生体情報測定装置における光学ホイールを示す斜視図The perspective view which shows the optical wheel in the biological information measuring device 同生体情報測定装置を用いて耳孔内を観察したときの画像を示すイメージ図The image figure which shows the image when the inside of the ear canal is observed using the biometric information measuring device 本発明の他の実施の形態における生体情報測定装置の構成を示す図The figure which shows the structure of the biometric information measuring apparatus in other embodiment of this invention. 図5における矢印Xの方向から見た回転板の正面図The front view of the rotating plate seen from the direction of arrow X in FIG. 生体情報測定装置における回転板、赤外連続光源、赤外光レンズ及びチョッパーの配置を示す図The figure which shows arrangement | positioning of the rotating plate in a biological information measuring device, an infrared continuous light source, an infrared-light lens, and a chopper.

符号の説明Explanation of symbols

100,400 生体情報測定装置
101 電源スイッチ
102 筐体
103 測定開始スイッチ
104 耳孔挿入部
105 導光部
106 光学フィルタホイール
108 赤外光検出器
110 マイクロコンピュータ
112 メモリ
114 ディスプレイ
116 電源
118 チョッパー
120 液晶シャッター
122 第1の光学フィルタ
123 リング
124 第2の光学フィルタ
125 シャフト
126 検出領域
130 前置増幅器
132 帯域フィルタ
134 同期復調器
136 ローパスフィルタ
138 A/Dコンバータ
140 撮像用光源
142 第1のハーフミラー
144 第2のハーフミラー
145 第3のハーフミラー
146 集光レンズ
148 撮像素子
150 アクチュエータ
152 レンズ枠
154 位置センサ
156 タイマー
158 ブザー
159 赤外連続光源
160 赤外光レンズ
200 耳孔
202 鼓膜
204 外耳道
302 回転板
303 照射位置
304 開口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100,400 Biological information measuring device 101 Power switch 102 Case 103 Measurement start switch 104 Ear hole insertion part 105 Light guide part 106 Optical filter wheel 108 Infrared light detector 110 Microcomputer 112 Memory 114 Display 116 Power supply 118 Chopper 120 Liquid crystal shutter 122 First optical filter 123 Ring 124 Second optical filter 125 Shaft 126 Detection region 130 Preamplifier 132 Band filter 134 Synchronous demodulator 136 Low pass filter 138 A / D converter 140 Imaging light source 142 First half mirror 144 Second Half mirror 145 Third half mirror 146 Condensing lens 148 Image sensor 150 Actuator 152 Lens frame 154 Position sensor 156 Timer 1 8 buzzer 159 infrared continuous light source 160 infrared lens 200 ear canal 202 tympanic membrane 204 ear canal 302 rotating plate 303 irradiated position 304 aperture

Claims (3)

耳孔内に向けて照射される赤外光を出射する赤外光源、
前記赤外光を前記耳孔内に導く導光部、
前記導光部の視野のうち、鼓膜を捉えている領域を認識する視野認識手段、
前記赤外光の光路を横切る位置に配置され、前記赤外光が通過する領域を制御するシャッター、
前記耳孔内において反射された前記赤外光の反射光を検出する赤外光検出器、及び
前記反射光のうち、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生体情報測定装置。
An infrared light source that emits infrared light irradiated into the ear canal,
A light guide for guiding the infrared light into the ear canal;
Visual field recognition means for recognizing a region capturing the eardrum among the visual field of the light guide unit,
A shutter that is disposed at a position crossing the optical path of the infrared light and controls a region through which the infrared light passes;
An infrared light detector for detecting reflected light of the infrared light reflected in the ear canal; and of the reflected light, an output of the infrared light detector caused by the reflected light reflected by the eardrum. A biological information measuring device including a biological information calculation unit that calculates biological information by using.
前記シャッターを通過する前記赤外光が平行光束である、請求項1記載の生体情報測定装置。 The biological information measuring apparatus according to claim 1, wherein the infrared light passing through the shutter is a parallel light flux. 前記生体情報演算部は、前記導光部の前記視野において前記鼓膜を捉えている領域が占める割合を算出し、前記割合を用いて前記生体情報を補正する、請求項1または2に記載の生体情報測定装置。 The living body information according to claim 1, wherein the biological information calculation unit calculates a ratio of a region capturing the eardrum in the visual field of the light guide unit, and corrects the biological information using the ratio. Information measuring device.
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Cited By (6)

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