JP2010121961A - 血中成分濃度測定装置および移動体用始動制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より高精度に血中成分濃度を測定できるようにする。
【解決手段】検出部２０ａ、２０ｂに押し当てられた生体の一部位における脈波を計測して血中成分濃度を測定する血中成分濃度測定装置において、検出部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定し（Ｓ１００）、検出部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、脈波の計測を行う（Ｓ１０２）。
【選択図】図８

Description

本発明は、検出部に押し当てられた生体の一部位における血中成分濃度を光学的手法を用いて計測する血中成分濃度測定装置および運転者の始動スイッチに対する操作に応じて移動体の動力源の始動制御を行う移動体用始動制御装置に関するものである。

従来、血中成分の濃度を非侵襲で測定しようとする技術が開示されている。例えば、特許文献１には、以下の技術が開示されている。波長７８０〜１３００ｎｍから選択される少なくとも１つの波長の近赤外光を人体に入射させ、その透過光の強度を測定する。そして、透過光の強度に基づいて人体内のグルコース濃度を求める。
特開平５−１７６９１７号公報

しかしながら、上記の従来技術では、測定時において、測定する部位を押さえつける程度が変わると測定値が変動してしまい、高精度な測定ができないという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みたもので、より高精度に血中成分濃度を測定できるようにすることを第１の目的とする。

また、自動車等の運転者の血中アルコール濃度を測定し、血中アルコール濃度が基準値未満か否かの判定に基づいて自動車等の始動制御を行う装置が考えられる。

このような装置においても、血中アルコール濃度の測定時において、測定する部位を押さえつける程度が変わると測定値が変動してしまい、高精度な測定ができないという問題があった。

本発明は上記問題に鑑みたもので、より高精度に運転者の血中アルコール濃度を測定できるようにすることを第２の目的とする。

上記第１の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、生体の血中成分濃度を光学的手法を用いて計測するための光学窓を有する検出部を備え、当該検出部に押し当てられた生体の一部位において血中成分濃度を測定する血中成分濃度測定装置であって、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定する荷重判定手段と、荷重判定手段により、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、血中成分濃度の計測を行う計測手段と、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定し、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、血中成分濃度の計測が行われるので、より高精度に血中成分濃度を測定することができる。

また、請求項２に記載の発明は、計測手段は、光学窓を介して生体の一部位に向けて光を照射する照射手段と、照射手段により照射され、光学窓を介して生体の一部位において反射した光および生体の一部位を透過した光を受光する受光手段と、を備え、受光手段により受光した光の強度における脈波に起因する変動を計測して血中成分濃度の計測を行うことを特徴としている。

このように、光学窓を介して生体の一部位に向けて光を照射し、光学窓を介して生体の一部位において反射した光および生体の一部位を透過した光を受光して、この受光した光の強度における脈波に起因する変動を計測して血中成分濃度の計測を行うことができる。

また、請求項３に記載の発明は、照射手段は、波長の異なる複数種類の光を照射可能であるとともに、受光手段は、複数種類の光を受光可能であり、計測手段は、複数種類の光のそれぞれについて、波高を算出し、異なる種類の光に対応する波高の比に基づいて血中成分濃度の計測を行うことを特徴としている。

このような構成によれば、波長の異なる複数種類の光のそれぞれについて、波高を算出し、異なる種類の光に対応する波高の比に基づいて血中成分濃度の計測が行われるので、被験者の血圧、呼吸等の変動による影響を少なくすることが可能である。

また、請求項４に記載の発明は、荷重判定手段が、第１の基準値を１００グラムとし、第２の基準値を２００グラムとして、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満か否かを判定することを特徴としている。

このように、第１の基準値を１００グラムとし、第２の基準値を２００グラムとして、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、血中成分濃度の計測を行うのが好ましい。

また、荷重判定手段としては、請求項５に記載の発明のように、検出部への荷重が第１の基準値以上になるとオンまたはオフする第１のスイッチと、検出部への荷重が第２の基準値以上になるとオンまたはオフする第２のスイッチと、を有し、第１、第２のスイッチの状態に基づいて検出部への荷重が、第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満か否かを判定する構成とすることができる。

また、請求項６に記載の発明のように、第１、第２のスイッチを、それぞれ切り替え時にクリック感を発生するものとすることにより、被験者はそのクリック感から検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満となっているか否かを容易に認識することが可能である。

また、請求項７に記載の発明のように、脈波の波形が良好か否かを判定し、脈波の波形が良好でないと判定された場合、脈波の計測が不良であることを被験者に報知することができ、請求項８に記載の発明のように、脈波の波形が良好であると判定された場合、脈波の計測が良好であることを被験者に報知することもできる。

また、請求項９に記載の発明は、測定手段による脈波の計測が終了し、かつ、検出部への荷重が第２の基準値以上であると判定された場合、血中成分濃度の計測のための処理を終了する測定終了手段と、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、脈波の計測が終了し、かつ、検出部への荷重が第２の基準値以上であると判定された場合、血中成分濃度の計測のための処理が終了するので、被験者は、脈波の計測が終了した後、検出部への荷重が第２の基準値以上となるように検出部を強く押すだけで血中成分濃度の計測のための処理を終了させることができる。

また、上記第２の目的を達成するため、請求項１０に記載の発明は、運転者の始動スイッチに対する操作に応じて移動体の動力源の始動制御を行う移動体用始動制御装置であって、運転者の血中アルコール濃度を光学的手法を用いて計測するための光学窓を有する検出部と、検出部への荷重が、第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定する荷重判定手段と、荷重判定手段により、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、血中アルコール濃度を計測する計測手段と、計測手段により計測された血中アルコール濃度が基準値未満か否かの判定に基づいて移動体の動力源の始動可否を判定する始動可否判定手段と、を備え、始動可否判定手段により移動体の動力源の始動が許可された場合、検出部への操作を始動スイッチに対する操作として移動体の動力源の始動制御を行う始動制御手段と、を備えたことを特徴としている。

このような構成によれば、検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で血中アルコール濃度の計測が行われるので、より高精度に運転者の血中アルコール濃度を計測することができる。

また、請求項１１に記載の発明は、始動制御手段が、始動可否判定手段により移動体の動力源の始動が許可され、かつ、検出部への荷重が第２の基準値以上であることを判定した場合、検出部への操作を始動スイッチに対する操作として移動体の動力源の始動制御を行うことを特徴としている。

このような構成によれば、移動体の動力源の始動が許可され、かつ、検出部への荷重が第２の基準値以上であることを判定した場合、検出部への操作を始動スイッチに対する操作として移動体の動力源の始動制御が行われる。すなわち、運転者は、血中アルコール濃度が基準値未満であると判定された場合、更に、検出部への荷重が第２の基準値以上となるように検出部を強く押すだけで、移動体の動力源を始動させることが可能である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る血中成分濃度測定装置の構成を図１に示す。本血中成分濃度測定装置は、光学検出部２、操作入力装置３、表示装置４および制御部５を備えている。

光学検出部２は、生体の一部位における脈波を光学的手法で計測する部材である。本実施形態における光学検出部２は、発光素子群２１および受光素子２２を有し、これらの発光素子群２１および受光素子２２を用いて、人体の指先における脈波を光学的手法で計測する。

操作入力装置３は、各種スイッチ、マウス等の操作部を有し、ユーザの操作部の操作に応じた信号を制御部５に出力する装置である。表示装置４は、液晶等のディスプレイおよび各種表示ランプを有し、制御部５より入力された映像信号に応じた映像をディスプレイに表示させるとともに制御部５より入力される信号に応じて各種表示ランプを点灯させる装置である。また、表示装置４は、スピーカを有し、制御部５より入力された音声信号に応じた音声をスピーカから出力させるようになっている。

制御部５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ、Ｉ／Ｏ等を備えたコンピュータとして構成されており、ＣＰＵは、ＲＯＭに記録されたプログラムに従って各種処理を実施する。本実施形態における制御部５は、光学検出部２を用いて人体の指先における脈波を光学的手法で計測するとともに、この脈波を計測して血中成分濃度を計測する血中成分濃度計測処理を実施する。

次に、光学検出部２について、図２〜図５を用いて説明する。図２は、この光学検出部２の外観を示す斜視図である。図３は、この光学検出部２に被験者の指が載せられた状態を示す図である。図４は、光学検出部２を上方（すなわち、指を置くための部分がある側）から見た平面図である。図５は、図４中のＡ−Ａ断面図である。

図２、図４に示すように、光学検出部２は、筐体２０および底部２０ｃを有している。筐体２０の上面には、被験者の指５０を置くための窪み部２０ａ、２０ｂが形成されている。この窪み部に被験者の指５０が置かれると、図３に示すように、指５０が窪み部の窪み形状によって支えられることで、指５０の左右方向への移動が抑制される。

この窪み部は、置かれた指５０の根本側部分に対面する根本側指置きガイド２０ａと、置かれた指５０の指先（検出部位の一例に相当する）の腹の部分に対面する光学窓２０ｂと、を備えている。光学窓２０ｂは、透光性を有するガラス、樹脂等の部材である。根本側指置きガイド２０ａを含む筐体２０の他の部分、および底部２０ｃは、透光性を有さない（あるいは、光学窓２０ｂよりも光の透過率が低い）樹脂等から成る。

図５に示すように、底部２０ｃの表面側（図中上側）には、中央部を囲うように側壁２０ｅが形成されている。そして、この側壁２０ｅに囲まれた底部２０ｃの中央部に検出回路（図示せず）を収納したケース２３が配置されており、このケース２３の上面に発光素子群２１および受光素子２２を搭載した基板２４が配置されている。なお、発光素子群２１と受光素子２２が光学窓２０ｂの直下に位置するように基板２４がケース２３上に固定される。したがって、指５０が窪み部に置かれた状態において、指５０の指先の腹と、発光素子群２１、受光素子２２は、光学窓２０ｂを挟んで対面する。

発光素子群２１は、複数の発光素子（例えばＬＥＤ）から成り、各発光素子は、制御部５からの制御に応じて、第１の波長（例えば８７０ｎｍ）の単色光および第２の波長（例えば１３００ｎｍ）の単色光を指５０の指先に向けて照射する。

受光素子２２は、フォトダイオード等から成る。受光素子２２は、発光素子群２１から指５０の指先に光が照射され、その光が指先内部を通って受光素子２２の方向に出て来たときに、その光の光量を検出する。そして、検出した光量が多いほど大きい電圧出力（すなわち出力信号）を、制御部５に印加する。

被験者の指先に発光素子群２１からの光が当てられると、光はその検出部位の内部を通る細動脈にあたって、当該細動脈を流れる血液成分（例えば、ヘモグロビン、血中アルコール、血中アルコール濃度に起因して濃度が変化する他の血中成分等）に吸収され、残りの光が生体組織で反射して散乱し、その一部を受光素子２２が受光することになる。このとき、細動脈の脈動により細動脈にある血液成分の量が波のように変化するので、血液成分に吸収される光の量も同様に心拍に応じて変化する。その結果、受光素子２２からの出力信号の値（具体的には電圧値）が細動脈の脈動に応じて変化する。したがって、受光素子２２は、指先における脈波を光学的方法で計測し、計測結果に応じて変化する信号を制御部５に出力する。

また、底部２０ｃと筐体２０との間には、ステー２５が配置されている。このステー２５の下面には、複数のバネガイド２６が形成されており、このバネガイド２６に挟持されるように、底部２０ｃとステー２５の間に複数のバネ２７が配置されている。同様に、筐体２０の下面には、複数のバネガイド２６が形成されており、このバネガイド２６に挟持されるように、底部２０ｃと筐体２０の間に複数のバネ２７が配置されている。

被験者が指５０を筐体２０の窪み部に押し当てると、各バネ２７が変形して筐体２０が下方向に移動するようになっている。

また、筐体２０の下面とステー２５の上面の対向する位置に可動接点２８ａ、２８ｂが配置されており、これらの可動接点２８ａ、２８ｂによりスイッチ２８が構成されている。同様に、ステー２５の下面と底部２０ｃの上面の対向する位置に可動接点２９ａ、２９ｂが配置されており、これらの可動接点２９ａ、２９ｂによりスイッチ２９が構成されている。

本実施形態において、筐体２０とステー２５の間に設けられたバネ２７と、ステー２５と底部２０ｃの間に設けられたバネ２７は、異なる弾性を有している。具体的には、筐体２０とステー２５の間に設けられたバネ２７は、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上になったときにスイッチ２８がオンするような弾性力をスイッチ２８に付与し、ステー２５と底部２０ｃの間に設けられたバネ２７は、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値よりも大きな第２の基準値以上になったときにスイッチ２９がオンするような弾性力をスイッチ２９に付与するようになっている。このような構成により、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上になるとスイッチ２８がオフからオンに変化し、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値よりも大きな第２の基準値以上になったときにスイッチ２９がオフからオンに変化する。本光学検出部２におけるスイッチ機構は、このような２段プッシュスイッチ構造となっている。

ところで、脈波を計測する際に、窪み部２０ａ、２０ｂに指５０を押し当てる力が弱過ぎると、受光素子２１で受光される光の強度が弱くなり、脈波を正確に測定することができない。反対に、窪み部２０ａ、２０ｂに指５０を押し当てる力が強過ぎると、血管がつぶれてしまい脈波を正確に測定することができないといった問題がある。

本血中成分濃度測定装置は、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重を一定の範囲内として脈波を計測して血中成分濃度を計測するため、筐体２０の窪み部（指置きガイド２０ａおよび光学窓２０ｂ）にかかる荷重が第１の基準値以上で、かつ、第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満であると判定された状態で、脈波の計測を行う。

ここで、第１、第２の基準値をどの程度に設定するかが問題となる。以下、図６、図７を参照して、第１、第２の基準値をどの程度に設定するかについて説明する。

図６に、ある被験者の検出部位に８７０ｎｍの波長の光を照射しながら窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重を変化させた場合の脈波の脈波の波高と、同じ時期に同じ被験者の同じ検出部位に１３００ｎｍの波長の光を照射しながら窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重を変化させた場合の脈波の波高を示す。

この図に示すように、同じ被験者であっても、脈波の波高は計測に用いる光の波長や窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重によって大きく変化する。また、脈波の波高は、被験者の血圧、呼吸等の生理現象の変化に応じて時間的にも大きく変化する。なお、脈波の波高とは、脈波信号中の一拍の波の極小値から極大値までの変化量をいう。

しかし、発明者の実験によれば、同じ被験者の同時期（より具体的には、同じ脈拍の時期）における２つの波長の光による脈波信号の波高の比は、被験者の血圧、呼吸等によらず一定となる場合がある。本実施形態では、２つの波長の光による脈波信号の波高比を血中成分濃度の指標とすることで、被験者の血圧、呼吸等の変動による影響を吸収するようにしている。

そして、更に、発明者の実験によれば、特定の血中成分濃度に波高が敏感に変動する光の波長もあれば、特定の血中成分濃度にあまり影響を受けない光の波長もある。例えば、血中アルコール濃度に敏感に反応する光の波長と、血中アルコール濃度に敏感に反応しない光の波長がある。

本血中成分濃度測定装置は、このような特性を利用して、２つの波長の光による脈波信号の波高比から血中成分濃度の計測を行うようにしている。

図７に、図６に示した２つの波長の光を用いて計測した脈波の波高から求めた波高比（８７０ｎｍ／１３００ｎｍ）の特性を示す。図に示すように、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が１００グラム〜２００グラムの近傍区間における波高比は安定しているが、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が１００グラム〜２００グラムの近傍以外の区間における波高比は不安定となる。このため、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が１００グラム以上、２００グラム未満の範囲となるようにして、脈波を計測して血中成分濃度を計測するのが好ましい。

図８に、本実施形態に係る制御部５のフローチャートを示す。ユーザ操作に応じて操作入力装置３より血中成分濃度計測処理の開始を指示する信号が入力されると、制御部５は、図８に示す処理を開始する。

まず、計測開始に必要な圧力範囲であるか否かを判定する（Ｓ１００）。具体的には、被験者が適度の強さで窪み部２０ａ、２０ｂに指５０を押し当てて、スイッチ２８がオン、スイッチ２９がオフとなっているか否かに基づいて、計測開始に必要な圧力範囲であるか否かを判定する。すなわち、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満となっているかを判定する。

ここで、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が小さく、第１の基準値未満となっている場合、あるいは、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が大きく、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第２の基準値以上となっている場合、Ｓ１００の判定はＮＯとなり、Ｓ１００の判定を繰り返す。

ここで、図示してないが、光学窓への荷重が第１の基準値未満となっている場合には、「もう少し指を強く押し当てて下さい」といったメッセージをアナウンスし、光学窓への荷重が第２の基準値以上となっている場合には、「もう少し指を弱く押し当てて下さい」といったメッセージをアナウンスする。

そして、被験者が窪み部２０ａ、２０ｂへ指５０を適度な強さで押し当てて、スイッチ２８がオン、スイッチ２９がオフとなると、Ｓ１００の判定はＹＥＳとなり、次に、脈波の計測を実施する（Ｓ１０２）。具体的には、あらかじめ定められた計測期間（例えば、５秒）の間、第１の波長による脈波測定と、第２の波長による脈波測定を交互に繰り返す。各波長による１回の脈波測定の期間は、計測期間よりも充分短く（例えば、１／１０以下）、かつ、通常の人間の１回の脈拍の期間よりも充分短い（例えば、１／１０以下の）期間（例えば５０ミリ秒）とする。このようにすることで、同じ脈拍のタイミングにおいて、ほぼ同時に２つの波長の光で脈波を計測することができる。

次に、計測した波形が良好か否かを判定する（Ｓ１０４）。具体的には、第１、第２の各波長の光について時系列的に記録した脈波信号に基づいて、各脈波信号中の個々の波（１回の脈拍に相当する）について波高および脈拍間隔を算出し、算出した複数の脈波間隔を時系列に沿った順で記録する。そして、各脈波信号の最大値と最小値との差を波高とし、各脈波信号における隣り合う波のピーク間の時間間隔を脈拍間隔として特定し、特定した波高および脈拍間隔が予め定められた人間の脈拍間隔として適切な範囲か否かを判定する。

ここで、波高および脈拍間隔が人間の脈拍間隔として適切な範囲内にない場合、Ｓ１０４の判定はＮＯとなり、計測不良を示す赤色表示ランプを点灯させるとともに計測不良を示すメッセージをスピーカより音声出力させ（Ｓ１０６）、Ｓ１００へ戻る。

また、波高および脈拍間隔が人間の脈拍間隔として適切な範囲内にある場合には、Ｓ１０４の判定はＹＥＳとなり、次に、計測良好を示す青色表示ランプを点灯させるとともに計測良好を示すメッセージをスピーカより音声出力させる（Ｓ１０８）。

次に、血中成分濃度の算出を行う（Ｓ１１０）。具体的には、Ｓ１０２にて算出した２つの波長の光による脈波信号の波高について、同拍の波高比を算出し、この波高比から血液成分（例えば、ヘモグロビン、血中アルコール、血中アルコール濃度に起因して濃度が変化する他の血中成分等）の濃度を算出する。

そして、Ｓ１１０にて算出した血液成分濃度の表示を行う（Ｓ１１２）。すなわち、Ｓ１１０にて算出された波高比を血中成分濃度の指標として表示装置４のディスプレイに表示させる。

次に、スイッチ２８、２９の状態から計測を終了するか否かを判定する（Ｓ１１４）。具体的には、スイッチ２８、２９が共にオンとなっているか否かに基づいて、計測を終了するか否かを判定する。

スイッチ２８、２９が共にオンしていない場合、Ｓ１１４の判定はＮＯとなり、Ｓ１１４へ戻る。また、被験者が窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第２の基準値以上となるように、窪み部２０ａ、２０ｂへ指５０を強く押し当てて、スイッチ２８、２９が共にオンすると、Ｓ１１４の判定はＹＥＳとなり、光学検出部２を用いた脈波の計測や血液成分濃度の表示等、血中成分濃度の計測のための処理を終了し、計測良好ランプを消灯させ（Ｓ１１８）、本処理を終了する。

上記した構成によれば、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定し、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、脈波の計測が行われるので、より高精度に血中成分濃度を測定することができる。

なお、第１の基準値を１００グラムとし、第２の基準値を２００グラムとして、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で、脈波の計測を行うのが好ましい。

また、上記したように、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重の判定は、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第１の基準値以上になるとオンするスイッチ２８と、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第２の基準値以上になるとオンするスイッチ２９と、を有し、第１、第２のスイッチの状態に基づいて判定することができる。

また、脈波の波形が良好か否かを判定し、脈波の波形が良好でないと判定された場合、脈波の計測が不良であることを被験者に報知することができ、脈波の波形が良好であると判定された場合、脈波の計測が良好であることを被験者に報知することもできる。

また、脈波の計測が終了し、かつ、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第２の基準値以上であると判定された場合、血中成分濃度の計測のための処理が終了するので、被験者は、脈波の計測が終了した後、窪み部２０ａ、２０ｂへの荷重が第２の基準値以上となるように検出部を強く押すだけで血中成分濃度の計測のための処理を終了させることができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る移動体用始動制御装置の構成を図９に示す。本移動体用始動制御装置は、自動車に搭載され、運転者が所有する電子キーの照合を行うとともに、自動車のエンジンを始動するための始動スイッチとブレーキ操作の組合せにより、電源ポジションの切り替えや自動車のエンジンの始動制御を行うものである。本移動体用始動制御装置は、運転者の脈波を光学的手法を用いて計測して血中アルコール濃度を計測し、血中アルコール濃度が基準値未満か否かに基づいて飲酒状態か否かを判定し、飲酒状態でないと判定した場合に自動車のエンジンの始動制御を行う機能を備えている。なお、上記第１実施形態と同一部分については同一符号を付して説明を省略す、以下、異なる部分を中心に説明する。

本移動体用始動制御装置は、光学検出部２、表示装置４および制御部５を備えている。表示装置４は、運転許可を示す許可ランプと運転禁止を示す禁止ランプ（いずれも図示せず）により構成されている。これらの各ランプは、メータ内等に配置され、制御部５から入力される信号に応じて点灯または消灯する。また、本実施形態における制御部５には、車両のブレーキの状態を示すブレーキ信号が入力されるようになっている。

次に、本実施形態における光学検出部２について、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、この光学検出部２を正面から見た図である。図１１は、この光学検出部２に運転者の指５０が載せられた状態を示す図である。図１２は、図１０中のＡ−Ａ断面図である。

図１０に示すように、本実施形態における光学検出部２は、筐体２０と操作部２０ｄを備えている。また、図１１に示すように、操作部２０ｄには、運転者の指５０の脈波を光学的手法を用いて計測するための光学窓２０ｂが設けられている。本実施形態における操作部２０ｄは、血中アルコール濃度を計測するための検出部と自動車のエンジンの始動を指示するための始動スイッチとしての機能を兼ね備えている。したがって、光学検出部２は、運転席周辺、例えば、インストルメントパネルに設けられるのが好ましい。なお、光学窓２０ｂは、透光性を有するガラス、樹脂等の部材である。また、筐体２０は、透光性を有さない樹脂等から成る。

図１１に示すように、運転者が始動スイッチを操作しようと予め定められた強さで円形状の操作部２０ｄを指５０で押すと、光学窓２０ｂを介して発光素子群２１より２つの波長の光が照射され、脈波の計測が行われ、計測結果から運転者の血中アルコール濃度の計測が行われるようになっている。

図１２に示すように、筐体２０内には、検出回路（図示せず）を収納したケース２３が配置されており、このケース２３の上面に発光素子群２１および受光素子２２を搭載した基板２４が配置されている。なお、発光素子群２１と受光素子２２が光学窓２０ｂの直下に位置するように基板２４がケース２３上に固定される。したがって、指５０が窪み部に置かれた状態において、指５０の指先の腹と、発光素子群２１、受光素子２２は、光学窓２０ｂを挟んで対面する。

また、筐体２０の底面と操作部２０ｄとの間には、ステー２５が配置されている。このステー２５の下面には、複数のバネガイド２６が形成されており、このバネガイド２６に支持されるように、筐体２０の底面とステー２５の間に複数のバネ２７が配置されている。同様に、操作部２０ｄの下面には、複数のバネガイド２６が形成されており、このバネガイド２６に支持されるように、操作部２０ｄと筐体２０の底面との間に複数のバネ２７が配置されている。

被験者が指５０を操作部２０ｄに押し当てると、各バネ２７が変形して操作部２０ｄが下方向に移動するようになっている。

また、操作部２０ｄの下面とステー２５の上面の対向する位置に可動接点２８ａ、２８ｂが配置されており、これらの可動接点２８ａ、２８ｂによりスイッチ２８が構成されている。同様に、ステー２５の下面と筐体２０の底面の対向する位置に可動接点２９ａ、２９ｂが配置されており、これらの可動接点２９ａ、２９ｂによりスイッチ２９が構成されている。

本実施形態において、操作部２０ｄとステー２５の間に設けられたバネ２７と、ステー２５と筐体２０の底面との間に設けられたバネ２７は、異なる特性を有している。具体的には、操作部２０ｄとステー２５の間に設けられたバネ２７は、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値以上になったときにスイッチ２８がオンするような弾性力をスイッチ２８に付与し、ステー２５と筐体２０の底面との間に設けられたバネ２７は、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値よりも大きな第２の基準値以上になったときにスイッチ２９がオンするような弾性力をスイッチ２９に付与するようになっている。このような構成により、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値以上になるとスイッチ２８がオフからオンに変化し、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値よりも大きな第２の基準値以上になったときにスイッチ２９がオフからオンに変化する。本光学検出部２におけるスイッチ機構は、このような２段プッシュスイッチ構造となっている。

本移動体用始動制御装置は、操作部２０ｄへの荷重を一定の範囲内として脈波を計測して血中アルコール濃度を計測するため、操作部２０ｄにかかる荷重が第１の基準値以上で、かつ、第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満であると判定された状態で、脈波の計測を行う。

ところで、本移動体用始動制御装置は、運転者が所有する電子キーの照合を行うとともに、エンジンを始動するための始動スイッチとブレーキ操作の組合せにより、電源ポジションの切り替えや自動車のエンジンの始動制御を行う。

ここで、始動スイッチが操作された時の基本動作について説明する。まず、エンジンが停止した状態で、ブレーキが踏み込まれていない状態で、運転者により始動スイッチが操作されると、始動スイッチが操作される度に、オフ→ＡＣＣ→ＩＧオン→オフといったように電源ポジションを変更する。このとき、エンジンはスタートしない。

また、ブレーキが踏み込まれた状態で、始動スイッチが操作されると、エンジンを始動させ、電源ポジションをＩＧオンにする。

また、エンジンが始動した状態で、運転者により始動スイッチが操作されると、ブレーキの踏み込みの有無にかかわらず、エンジンを停止させ、電源ポジションをオフにする。

本移動体用始動制御装置は、このようにエンジンを始動するための始動スイッチとブレーキ操作の組合せにより、電源ポジションの切り替えや自動車のエンジンの始動制御を行う。また、本移動体用始動制御装置は、運転者の脈波を光学的手法を用いて計測して血中アルコール濃度を計測し、血中アルコール濃度が基準値未満か否かの判定に基づいて自動車のエンジンの始動可否を制御する。

図１３に、運転者の血中アルコール濃度を計測してエンジンの始動可否制御を行う処理のフローチャートを示す。なお、電源ポジションがオフとなっているものとする。ここで、運転者が所有する電子キーの照合を実施し、照合結果が良好で、運転者によりブレーキが踏み込まれると、制御部５は、図１３に示す処理を実施する。

まず、計測開始に必要な圧力範囲であるか否かを判定する（Ｓ２００）。具体的には、運転者が適度の強さで操作部２０ｄに指５０を押し当てて、スイッチ２８がオン、スイッチ２９がオフとなっているか否かに基づいて、計測開始に必要な圧力範囲であるか否かを判定する。すなわち、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満となっているかを判定する。

ここで、操作部２０ｄへの荷重が小さく、第１の基準値未満となっている場合、あるいは、操作部２０ｄへの荷重が大きく、第２の基準値以上となっている場合、Ｓ２００の判定はＮＯとなり、Ｓ２００の判定を繰り返す。

ここで、図示してないが、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値未満となっている場合には、「もう少し指を強く押し当てて下さい」といったメッセージをアナウンスし、操作部２０ｄへの荷重が第２の基準値以上となっている場合には、「もう少し指を弱く押し当てて下さい」といったメッセージをアナウンスする。

そして、運転者が操作部２０ｄへ指５０を軽く押し当て、スイッチ２８がオン、スイッチ２９がオフとなると、Ｓ２００の判定はＹＥＳとなり、次に、電源ポジションをＡＣＣにする（Ｓ２０２）。

次に、脈波を計測する（Ｓ２０３）。具体的には、図８のＳ１０２と同様に、あらかじめ定められた計測期間（例えば、５秒）の間、第１の波長による脈波測定と、第２の波長による脈波測定を交互に繰り返し、２つの波長の光で脈波を計測する。

次に、図８のＳ１１０と同様に、２つの波長の光による脈波信号の波高について、同拍の波高比を算出し、この波高比から血中アルコール濃度を算出する（Ｓ２０４）。

次に、運転許可判定を行う（Ｓ２０６）。具体的には、Ｓ２０４にて算出した波高比が、基準波高比（飲酒基準値の一例に相当する）以上であるか否かに基づいて運転許可判定を行う。

ここで、２つの波長の光による脈波信号の波高から算出した波高比が基準波高比未満である場合、Ｓ２０６の判定はＹＥＳとなり、表示装置４の運転許可を示す許可ランプを点灯させる（Ｓ２０８）。

次に、エンジンを始動させるか否かを判定する（Ｓ２１０）。具体的には、運転者が操作部２０ｄに指５０を強く押し当てて、スイッチ２８、２９が共にオンしたか否かに基づいて、エンジンを始動させるか否かを判定する。

ここで、操作部２０ｄへの荷重が小さく、スイッチ２８、２９が共にオンしていない場合、Ｓ２１０の判定はＮＯとなり、Ｓ２１０の判定を繰り返す。

また、運転者が操作部２０ｄに指５０を強く押し当てて、スイッチ２８、２９が共にオンすると、Ｓ２１０の判定はＹＥＳとなり、次に、自動車のエンジンを始動するエンジンスタートスイッチをオンさせる（Ｓ２１２）。具体的には、自動車のエンジンの始動を指示する信号をエンジンスタートスイッチ（図示せず）へ送出する。これにより、自動車のエンジンが始動する（Ｓ２１４）。

しかし、運転者の血中アルコール濃度を算出し、２つの波長の光による脈波信号の波高から算出した波高比が基準波高比未満となった場合、Ｓ２０６の判定はＮＯとなり、表示装置４の運転禁止を示す禁止ランプを点灯させ（Ｓ２１６）、自動車のエンジンを始動させないようにインターロックをかけて、本処理を終了する。

上記した構成によれば、操作部２０ｄへの荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定された状態で脈波の計測が行われ、計測された脈波から運転者の血中アルコール濃度が計測されるので、より高精度に運転者の血中アルコール濃度を計測することができる。

また、血中アルコール濃度が基準値未満か否かの判定に基づいて自動車のエンジンの始動可否を判定し、自動車のエンジンの始動が許可され、かつ、操作部２０ｄへの荷重が第２の基準値以上であることを判定した場合、操作部２０ｄへの操作を始動スイッチに対する操作として自動車のエンジンの始動制御が行われる。すなわち、運転者は、血中アルコール濃度が基準値未満であると判定された場合、更に、操作部２０ｄへの荷重が第２の基準値以上となるように操作部２０ｄを強く押すだけで、自動車のエンジンを始動させることが可能である。

（その他の実施形態）
上記第１、第２実施形態では、検出部に押し当てられた生体の一部位における脈波を光学的手法を用いて計測して血中成分濃度を計測する構成を示したが、脈波以外の要素を計測して血中成分濃度を計測する構成としてもよい。

また、第１、第２実施形態では、波長の異なる２種類の光を生体の一部位に照射するとともに、生体の一部位において反射した光および生体の一部位を透過した光を受光し、２種類の光のそれぞれについて波高を算出し、２種類の光に対応する波高の比に基づいて血中成分濃度（血中アルコール濃度）の計測を行う構成を示したが、例えば、１種類の波長の光を生体の一部位に照射するとともに、生体の一部位において反射した光および生体の一部位を透過した光を受光し、この光の強度における脈波に起因する変動を計測して血中成分濃度（血中アルコール濃度）の計測を行う構成としてもよい。また、波長の異なる３種類以上の光を生体の一部位に照射するように構成し、この３種類以上の光の照射に応じて受光した光のうち、２種類の光に対応する波高の比に基づいて血中成分濃度（血中アルコール濃度）の計測を行う構成としてもよい。

また、上記第１、第２実施形態では、検出部への加重が第１の基準値以上になるとオンするスイッチ２８と、検出部への第２の基準値以上になるとオンするスイッチ２９を有し、各スイッチの状態から検出部への加重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であるか否かを判定したが、このような手法に限定されるものではなく、例えば、検出部への荷重を検出するセンサを備え、このセンサを用いて検出部への加重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であるか否かを判定するようにしてもよい。

また、上記第１、第２実施形態では、検出部への加重が第１の基準値以上になるとオンするスイッチ２８と、検出部への第２の基準値以上になるとオンするスイッチ２９を有し、スイッチ２８がオンし、スイッチ２９がオフしている場合に、検出部への加重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定したが、このような組合せに限定されるものではなく、例えば、検出部への加重が第１の基準値以上になるとオフするスイッチ２８と、検出部への第２の基準値以上になるとオフするスイッチ２９を有し、スイッチ２８がオフし、スイッチ２９がオンしている場合に、検出部への加重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満であると判定するようにしてもよい。

また、上記第１、第２実施形態におけるスイッチ２８、２９を、切り替え時にクリック感を発生する構造を有する２段プッシュスイッチとして構成してもよい。このような構造のスイッチを用いることにより、操作者はそのクリック感から検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、第２の基準値未満となっているか否かを容易に認識することが可能である。

また、上記第１実施形態では、脈波の計測が良好な場合、脈波の計測が良好な場合、表示装置４への表示と音声で報知する構成を示したが、表示と音声のいずれか１つで報知するようにしてもよい。

また、上記第２実施形態では、運転者の操作に応じて自動車のエンジンの始動制御を行う走行始動制御装置の構成を示したが、例えば、電気自動車、バイク、鉄道車両、航空機、船舶等の移動体用の動力源（エンジン、モータなど）の始動制御を行う走行始動制御装置に適用してもよい。

なお、上記実施形態における構成と特許請求の範囲の構成との対応関係について説明すると、窪み部２０ａ、２０ｂおよび操作部２０ｄが検出部に相当し、Ｓ１００、Ｓ２００が荷重判定手段に相当し、発光素子群２１が照射手段に相当し、受光素子２２が受光手段に相当し、Ｓ１０２、Ｓ１１０、Ｓ２０３、Ｓ２０４が計測手段に相当し、スイッチ２８が第１のスイッチに相当し、スイッチ２９が第２のスイッチに相当し、Ｓ１０４が波形判定手段に相当し、Ｓ１０６が計測不良報知手段に相当し、Ｓ１１４が測定終了手段に相当し、Ｓ２０６が始動可否判定手段に相当し、Ｓ２１０、Ｓ２１２が始動制御手段に相当する。

本発明の第１実施形態に係る血中成分濃度測定装置の構成を示す図である。 第１実施形態に係る光学検出部の外観を示す斜視図である。 第１実施形態に係る光学検出部の窪み部に被験者の指が置かれた様子を示す図である。 第１実施形態に係る光学検出部を上方から見た平面図である。 図４中のＡ−Ａ断面図である。 検出部への荷重を変化させて、２つの波長の光による脈波信号の波高を計測した結果を示す図である。 検出部への荷重を変化させた場合における２つの波長の光による脈波信号の波高比を示す図である。 第１実施形態に係る制御部のフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係る移動体用始動制御装置の構成を示す図である。 第２実施形態に係る光学検出部を正面から見た図である。 第２実施形態に係る光学検出部に指が置かれた様子を示す図である。 図１０中のＡ−Ａ断面図である。 第１実施形態に係る制御部のフローチャートである。

符号の説明

２ 光学検出部
３ 操作入力装置
４ 表示装置
５ 制御部
２０ 筐体
２０ａ 指置きガイド２０ａ
２０ｂ 光学窓
２０ｃ 底部
２０ｄ 操作部
２１ 発光素子群
２２ 受光素子
２３ ケース
２４ 基板
２５ ステー
２６ バネガイド
２７ バネ
２８ スイッチ
２８ａ、２８ｂ 可動接点
２９ スイッチ
２９ａ、２９ｂ 可動接点

Claims (11)

1. 生体の血中成分濃度を光学的手法を用いて計測するための光学窓を有する検出部を備え、当該検出部に押し当てられた生体の一部位において血中成分濃度を測定する血中成分濃度測定装置であって、
   前記検出部への荷重が第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定する荷重判定手段と、
   前記荷重判定手段により、前記検出部への荷重が前記第１の基準値以上で、かつ、前記第２の基準値未満であると判定された状態で、前記血中成分濃度の計測を行う計測手段と、を備えたことを特徴とする血中成分濃度測定装置。
2. 前記計測手段は、前記光学窓を介して前記生体の一部位に向けて光を照射する照射手段と、
   前記照射手段により照射され、前記光学窓を介して前記生体の一部位において反射した光および前記生体の一部位を透過した光を受光する受光手段と、を備え、
   前記受光手段により受光した光の強度における脈波に起因する変動を計測して前記血中成分濃度の計測を行うことを特徴とする請求項１に記載の血中成分濃度測定装置。
3. 前記照射手段は、波長の異なる複数種類の光を照射可能であるとともに、前記受光手段は、前記複数種類の光を受光可能であり、
   前記計測手段は、前記複数種類の光のそれぞれについて、前記波高を算出し、異なる種類の光に対応する波高の比に基づいて前記血中成分濃度の計測を行うことを特徴とする請求項２に記載の血中成分濃度測定装置。
4. 前記荷重判定手段は、前記第１の基準値を１００グラムとし、前記第２の基準値を２００グラムとして、前記検出部への荷重が前記第１の基準値以上で、かつ、前記第２の基準値未満か否かを判定することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の血中成分濃度測定装置。
5. 前記荷重判定手段は、前記検出部への荷重が前記第１の基準値以上になるとオンまたはオフする第１のスイッチと、前記検出部への荷重が前記第２の基準値以上になるとオンまたはオフする第２のスイッチと、を有し、前記第１、第２のスイッチの状態に基づいて前記検出部への荷重が、第１の基準値以上で、かつ、前記第２の基準値未満か否かを判定することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の血中成分濃度測定装置。
6. 前記第１、第２のスイッチは、それぞれ切り替え時にクリック感を発生するものであることを特徴とする請求項５に記載の血中成分濃度測定装置。
7. 前記計測手段により計測される前記脈波の波形が良好か否かを判定する波形判定手段と、
   前記波形判定手段により前記脈波の波形が良好でないと判定された場合、脈波の計測が不良であることを被験者に報知する計測不良報知手段と、を備えたことを特徴とする請求項２ないし６のいずれか１つに記載の血中成分濃度測定装置。
8. 前記波形判定手段により前記脈波の波形が良好であると判定された場合、脈波の計測が良好であることを被験者に報知する計測良好報知手段と、を備えたことを特徴とする請求項７に記載の血中成分濃度測定装置。
9. 前記測定手段による前記脈波の計測が終了し、かつ、前記検出部への荷重が前記第２の基準値以上であると判定された場合、前記血中成分濃度の計測のための処理を終了する測定終了手段と、を備えたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載の血中成分濃度測定装置。
10. 運転者の始動スイッチに対する操作に応じて移動体の動力源の始動制御を行う移動体用始動制御装置であって、
    前記運転者の血中アルコール濃度を光学的手法を用いて計測するための光学窓を有する検出部と、
    前記検出部への荷重が、第１の基準値以上で、かつ、当該第１の基準値よりも大きな第２の基準値未満か否かを判定する荷重判定手段と、
    前記荷重判定手段により、前記検出部への荷重が前記第１の基準値以上で、かつ、前記第２の基準値未満であると判定された状態で、前記血中アルコール濃度を計測する計測手段と、
    前記計測手段により計測された前記血中アルコール濃度が基準値未満か否かの判定に基づいて前記移動体の動力源の始動可否を判定する始動可否判定手段と、を備え、
    前記始動可否判定手段により前記移動体の動力源の始動が許可された場合、前記検出部への操作を前記始動スイッチに対する操作として前記移動体の動力源の始動制御を行う始動制御手段と、を備えたことを特徴とする移動体用始動制御装置。
11. 前記始動制御手段は、前記始動可否判定手段により前記移動体の動力源の始動が許可され、かつ、前記検出部への荷重が前記第２の基準値以上であることを判定した場合、前記検出部への操作を前記始動スイッチに対する操作として前記移動体の動力源の始動制御を行うことを特徴とする請求項１０に記載の走行始動制御装置。

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