JP2013176518A - 生体情報検出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光板1及び受光板2を、その一方の側面同士が接触しかつ上面1b,2bが同一面を形成するように水平方向に並べて配置し、発光素子3のセンサ光5を発光板1に対しその第1の側端面1aから入射して上面1bから面発光させる。そして、上記発光板1及び受光板2の上面1b,2bに生体部位7を接触させたとき、上記面発光されたセンサ光5aの照射により当該生体部位7において発生した散乱光6のうち受光板2に入射した散乱光成分6aを受光板2の出射面2bから出射させて受光素子4で受光させ、この受光素子4で受光された散乱光成分6aの受光信号を信号処理ユニット200に入力し、生体部位7の容積脈波の波形の変化を検出して生体部位7の特徴を抽出する。
【選択図】図1
Description
ところが、このような特許文献1に記載された手法では、受光素子の設置位置に指先等の生体部位を意識的に置くというような明示的な位置合わせを行う必要があるため、ユーザの本来の行動を妨げてしまうことになり、操作上のユーザビリティを低下させ好ましくない。
すなわち、一つ目の課題は受光素子の飽和である。この手法は、発光板と受光板とを上下に重ねた構成となっているため、発光板から面発光された光のうち、受光板を透過して生体部位に照射される光以外に、受光板内部で内部全反射を繰り返してそのまま受光素子で受光される直接光が発生する。このような直接光の光量が大きい場合には、受光素子を飽和させてしまう。
すなわち、第1及び第2の光学部材は横方向に並べて配置される。このため、第1の光学部材の上面から面発光された光が第2の光学部材に直接入射されて受光素子に導かれることはなくなり、これにより受光素子が飽和する不具合を防止することができる。また、第1及び第2の光学部材は上下に重ねて配置されないので、光学部材の厚みが増加することもない。さらに、生体部位は第1の光学部材の上面に直接接触する。このため、第1の光学部材の上面から面発光された光は減衰することなく生体部位に直接照射されることになる。したがって、発光素子の駆動電流を増加させることなく生体部位に対し血流量を安定的に計測する上で十分な光量を照射することが可能となり、これにより計測精度を高めることが可能となる。
第1の態様は、上記第1の光学部材内にその側端面から光を入射する発光素子をさらに具備するようにしたものである。このようにすると、自然光や室内光では十分な受光量が得られない場合でも、常に高精度で安定した測定を行うことができる。
[第1の実施形態]
図1は、この発明の第1の実施形態に係わる生体情報検出装置の構成を示す図である。この生体情報検出装置は、光検出ユニット100と、信号処理ユニット200とから構成される。
発光板1の入射面1aから発光板1内に入射された発光素子3のセンサ光5は、例えば図3に示すように発光板1内でその底面に散設された拡散ドットパターン1cにより拡散され、発光板1の上面1b全面から図3中の5aに示すように面発光される。
θ=arcsin(n2/n1) …(1)
例えば、受光板2として先に述べた屈折率n1=1.49のアクリル樹脂を用いたとすると、空気の屈折率n2=1であるから、臨界角θは上記(1)によりθ=42.155°と算出される。
すなわち、発光板1及び受光板2は水平方向に並べて配置されるため、発光板1の上面1bから面発光されたセンサ光5aが受光板2に直接入射して受光素子4に導かれることはなくなり、これにより受光素子4が飽和する不具合を防止することができる。また、上記したように発光板1及び受光板2は水平方向に並べて配置されるので、上下に重ねて配置する場合に比べて光検出ユニット100の厚みを小さくすることができる。この結果、光検出ユニット100をリモートコントローラ等の小型電子機器に組み込んだ場合に、その厚み方向のサイズの増加を防止することができる。さらに、生体部位7は発光板1の上面1bに直接接触する。このため、発光板1の上面1bから面発光された光は減衰することなく生体部位7に直接照射されることになり、これにより発光素子3の駆動電流を増加させることなく生体部位7に対し血流量を安定的に計測する上で十分な光量を照射することが可能となって、計測精度を高めることが可能となる。
図5は、この発明の第2の実施形態に係わる生体情報検出装置の光検出ユニットの構成を示す斜視図であり、図中110が光検出ユニットを示している。なお、同図において前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
図6は、この発明の第3の実施形態に係わる生体情報検出装置の光検出ユニットの構成を示す斜視図であり、図中120が光検出ユニットを示している。なお、同図においても前記図1と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
図7は、この発明の第4の実施形態に係わる生体情報検出装置の光検出ユニットの構成を示す斜視図であり、図中130が光検出ユニットを示している。なお、同図において前記図6と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
このような構成であるから、接触位置による検出精度のばらつきを低く抑えた上で広いセンサ面を形成することができる。
図8は、この発明の第5の実施形態に係わる生体情報検出装置の光検出ユニットの構成を示す斜視図であり、図中140が光検出ユニットを示している。なお、同図において前記図5と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
このような構成であるから、光検出ユニット140を簡単かつ高精度に組み立てることが可能となり、また構造的により安定したセンサ面を形成することが可能となる。
図9は、この発明の第6の実施形態に係わる生体情報検出装置の光検出ユニットの構成を示す斜視図であり、図中150が光検出ユニットを示している。なお、同図において前記図5と同一部分には同一符号を付して詳しい説明は省略する。
このように構成すると、例えば生体部位7の形状に応じて最適な形状のセンサ面を形成することができ、これによりセンサ面に対する生体部位7の接触面積を増やして容積脈波の検出精度を高めることができる。また、それだけでなく、光検出ユニット150はリモートコントローラや携帯端末、自動車のハンドルなど、光検出ユニット150が搭載される対象となる機器が曲面形状をもっていたとしても、それら機器の形状に合わせて設計し、設置することが可能になる。
図10は、この発明の第7の実施形態に係る生体情報検出装置における光検出ユニットの要部構成を示すものである。この第7の実施形態における光検出ユニットは、受光板2の出射面2aと受光素子4との間に集光レンズ9を配置したものである。
このように構成すると、受光板2の出射面2aから出射された散乱光成分6aを集合レンズ9により集光して受光素子4に受光させることができ、これにより受光素子4の受光感度が低い場合でも高精度の検出を行うことができる。
前記各実施形態では、発光素子3を設け、この発光素子3が発光したセンサ光5を発光板1に入射するようにした。しかし、十分な光量の自然光又は室内光が得られる環境下で使用する場合には、上記自然光又は室内光をセンサ光5として使用するようにしてもよい。このようにすると、発光素子3を不要にすることができ、その分部品点数を削減して装置の簡単小型化、低価格化及び消費電力の低減を図ることが可能となる。
Claims (3)
- 生体部位から容積脈波に関する情報を検出する生体情報検出装置において、
板状又は柱状をなし、その側端面から入射した光を上面から面発光させる第1の光学部材と、
板状又は柱状をなし、前記第1の光学部材の側面に隣接しかつ受光用の上面が前記第1の光学部材の面発光用の上面とほぼ同一平面を形成する状態に配置され、前記第1及び第2の光学部材の上面に生体部位が接触したとき、第1の光学部材の上面から面発光された光の前記生体部位による乱反射光のうち前記受光用の上面から入射した光を側端面に導いて出射する第2の光学部材と、
前記第2の光学部材の側端面から出射された光を受光し、その受光量に応じた受光信号を出力する受光素子と、
前記受光素子から出力された受光信号をもとに、前記第1及び第2の光学部材の上面に生体部位が接触したときに発生する前記受光量の変化を検出し、この検出された受光量の変化を表す情報を前記生体部位の容積脈波を表す情報として出力する信号処理部と
を具備することを特徴とする生体情報検出装置。 - 前記第1の光学部材内にその側端面から光を入射する発光素子を、さらに具備することを特徴とする請求項1記載の生体情報検出装置。
- 前記第2の光学部材の側端面と前記受光素子との間に配置され、前記第2の光学部材の側端面から出射する光を集光して前記受光素子に受光させる集光光学系を、さらに具備することを特徴とする請求項1又は2記載の生体情報検出装置。
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