JP5079528B2 - 生体情報測定装置、生体情報測定方法、生体情報測定プログラムおよび記録媒体 - Google Patents

Description

本発明は、生体情報測定装置に関するものであり、特に、生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置、生体情報測定方法、生体情報測定プログラムおよび記録媒体に関するものである。

従来から、生体に装着して、発光素子と受光素子とからなる光電センサにより生体情報を測定する装置が用いられている。このような生体情報測定装置は、血液中のヘモグロビンの光吸収特性を利用して生体情報を測定するものであり、血管に光を照射し、血管から反射する光や、血管を透過する光を受光することによって生体情報を測定している。生体情報測定装置として、例えば、脈波形や脈拍数を測定する光電脈波計や、血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメータ等が知られている。このような生体情報測定装置を使用して、日常活動下における生体の生体情報を連続的に測定し、生体の健康状態を常時観察するためには、生体の日常活動を極力妨げず、かつ、連続的に測定する必要がある。したがって、生体情報測定装置には、生体への装着性および拘束性に対する配慮が不可欠である。

生体情報測定装置を装着する部位は、装置によって様々であるが、例えば、指に装着するタイプの装置、手首に装着するタイプの装置等がある。指に装着するタイプの装置は、測定対象となる血管が細く、脈波が微弱であることから、測定中は指を動かさないようにしなければならず、使用者に不便を強いることになる。特に、指先に装着するタイプの装置では、装置を装着している間は日常作業（家事やキーボード入力等）が大幅に制限される等の問題があるため、日常活動下における生体情報の測定には適さない。

一方、手首に装着するタイプの装置は、測定対象となる血管が太く、比較的大きな脈波が測定できる上に、より日常活動における拘束性が低いものである。しかしながら、生体情報を測定するための光電センサを装着する位置が不適切である場合や、測定部位の血管（動脈）の位置の個人差によって、光電センサと血管との位置がずれてしまう場合には、生体情報が測定できなくなることが懸念される。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１に開示された脈拍検出装置は、発光素子と受光素子とからなるセンサを複数個備え、複数のセンサの中から、受光素子における受光量の変化の振幅が最も大きなセンサを選択して、脈拍を検出している。これにより、個人差によって、装着位置が相違した場合や、測定部位の血管（動脈）の位置が相違した場合であっても、適切に脈拍を検出できるようにしている。また、特許文献２に開示された脈波検出装置は、互いに検出領域の相違する複数個の発受光系を、腕に対して直交するように配置し、発光素子を順次切替えて、受光した脈波振幅が最大になる発光素子を選択して、脈波を検出している。これにより、測定部位の血管（動脈）の位置のバラツキに対応して、正確な脈波を検出できるようにしている。
特開平７− ２９９０４３号公報（平成０７年１１月１４日） 特開平１１−３１８８４０号公報（平成１１年１１月２４日）

しかしながら、特許文献１の脈拍検出装置は、発光素子と受光素子との組み合わせからなるセンサを複数備えているため、装置と生体との接触面積に対するセンサ部の占有面積が大きくなり、装置の小型化に対応できない。また、センサ部の占有面積が大きいことによって、人体の手首のように、形状が複雑な生体表面に対して、センサ部を密着させるのが困難である。したがって、このようなセンサ部を生体に密着させるためには、センサ部を柔軟性の有る材料や構造で構成する等の特殊な対応が必要になる。さらに、各センサにおける受光量の変化の振幅を比較するためには、各センサにおいて脈拍を同時に測定し、同一の脈拍に対して比較する必要がある。したがって測定時の消費電力が大きくなり、電池の持ち時間が短くなる等の問題が生じ、バッテリにより駆動するような小型の測定装置には適さない。

また、特許文献２の脈波検出装置は、発光素子を複数個備えているが、受光素子は１個であるため、センサ部が小さく、発光素子を順次、切替えて測定するので、測定時の消費電力を抑えることができる。しかしながら、受光素子と測定部位である血管との位置のズレが大きい場合には、受光素子との距離が離れた発光素子を選択することになってしまい、脈波を検出可能なセンシング領域が、生体表面から深い位置になる。したがって、解剖学的に生体表面からの距離が浅い位置に存在する人体の手首動脈の測定には適さないという問題がある。さらに、解剖学的に人体の手首の構造は複雑であり、橈骨動脈および尺骨動脈の近傍には、腱、橈骨および尺骨が並行して存在することから、複数個の発受光系を動脈に対して直交に配置した場合、照射光が腱や骨により遮光、減光等の影響を受けてしまう。このように、受光素子と発光素子との距離が離れるほど、理想通りの測定は困難であるという根本的な問題点が生じる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体である生体の個体差による、測定対象（動脈等）の位置の相違や、測定対象とセンサ部との位置のずれに対応可能であり、構造が複雑な生体の部位（例えば、人体の手首動脈等）においても、腱や骨による遮光、減光等の影響を受けにくく、正確に生体情報を測定できる小型の生体情報測定装置を提供することにある。

本発明に係る生体情報測定装置は、上記の課題を解決するために、生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置であって、生体に対して光を照射する発光部と、上記発光部から生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光部と、上記受光部における光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定手段とを備え、上記発光部から生体に照射される光の指向方向、および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方が調整可能であることを特徴としている。

本発明に係る生体情報測定方法は、上記の課題を解決するために、生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定方法であって、生体に対して光を照射する発光工程と、上記発光工程において生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光工程と、上記受光工程において受光した光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定工程とを包含し、上記発光工程において生体に照射される光の指向方向、および上記受光工程において受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴としている。

上記の構成によれば、生体情報測定装置は、発光部から生体に照射される光の指向方向、および受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方が調整可能であるため、測定に適した指向方向を選択することによって、正確に生体情報を測定することができる。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記発光部から生体に照射される光の指向方向は、生体に対して平行な第１の方向、および生体に対して平行であり、かつ上記第１の方向とは異なる第２の方向の、少なくとも２つの方向に調整可能であることが好ましい。

また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記受光部が受光可能な光の指向方向は、生体に対して平行な第１の方向、および生体に対して平行であり、かつ上記第１の方向とは異なる第２の方向の、少なくとも２つの方向に調整可能であることが好ましい。

上記構成によれば、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方は、生体に対して平行な２つの方向に少なくとも調整することができるので、生体情報を測定可能なセンシング領域を広げ、広範囲の測定対象に対して測定可能である。

本発明に係る生体情報測定装置は、上記生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する指向方向調整手段をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を、生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、測定に適した指向方向に調整しながら生体情報の測定を行うことが可能である。したがって、生体情報をより正確に測定することが可能である。また、使用者が測定状態を確認しながら、手動操作で指向方向を調整する必要が無くなる。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記指向方向調整手段は、上記受光部における受光量がより大きくなるように、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することが好ましい。

また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記指向方向調整手段は、上記受光部における受光量の変化の振幅がより大きくなるように、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することが好ましい。

さらに、本発明に係る生体情報測定装置において、上記指向方向調整手段は、上記受光部における受光量に対して、上記受光部における受光量の変化の振幅の比率がより大きくなるように、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、指向方向調整手段は、生体情報測定部が測定した生体情報のうち、受光部における受光量に関する情報に基づいて、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する。したがって、生体情報の測定に用いられる受光部からの情報をより適切に取得可能なように光の指向方向を調整することが可能であり、より正確に生体情報を測定することが可能である。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記指向方向調整手段は、上記生体情報測定手段が測定した生体情報が所定の基準範囲外である場合に、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、測定した生体情報が基準範囲外である場合に、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向を再調整する。このように、測定した生体情報が正確なデータでない可能性が高い場合に、光の指向方向を再調整して最適な指向方向に調整することによって、より正確に生体情報を測定することが可能である。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記指向方向調整手段は、所定のタイミング毎に、上記発光部から生体に照射される光の指向方向および上記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、所定のタイミング毎に、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向を再調整する。これにより、時間の経過、体調の変化等により、生体から得られる情報が徐々に変化する状況においても、常に最適な指向方向に調整することによって、より正確に生体情報を測定することが可能である。

本発明に係る生体情報測定装置は、上記生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、上記発光部から生体に照射される光の発光強度を調整する発光強度調整手段をさらに備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、発光部から生体に照射される光の発光強度を必要最低限の発光強度に調整しながら生体情報の測定を行うことができるので、発光に要する電力を低減し、電池の容量を抑えることによる装置の小型化および軽量化を実現することが可能である。また、電池の寿命を改善することもできる。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記発光部は、複数の発光素子とレンズとを備え、該発光素子の少なくとも１つにより生体に対して光を照射し、上記指向方向調整手段は、使用する前記発光素子を選択することによって、上記発光部から生体に照射される光の指向方向を調整することが好ましい。

また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記受光部は、複数の受光素子とレンズとを備え、該受光素子の少なくとも１つにより生体からの光を受光し、上記指向方向調整手段は、使用する前記受光素子を選択することによって、上記受光部が受光可能な光の指向方向を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、複数の素子の中から使用する素子を適宜選択することによって、発光部から生体に照射される光の指向方向および受光部が受光可能な光の指向方向を調整し、生体情報を正確に測定することを可能にしている。このように機械的な駆動部を使用せずに、発光部の駆動回路または受光部の駆動回路による電気的な制御によって、指向方向を調整することが可能である。それゆえに、機械的な駆動構造が不要となり、機械的要因による不具合を防ぐこともできる。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記発光部は、発光素子とレンズとを備え、該発光素子により生体に対して光を照射し、上記指向方向調整手段は、上記発光素子または上記レンズの位置を移動させることによって、上記発光部から生体に照射される光の指向方向を調整することが好ましい。

また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記受光部は、受光素子とレンズとを備え、該受光素子により生体からの光を受光し、上記指向方向調整手段は、上記受光素子または上記レンズの位置を移動させることによって、上記受光部が受光可能な光の指向方向を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、発光素子または受光素子の位置、あるいはレンズの位置を、生体に対して平行な方向にきめ細かく調整することによって、光の指向方向もきめ細かく調整することが可能であり、これにより生体情報を正確に測定することができる。また、発光素子または受光素子をそれぞれ１つ備えていればよく、測定中の消費電力を低減することができる。さらに、レンズの位置を適宜移動させることによって、光の指向方向に関わらず、光軸の中心を常に発光部または受光部の中心位置に保つことが可能であるため、生体情報を測定し得るセンシング領域をより大きくすることができる。

本発明に係る生体情報測定装置において、上記発光部は、発光素子と、羽板を組み合わせて構成され、光の照射面に配設されたルーバーとを備え、該発光素子により生体に対して光を照射し、上記指向方向調整手段は、上記ルーバーの上記羽板の傾きを調整することによって、上記発光部から生体に照射される光の指向方向を調整することが好ましい。

また、本発明に係る生体情報測定装置において、上記受光部は、受光素子と、羽板を組み合わせて構成され、光の受光面に配設されたルーバーとを備え、該受光素子により生体からの光を受光し、上記指向方向調整手段は、上記ルーバーの上記羽板の傾きを調整することによって、上記受光部が受光可能な光の指向方向を調整することが好ましい。

上記の構成によれば、発光素子または受光素子の位置を固定し、ルーバーの羽板の傾きを調整することによって光の指向方向を調整し、生体情報を正確に測定することが可能である。これにより、装置に搭載するレンズの大きさを小さくすることが可能であり、装置の小型化を実現し得る。その結果、装置と生体との密着性を高め、かつ生体への拘束性を低減することも可能である。

本発明に係る生体情報測定プログラムは、上記いずれかの生体情報測定装置を動作させる生体情報測定プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させることを特徴としている。

本発明に係る記録媒体は、上記生体情報測定プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体であることを特徴としている。

本発明に係る生体情報測定装置は、以上のように、発光部から照射される光の指向方向、および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整可能であるため、測定に適した指向方向を選択することによって、正確に生体情報を測定することが可能である。この結果、生体の個体差による測定対象の位置の相違や、装着の不備による装置と測定対象との位置のずれにも対応して、消費電力を抑えつつ、適切に生体情報を測定することが可能である。

（脈波センサ１）
本発明の一実施形態に係る生態情報測定装置について、図１〜図７に基づいて以下に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る脈波センサ１を説明する模式図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る脈波センサ１を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る脈波センサ（生体情報測定装置）１は発光部２および受光部３を備えており、生体１０の手首等に装着されて、橈骨動脈または尺骨動脈の光電容積脈波（生体情報）を測定する。本実施形態においては、生体１０の手首に装着された脈波センサ１をについて説明するが、本発明はこれに限定されず、例えば、酸素飽和度計、血圧計等の様々な生体情報を測定するための生体情報測定装置に適用することができる。

脈波センサ１は、図２に示すように、発光部２、受光部３、生体情報測定部４（生体情報測定手段）、発光方向調整部（指向方向調整手段）５、受光方向調整部（指向方向調整手段）６、発光強度調整部（発光強度調整手段）７および生体情報データベース８を備えている。

発光部２は、測定対象に対して光を照射するものであり、例えば、赤外発光ダイオード（Ｉｎｆｒａｒｅｄ ＬＥＤ）等によって実現することができる。受光部３は、発光部２から測定対象に照射された光のうち、測定対象から反射または透過した光を受光するものであり、フォトダイオード（ＰＤ）等によって実現することができる。発光部２および受光部３は、これらに限られず、同様の機能を発揮できるものであれば好適に使用可能である。

なお、脈波センサ１における発光部２と受光部３との位置関係は、手首において生体情報を測定する場合、発光部２と受光部３とを同一面に配置し、発光部２から生体１０に照射して、生体１０内から反射された光を受光部３において受光する、反射型に構成されていることが望ましい。また、例えば、指や耳朶において生体情報を測定する場合、発光部２と受光部３とを生体１０を挟んで対向するように配置し、発光部２から生体１０に照射して、生体１０内を透過した光を受光部３において受光する、透過型に構成されていてもよい。発光部２と受光部３とは、脈波センサ１を手首動脈部分に装着するための装着部（図示せず）において、生体１０に密着するように配置されている。

生体情報測定部４は、生体情報の測定対象である手首の橈骨動脈または尺骨動脈（以下、手首動脈と称する）から、各種の生体情報を測定する測定手段として機能するものであり、例えば、脈波センサ１が内蔵する図示しないマイクロコンピュータ、およびそのソフトウェア処理によって実現することが出来る。

具体的には、まず、発光部２から生体１０に向けて検出光を照射し、この照射した光が生体１０内において反射または透過した光を受光部３によって受光する。そして、生体情報測定部４は、受光部３からの受光信号を脈波センサ１が内蔵する図示しないアナログ・デジタルコンバータによってデジタルデータに変換し（電圧レベルをデジタル値化する）、さらにフィルタ処理などの信号処理を行う。このように、生体情報測定部４は、脈波を測定する光電脈波センサとして機能し、検出した脈波データ（測定データ）を生体情報として、脈波センサ１の図示しない表示部（ＬＣＤ等）に表示する、脈波センサ１が内蔵する図示しない通信部を介して外部の機器に送信する、生体情報データベース８に記憶する等の機能を有している。

また、生体情報測定部４は、測定した生体情報に基づいて、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向、および受光部３において受光可能な光の入力指向方向の少なくともいずれか一方を決定する。そして、発光部２および受光部３の少なくともいずれか一方の指向方向が、決定した指向方向になるように、発光方向調整部５および受光方向調整部６の少なくともいずれか一方を制御する機能を有している。さらに、生体情報測定部４は、測定した生体情報に基づいて、発光部２から生体１０に照射する光の発光強度を決定する機能と、決定した発光強度になるように発光強度調整部７を制御する機能を有している。

ここで、指向方向とは、光の光軸の中心の方向、すなわち光の指向角範囲の中心方向を意図している。特に、出力指向方向は、発光部２から生体１０に照射する光の指向角範囲の中心方向を、また、入力指向方向は、受光部３が受光可能な光の指向角範囲の中心方向を示している。なお、指向角とは、発光部２から照射した光が有効に作用する照射範囲を示す角度、および受光部３が光を受光可能な有効範囲を示す角度を意図しており、例えば、発光部２から照射された光の光軸中心における放射強度に対して、半分の放射強度になる角度（半値角）、および受光部３に入射する光の光軸中心における受光感度に対して、受光感度が半分の値になる角度（半値角）を意図している。

発光方向調整部５は、生体情報測定部４において測定した生体情報に基づいて、発光部２から生体１０に照射される光の指向方向を調整する。受光方向調整部６は、生体情報測定部４において測定した生体情報に基づいて、受光部３において受光可能な光の指向方向を調整する。脈波センサ１においては、発光方向調整部５および受光方向調整部６の両方が必ずしも必要なわけではなく、どちらか一方だけを備えていてもよい。また、脈波センサ１は、１つの指向方向調整部を備え、この指向方向調整部が、発光部２から照射される光の指向方向および受光部３が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整するように構成されていてもよい。さらに、発光方向調整部５が発光部２中に備えられ、受光方向調整部６が受光部３中に備えられていてもよい。

生体情報データベース８は、生体情報測定部４が後述する所定の処理機能を実現するために、必要に応じて一時的に測定データに関する情報を記憶させるものであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）など書換え処理が容易なメモリによって実現することができる。

発光強度調整部７は、生体情報測定部４において測定された生体情報に基づいて、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度の強弱を調整するためのものであり、後述する発光部２の駆動回路の一部としてハードウェアを用いて実現することができる。

（発光部２および受光部３）
つぎに、図３〜図７を参照して、本実施形態に係る脈波センサ１の発光部２および受光部３の具体的な構成について説明する。図３は、発光部２の構造を示す模式図である。図３に示すように、発光部２は、レンズ３１、発光素子３２、基板３３、遮光壁３４およびモールド部３５を備えている。なお、図３において、符号２（３）は、発光部２または受光部３のいずれかであり得ることを示している。受光部３は、発光素子３２の代わりに受光素子を備えている点以外は、発光部２と同一構造であることから、以下では発光部２を例にして説明する。図３を用いて受光部３を説明する場合、発光素子３２を受光素子に置き換えればよい。

図３中（ａ）は、発光部２の上面図であり、図３中（ｂ）は、発光部２の断面図であり、図３中（ｃ）は、発光部２の斜視図である。図３中（ａ）および（ｂ）に示すように、レンズ３１は発光素子３２に対して上面側（すなわち生体１０側）に配置されており、発光素子３２は基板３３上に配置されている。
基板３３上において、発光素子３２は、レンズ３１の中心位置（すなわち直交する２本の中心線Ｘ−Ｘ’線とＹ−Ｙ’線との交差点）に１個、および当該中心位置を中心とする同心円に沿って８個設けられている。なお、発光部２からの出力指向方向を調整するために、発光素子３２を少なくとも２個以上配置すればよいが、本実施形態において発光部２は発光素子３２を９個備えている。これらの複数の発光素子３２は、必ずしも等間隔に配置されていなくてもよい。

また、レンズ３１および基板３３の周囲には遮光壁３４が配置されており、周囲からの余計な光を遮光するように構成されている。基板３３として、例えばシリコン基板を用いて、当該シリコン基板上に発光素子３２のチップを形成する構成としてもよく、ガラスエポキシ等のプリント基板上に、表面実装用の超小型チップパーケージの発光素子３２を搭載する構成としてもよい。また、発光部２を、図３中（ｃ）に示すように、レンズと一体化したモールド部３５を設けることによって、ひとつの部品として一体形成する構造としてもよい。発光部２の構成は、これらに限られず、同様の機能を発揮できるものであれば他の構成であってもよい。

（発光部駆動回路）
ここで、発光部２の発光素子３２を駆動する駆動回路について説明する。図４は、発光部２の駆動回路を示す模式図である。図４中（ａ）は、発光素子３２の駆動回路を示しており、図４中（ｂ）は、発光素子３２の駆動回路に発光強度調整回路を加えた駆動回路を示している。なお、図３に示した９個の発光素子３２のそれぞれに、図４に示す駆動回路が備えられており、個別に発光するようになっている。発光部２には、発光素子３２の数量分の駆動回路が設けられるが、各駆動回路は同様に構成される。

図４中（ａ）に示すように、ＬＥＤのアノード側に定電圧電源ＶＣＣが接続されており、カソード側に電流制限抵抗Ｒ１およびスイッチングトランジスタＴｒ１が直列に接続されている。そして、スイッチングトランジスタＴｒ１のベースには、ベース抵抗Ｒ２が接続されている。ベース抵抗Ｒ２の入力側端子ＯＮには、生体情報測定部４からの制御信号が送信され、この制御信号がオフ（入力側端子ＯＮがＧＮＤレベル）の時には、スイッチングトランジスタＴｒ１はオフとなり、ＬＥＤは発光しない。また、生体情報測定部４からの制御信号がオン（入力側端子ＯＮがＶＣＣレベル）の時には、スイッチングトランジスタＴｒ１はオンとなり、ＬＥＤは発光する。このような駆動回路によって、生体情報測定部４は、複数の発光素子３２（ＬＥＤ）のそれぞれに割当てられた制御信号（入力側端子ＯＮ）によって、発光素子３２を任意に駆動するように発光方向調整部５を制御することによって、発光部２からの光の出力指向方向を調整することができる。

図４中（ｂ）は、図４中（ａ）の発光素子駆動回路に、さらに発光強度調整回路３６を加えたものである。発光部２は、複数の発光素子３２の数量分の発光素子駆動回路のそれぞれに発光強度調整回路が備えられていることが好ましい。なお、図４中（ｂ）において、図４（ａ）と重複する回路の説明は省略する。

図４中（ｂ）において、発光強度調整回路３６は、ＬＥＤのカソード側と電流制限抵抗Ｒ１との間に挿入されている。発光強度調整回路３６は、オペアンプ３７およびＴｒ２により構成されており、電流制限抵抗Ｒ１と共に、公知の定電流回路と同様に機能する。オペアンプ３７の入力側端子ＡＤＪには、生体情報測定部４からの制御信号（アナログ電圧出力）が送信され、この制御信号のアナログ電圧値により、ＬＥＤに流れる電流値（すなわち発光素子３２の発光強度）を調整することができる。具体的には、ＬＥＤ電流＝ＡＤＪ電圧 ／電流制限抵抗Ｒ１の式に基づいて、生体情報測定部４は、複数の発光素子３２（ＬＥＤ）に割当てられた制御信号（入力側端子ＡＤＪから入力される制御信号）により、複数の発光素子３２（ＬＥＤ）の発光強度を任意に制御することができる。なお発光素子３２の駆動回路および発光強度調整回路３６の構成は、これらに限られず、同様の機能を発揮できるものであれば他の駆動回路構成でもよい。

（受光部駆動回路）
つぎに、受光部３の受光素子を駆動する駆動回路について図５を参照して説明する。受光部３において、受光素子は、図３に示す発光部２における発光素子３２と同様に構成されており、基板上に９個配置されている。図５中（ａ）は、受光部３の駆動回路を示す模式図であり、図５中（ｂ）は、４本の選択入力端子（ＳＥＬ−１〜ＳＥＬ−４）によって、いずれの受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ９）が選択されるのかを示す選択表を示す図である。なお説明の便宜上、図５中、９個の受光素子をＰＤ１〜ＰＤ９と表記している。

図５中（ａ）に示す駆動回路において、ＰＤ１〜ＰＤ９は、カソード側が定電圧電源ＶＣＣに接続されており、アノード側がセレクタ３８の各入力端子（ＩＮ１〜ＩＮ９）に接続されている。セレクタ３８は、９つの入力端子（ＩＮ１〜ＩＮ９）の中から、４本の選択入力端子（ＳＥＬ−１〜ＳＥＬ−４）により選択された１つの入力端子を、出力端子（ＯＵＴ）に接続するものである。生体情報測定部４は、４本の選択入力端子（ＳＥＬ−１〜ＳＥＬ−４）により、複数の受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ９）の中から、１つの受光素子を任意に選択するように受光方向調整部６を制御することによって、受光可能な光の入力指向方向を調整することができる。

なお、４本の選択入力端子（ＳＥＬ−１〜ＳＥＬ−４）により、いずれの受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ９）が選択されるのかについては、図５中（ｂ）の選択表に示す通りである。

図５中（ａ）に示すように、セレクタ３８において選択された受光素子（ＰＤ１〜ＰＤ９のいずれか１個）のアノード側は、オペアンプ３９に接続されている。オペアンプ３９と抵抗Ｒ３は、公知のトランスインピーダンス回路（Ｉ−Ｖ変換回路）と同様に機能する。すなわち、オペアンプ３９のマイナス入力端子に接続された受光素子の受光量に応じて変化する電流が、トランスインピーダンス回路により電圧に変換され、オペアンプ３９の出力端子（Ｖｏｕｔ）から出力される。本実施形態に係る駆動回路においては、受光素子が受光していないとき（すなわち電流値０のとき）には、オペアンプ３９の出力端子（Ｖｏｕｔ）には、定電圧電源ＶＣＣの電圧レベルが出力される。そして、受光素子が受光して電流が流れると、オペアンプ３９の出力端子（Ｖｏｕｔ）は、電流量の増加に伴って電圧レベルが低下する（すなわちＧＮＤレベルに近づく）ように構成されている。なお受光素子の駆動回路の構成は、これらに限られず、同様の機能を発揮できるものであれば他の回路構成でもよい。

（指向方向の調整）
（第１の実施形態）
ついで、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向、および受光部３において受光可能な光の入力指向方向の調整方法の第一の実施形態について、図６を参照して説明する。図６は、発光部２または受光部３における光の指向方向の調整を説明する模式図である。なお、図６においても、図３と同様に、符号２（３）は、発光部２または受光部３のいずれかであり得ることを示している。発光部２における発光方向調整部５による光の出力指向方向の調整と、受光部３における受光方向調整部６による光の入力指向方向の調整とは、発光素子３２と受光素子とが異なる以外は、基本的には同様であることから、以下では発光部２における発光方向調整部５による光の出力指向方向を例にして説明する。図６を用いて、受光部３における受光方向調整部６による光の入力指向方向の調整について説明する場合、発光素子３２を受光素子に置き換えればよい。

図６中（ａ）は、図３中（ａ）と同様に、生体１０側からの発光部２の上面図を示しており、レンズ３１の中心位置に１個の発光素子３２、および当該中心位置を中心とする同心円に沿って８個の発光素子３２が配置されている。図６中（ａ）において、これら９個の発光素子３２の位置を、Ｏ、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１およびｄ２により示している。図６中（ａ）に示すように、発光素子３２の位置Ｏは、レンズ３１の中心位置に対応しており、位置ａ１およびａ２は、一点鎖線Ａ−Ａ’と上記同心円との交点に対応している。同様に、発光素子３２の位置ｂ１およびｂ２は、一点鎖線Ｂ−Ｂ’と上記同心円との交点に、ｃ１およびｃ２は、一点鎖線Ｃ−Ｃ’と上記同心円との交点に、さらに、ｄ１およびｄ２は、一点鎖線Ｄ−Ｄ’と上記同心円との交点に対応している。

ここで、一点鎖線Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’およびＤ−Ｄ’はそれぞれ、脈波センサ１において生体１０に対して平行な方向（第１の方向）を示す線である。本実施形態においては、基板３３上に配置された９つの発光素子３２から、任意の発光素子３２を選択して生体１０に光を照射させるので、上述した生体１０に対して平行な４つの方向（Ａ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’、Ｃ−Ｃ’およびＤ−Ｄ’）全てに、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向を調整することが可能である。

なお、出力指向方向を調整可能な方向の数は任意に選択し得るものであり、生体１０に対して平行な第１の方向と、当該第１の方向と交差する第２の方向との２つの方向（例えば、Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’の方向）に、少なくとも調整されることが好ましい。また、上記第１の方向と、上記第２の方向とが直交していること（例えば、Ａ−Ａ’およびＢ−Ｂ’の方向、ならびにＣ−Ｃ’およびＤ−Ｄ’の方向の組合せ）がさらに好ましい。また、生体１０に対して平行な１つの方向にのみ出力指向方向を調整可能とする場合には、第１の方向のみを調整すればよい。さらに、出力指向方向の調整が不要（すなわち出力指向方向は固定）の場合には、発光素子３２を中心位置（Ｏ）にのみ配置すればよい。

図６中（ｂ）は、中心位置（Ｏ）の発光素子３２から光を出力した場合の出力指向方向を示す断面図である。中心位置（Ｏ）の発光素子３２だけを発光させ、それ以外の発光素子３２（ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１およびｄ２）を発光させない場合、レンズ３１の中心位置と、発光素子３２の位置とは、共に中心軸４１と一致するように配置されている。これにより、中心位置（Ｏ）の発光素子３２から発光される光の出力指向方向４０の光軸の中心方向は、中心軸４１と一致する方向になる。なお、図６中（ｂ）が、受光部３の構成を示しているとき、中心位置（Ｏ）の受光素子３２においてのみ、生体１０からの反射光（または透過光）を受光可能にした場合、中心位置（Ｏ）の受光素子３２が受光可能な光の入力指向方向４０の光軸の中心方向は、中心軸４１と一致する方向になる。

ここで、指向方向４０は、発光素子３２やレンズ３１の光学的特性によって、光軸から所定の角度範囲を有しており、本実施形態において指向方向４０は、光軸から±３０度となるように図示している。以下指向方向の角度範囲を、光軸から±３０度として説明する。なお、指向方向４０の角度範囲はこれに限られず、用途に応じて適切な角度範囲を設定すればよい。

図６中（ｃ）は、ａ１、ｂ１、ｃ１およびｄ１のいずれかの位置の発光素子３２の指向方向を示す断面図である。ａ１、ｂ１、ｃ１およびｄ１のいずれか１つの位置の発光素子３２のみを発光させ、それ以外の発光素子３２を発光させない場合、レンズ３１の中心位置と、発光素子３２の位置（ａ１、ｂ１、ｃ１またはｄ１）とは、距離４４だけ離れている。したがって、発光素子３２から発光される光の出力指向方向は、レンズ３１の屈折作用によって、指向方向４２の光軸４３がレンズ３１の中心軸４１に対して、角度θ傾斜して交差する方向となる。ここで、角度θは、レンズ３１の中心位置と発光する発光素子３２との間の距離、およびレンズ３１の屈折率により決定されるものであり、本実施形態において、角度θを４５度として図示している。以下、角度θを４５度として説明する。なお、角度θはこれに限られず、用途に応じて適切な角度を設定すればよい。

図６中（ｄ）は、ａ２、ｂ２、ｃ２およびｄ２のいずれか１つの位置の発光素子３２の指向方向を示す断面図である。図６中（ｄ）において、ａ２、ｂ２、ｃ２およびｄ２のいずれか１つの位置の発光素子３２のみを発光させ、それ以外の発光素子３２を発光させない場合、レンズ３１の中心位置と、発光素子３２の位置（ａ２、ｂ２、ｃ２またはｄ２）とは、距離４７だけ離れている。したがって、発光素子３２から発光される光の出力指向方向は、レンズ３１の屈折作用によって、指向方向４５の光軸４６がレンズ３１の中心軸４１に対して、角度θ傾斜して交差する方向となる。

以上のように、脈波センサ１において、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向、および受光部３が受光可能な光の入力指向方向のいずれか一方を、任意に制御することが可能である。特に、本実施形態においては、図７中（ａ）〜（ｉ）に示す発光部２の生体１０側上面図に示すように、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向を、９つの方向に調整することができる。

なお、発光部２からの光の出力指向方向を調整する場合、図４中（ａ）に示す発光素子駆動回路によって、２つの隣接する任意の発光素子３２を選択して発光させる。これにより、選択した２つの発光素子３２のそれぞれからの光の出力指向方向が重なり合い、その結果、選択した２つの発光素子３２のそれぞれからの光の出力指向方向の中間となる方向を、発光部２からの光の出力指向方向とすることができる。

例えば、図７中（ｄ）に示すように、ａ１の位置の発光素子３２だけを発光させた場合、発光素子３２からの光の出力指向方向は、上面から見てＡ’の方向であり、図７中（ａ）に示すように、ｄ１の位置の発光素子３２だけを発光させた場合、発光素子３２からの光の出力指向方向は、上面から見てＤ’の方向である。そして、ａ１の位置の発光素子３２、およびｄ１の位置の発光素子３２の２つの発光素子３２を選択して発光させた場合、発光部２から生体１０に照射される光の出力指向方向は、上面から見てＡ’とＤ’との中間の方向（図示せず）となる。

さらに、図４（ｂ）に示す発光素子駆動回路により、２つの隣接する任意の発光素子３２の発光強度を、それぞれ異なる発光強度に調整することによって、選択した２つの発光素子３２のそれぞれからの光の出力指向方向の重なり合うバランスを調整することができる。この結果、発光部２からの光の出力指向方向を、選択した２つの発光素子３２のそれぞれからの光の出力指向方向の中間となる方向から、発光強度の比率に応じて微調整することも可能である。すなわち、発光強度が強いほうの出力指向方向側に、発光部２の出力指向方向の光軸中心方向を傾けることができる。

また、上記の２つの隣接する任意の発光素子３２の一方を、中心位置（Ｏ）の発光素子３２とすることによって、他方を、ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２、ｃ１、ｃ２、ｄ１およびｄ２のいずれか１つの位置の発光素子３２とすれば、これらの発光素子３２からの光の出力指向方向が重なり合うことによって、図６中（ｃ）および（ｄ）に示す指向方向についても、発光部２からの光の出力指向方向を示す角度θの傾斜を調整することが可能である。

このように、第１の実施形態においては、発光部２からの光の出力指向方向を、レンズ３１の屈折作用を利用して調整しているので、より屈折率が大きいレンズ３１を採用することによって、レンズ３１の中心位置と発光素子３２との間の距離に応じて、光出力指向方向をより大きく変化させることができる。この結果、生体情報を測定可能なセンシング領域の大きさに対して、発光部２および受光部３の配置面積（占有面積）を小さくすることが可能であり、脈波センサ１を小型化することが可能である。その結果、脈波センサ１の生体１０への密着性を高めることが可能であり、かつ小型であることから生体１０への拘束性も低減させることができる。

（第２の実施形態）
本発明に係る脈波センサ１における発光部６０および受光部７１の光の指向方向の調整方法の第２の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。なお、第１の実施形態において説明した内容と重複する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図８中（ａ）〜（ｃ）は、発光部６０および受光部７１の第２の実施形態を示す模式図である。図８において、符号６０（７１）は、発光部６０または受光部７１のいずれかであり得ることを示している。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、発光部６０と受光部７１とは、発光素子３２と受光素子とが異なる以外は、同様に構成し得るので、以下では発光部６０を例にして説明する。図８を用いて、受光部７１の第２の実施形態について説明する場合、発光素子３２を受光素子に置き換えればよい。なお、図８中（ａ）〜（ｃ）に示される光の出力指向方向は、それぞれ、図６中（ｂ）〜（ｄ）に示される光の指向方向に対応しているため、異なる部分についてのみ説明する。

図８中（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光部６０は、レンズ３１、発光素子３２および遮光壁３４を備えている。発光部６０において、発光素子３２は、アクチュエータのベース部６１上を移動可能なアクチュエータの可動部６２に搭載されている。これにより、発光素子３２は、ベース部６１上を２次元方向に任意に移動可能に構成されている。ここで、ベース部６１は、レンズ３１に対して平行であり、生体１０に対して平行に配置されるものであり、発光素子３２は、この面に対して平行に移動可能に構成されている。

このように、レンズ３１に対して発光素子３２を２次元方向に平行移動させることによって、レンズ３１の中心位置と発光素子３２の中心位置との間の距離に応じて、出力指向方向を調整することができる。すなわち、図８中（ａ）に示すように、レンズ３１の中心位置と発光素子３２の中心位置とが共に中心軸６４に一致する位置にあるとき、発光素子３２からの光の出力指向方向６３の光軸の中心方向は、中心軸６４に一致する方向である。また、図８中（ｂ）に示すように、レンズ３１の中心位置と発光素子３２の中心位置とが距離６７だけ離れている場合、発光素子３２からの光の出力指向方向６５は、レンズ３１の屈折作用により、出力指向方向６５の光軸の中心方向６６が、中心軸６４に対して角度θ傾斜して交差する方向となる。さらに、図８中（ｃ）に示すように、レンズ３１の中心位置と発光素子３２の中心位置とが距離７０だけ離れている場合、発光素子３２からの光の出力指向方向６８は、レンズ３１の屈折作用により、出力指向方向６８の光軸の中心方向６９が、中心軸６４に対して角度θ傾斜して交差する方向となる。

なお、アクチュエータは、例えば、デジタルカメラのＣＣＤシフト方式の手振れ補正ユニットにおいて使用されているような、マイクロアクチュエータを利用して実現することができる。特に、停止位置において無通電を保持することが可能なタイプであれば、指向方向を調整するとき以外は駆動電力を必要としないことから、装置の低電力化の観点において有効である。その他にも、近年開発が進められているＭＥＭＳ技術や人工筋肉技術を応用した様々な超小型のマイクロアクチュエータを利用してもよい。なお、２次元方向の調整が不要な場合には、１次元方向にのみ発光素子３２を移動させることが可能なアクチュエータを利用すればよい。なお、本実施形態において、２次元方向とは、例えば、図６中（ａ）に示すような、一点鎖線Ａ−Ａ’線およびＢ−Ｂ’線のような第１の方向および第２の方向の２つの方向（２軸方向）を意図している。

このように、第２の実施形態における発光部６０は、第１の実施形態と同様に、レンズ３１の屈折作用を利用していることから、屈折率が大きいレンズ３１を採用することによって、レンズ３１の中心位置と発光素子３２の中心位置との間の距離に応じて、光出力指向方向をより大きく変化させることができる。この結果、生体情報を測定可能なセンシング領域の大きさに対して、発光部６０および受光部７１の配置面積（占有面積）を小さくすることが可能であり、脈波センサ１を小型化することが可能である。その結果、脈波センサ１の生体１０への密着性を高めることが可能であり、かつ小型であることから生体１０への拘束性も低減させることができる。

また、第２の実施形態においては、発光素子３２を移動させるアクチュエータの可動部６２の駆動分解能（物理的に移動可能な最小距離）単位で、発光素子３２の位置を２次元方向にきめ細かく調整可能であることから、発光素子３２からの光の出力指向方向も２次元方向にきめ細かく調整することが可能である。さらに、第１の実施形態では、光出力指向方向を調整するときに２つの隣接する任意の発光素子３２を選択して発光させることによって、選択した２つの発光素子３２のそれぞれからの光の出力指向方向の中間となる方向に、発光部２からの光の出力指向方向の光軸中心方向を調整することが可能であるが、この場合、２つの発光素子３２を駆動するために、２回路分の消費電力が必要であった。一方、第２の実施形態においては、使用する発光素子３２は１つのみであることから、無通電保持が可能なアクチュエータを使用すれば、測定中に任意の光出力指向方向を得るために必要な消費電力は、発光素子３２の駆動回路１回路分であり、測定中の消費電力を低減することができる。

（第３の実施形態）
本発明に係る脈波センサ１における発光部８０および受光部９１の光の指向方向の調整方法の第３の実施形態について、図９を参照して以下に説明する。なお、第１の実施形態において説明した内容と重複する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図９中（ａ）〜（ｃ）は、発光部８０および受光部９１の第３の実施形態を示す模式図である。図９において、符号８０（９１）は、発光部８０または受光部９１のいずれかであり得ることを示している。また、本実施形態においても、第１および第２の実施形態と同様に、発光部８０と受光部９１とは、発光素子３２と受光素子とが異なる以外は、同様に構成し得るので、以下では発光部８０を例にして説明する。図９を用いて、受光部９１の第３の実施形態について説明する場合、発光素子３２を受光素子に置き換えればよい。なお、図９中（ａ）〜（ｃ）に示される光の出力指向方向は、それぞれ、図６中（ｂ）〜（ｄ）に示される光の出力指向方向に対応しているため、異なる部分についてのみ説明する。

図９中（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光部８０において、発光素子３２は、遮光壁３４の下面に固定されており、発光素子３２の中心位置と中心軸８４とが一致するように配置されている。そして、発光素子３２の上面の生体１０に面する側には、図示しないアクチュエータにより移動可能に構成された可動レンズ８１、および透過窓８２が配置されている。可動レンズ８１は、アクチュエータによって、生体１０に対して平行に移動可能であり、少なくとも、生体１０に対して平行な第１の方向と、当該第１の方向に交差する第２の方向との２つの方向（２軸方向）に任意に移動可能に構成されている。

このように、可動レンズ８１を生体１０に対して平行に移動させることで、可動レンズ８１の中心位置と、１つの固定された発光素子３２の中心位置との距離に応じて、発光部８０からの光の出力指向方向を調整することが可能である。すなわち、図９中（ａ）に示すように、可動レンズ８１の中心位置と発光素子３２の中心位置とが共に中心軸８４に一致する位置にあるとき、発光素子３２からの光の出力指向方向８３の光軸の中心方向は、中心軸８４に一致する方向である。また、図９中（ｂ）に示すように、可動レンズ８１の中心と発光素子３２の中心位置とが距離８７だけ離れている場合、発光素子３２からの光の出力指向方向８５は、可動レンズ８１の屈折作用により、出力指向方向８５の光軸の中心方向８６が、中心軸８４に対して角度θ傾斜した方向となる。さらに、図９中（ｃ）に示すように、可動レンズ８１の中心と発光素子３２の中心位置とが距離９０だけ離れている場合、発光素子３２からの光の出力指向方向８８は、可動レンズ８１の屈折作用により、出力指向方向８８の光軸の中心方向８９が、中心軸８４に対して角度θ傾斜した方向となる。

可動レンズ８１を駆動するためのアクチュエータ（図示せず）は、例えば、レンズシフト方式の手振れ補正機能を搭載したカメラやレンズのレンズ駆動ユニットと同様に、電磁力等を利用して可動レンズ８１を移動させることができるように構成すればよい。なお、２次元方向の調整が不要な場合には、１次元方向にのみレンズ可動レンズ８１を移動させることが可能なアクチュエータを利用すればよい。なお、本実施形態において、２次元方向とは、例えば、図６中（ａ）に示すような、一点鎖線Ａ−Ａ’線およびＢ−Ｂ’線のような第１の方向および第２の方向の２つの方向（２軸方向）を意図している。

このように、第３の実施形態における発光部８０は、第１の実施形態と同様に、レンズ８１の屈折作用を利用していることから、屈折率が大きいレンズ８１を採用することによって、レンズ８１の中心位置と発光素子３２の中心位置との距離に応じて、光出力指向方向をより大きく変化させることができる。この結果、脈波センサ１の小型化を実現し得、脈波センサ１の生体１０への密着性を高め、かつ生体１０への拘束性も低減することが可能である。

また、第３の実施形態においては、可動レンズ８１を移動させるアクチュエータ（図示せず）の駆動分解能（物理的に移動可能な最小距離）単位で、可動レンズ８１の位置を２次元方向にきめ細かく調整可能であることから、発光素子３２からの光の出力指向方向も２次元方向にきめ細かく調整することが可能である。さらに、第３の実施形態においては、発光素子３２が１個のみであることから、発光素子３２の駆動回路も１個備えていればよい。可動レンズ８１を駆動するためのアクチュエータ（図示せず）が、無通電保持が可能なタイプであれば、第２の実施形態と同様に、測定中の消費電力を低減させることが可能である。

ここで、第３の実施形態における発光部８０が、第１の実施形態における発光部２および第２の実施形態における発光部６０と異なる点について説明する。第１の実施形態および第２の実施形態においては、図６中（ｃ）および（ｄ）、ならびに図８中（ｂ）および（ｃ）に示すように、発光素子３２からの光は、中心軸８４の位置からではなく、レンズ上の発光素子３２に対応する位置から照射されることになる。これに対して、第３の実施形態においては、図９中（ｂ）および（ｃ）に示すとおり、発光素子３２からの光は、当該光の出力指向方向に関わらず、常に中心軸８４の位置から照射される。したがって第１〜３の実施形態において、発光素子３２からの光の出力指向方向の光軸と、発光部の中心軸（レンズの中心軸または発光素子の中心軸）とのなす角θの大きさが同一であれば、第３の実施形態における発光部８０の構成を用いれば、生体情報を測定し得るセンシング領域をより大きくすることが可能である。

（第４の実施形態）
本発明に係る脈波センサ１における発光部１００および受光部１１０の光の指向方向の調整方法の第４の実施形態について、図１０を参照して以下に説明する。なお、第１の実施形態において説明した内容と重複する部分については、同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。図１０中（ａ）〜（ｃ）は、発光部１００および受光部１１０の第４の実施形態を示す模式図である。図１０において、符号１００（１１０）は、発光部１００または受光部１１０のいずれかであり得ることを示している。また、本実施形態においても、第１〜３の実施形態と同様に、発光部１００と受光部１１０とは、発光素子３２と受光素子とが異なる以外は、同様に構成し得るので、以下では発光部１００を例にして説明する。図１０を用いて、受光部１１０の第４の実施形態について説明する場合、発光素子３２を受光素子に置き換えればよい、なお、図１０中（ａ）〜（ｃ）に示される光の出力指向方向は、それぞれ図６中（ｂ）〜（ｄ）に示される光の出力指向方向に対応しているため、異なる部分についてのみ説明する。

図１０中（ａ）〜（ｃ）に示すように、発光部１００は、発光素子３２と、発光素子３２の上面側（生体１０面側）に位置するレンズ１０１とを備えている。発光素子３２およびレンズ１０１は、遮光壁３４に取り囲まれており、装置内に固定されている。そしてレンズ１０１に対する上面側（生体１０面側）に、可動ルーバー１０２を備えている。可動ルーバー１０２は、複数の羽板により構成されており、当該羽板（スリット）部分の傾きを任意に調整して、可動ルーバー１０２を通過する光の指向方向を制限できるように構成されている。なお、レンズ１０１の中心位置と発光素子３２の中心位置とが、共に中心軸１０４上において一致するように固定されている。

このように、可動ルーバー１０２の羽板の傾きを調整することによって、レンズ１０１から生体１０に照射される光の出力指向方向を制限し、発光部１００から生体１０に照射される光の出力指向方向を調整し得る。すなわち、図１０中（ａ）に示すように、可動ルーバー１０２の羽板の傾きが、レンズ１０１および発光素子３２の中心位置と一致する中心軸１０４に平行である場合、発光素子３２からの光の出力指向方向１０３の光軸の中心方向は、中心軸１０４に一致する方向である。また、図１０中（ｂ）に示すように、可動ルーバー１０２の羽板の傾きが、中心軸１０４に対して右方向に傾斜している場合、可動ルーバー１０２の羽板の傾きの影響により、発光素子３２からの光の出力指向方向１０５の光軸の中心方向１０６が、中心軸１０４に対して角度θ傾斜した方向となる。さらに、図１０中（ｃ）に示すように、可動ルーバー１０２の羽板の傾きが、中心軸１０４に対して左方向に傾斜している場合、可動ルーバー１０２の羽板の傾きの影響により、発光素子３２からの光の出力指向方向１０７の光軸の中心方向１０８が、中心軸１０４に対して角度θ傾斜した方向となる。

なお、可動ルーバー１０２は、近年、開発が進められているＭＥＭＳ技術や形状記憶合金技術などを利用した、様々な超小型のマイクロルーバーを利用すればよい。特に、停止位置で無通電保持が可能なタイプのルーバーであれば、光の出力指向方向を調整するとき以外は、駆動電力を必要としないことから、装置の低電力化の観点で有効である。また可動ルーバー１０２としては、上記と同様の機能を有するものであれば特にこれらに限定されず、例えば、液晶などを利用して光軸方向を調整する液晶光学デバイスなどを利用してもよい。

第４の実施形態における発光部１００をより具体的に説明する。第４の実施形態における発光部１００は、第１〜３の実施形態における発光部と異なり、レンズ１０１および発光素子３２の位置を固定し、可動ルーバー１０２の羽板の傾斜によって、発光素子３２からの光の出力指向方向を変化させる。したがって、第１〜３の実施形態のように、レンズの中心位置と発光素子の中心位置との距離に応じて、光出力指向方向を変化させる方法と比較して、レンズ１０１を小さくすることができるため、さらに脈波センサ１を小型化することが可能である。すなわち、レンズ１０１を小型化することによって、図１０中（ａ）〜（ｃ）に示すように発光部１００の横幅を短くし、発光部１００を小型化することができる。その結果、脈波センサ１の生体１０に対する密着性をさらに高めることが可能であり、かつ生体１０に対する拘束性もさらに低減することができる。

なお、第２および３の実施形態と同様に、第４の実施形態においても、発光素子３２は１個であることから、発光素子３２の駆動回路も１個備えていればよい。そして、無通電保持が可能な可動ルーバーを使用すれば、測定中に任意の出力指向方向を得るために必要な消費電力は、発光素子３２の駆動回路１個分でよいので、第１の実施形態よりも、測定中の消費電力を低減することができる。また、可動ルーバー１０２の羽板（スリット）部分の駆動分解能（物理的に傾斜可能な最小角度）単位で、可動ルーバー１０２の羽板（スリット）部分の傾斜角度をきめ細かく調整可能であることから、これに伴って発光素子３２からの光の出力指向方向もきめ細かく調整することが可能となる。

上述した第１〜４の実施形態は全て、発光部および受光部をそれぞれ１個ずつ備えていればよいので、脈波センサ１において、生体１０との接触面積に占める発光部および受光部の配置面積を小さくすることが可能であり、脈波センサ１の小型化を実現し、人体の手首のように形状が複雑な生体１０表面にも密着性を高めやすいという効果を奏する。なお、第２〜４の実施形態においては、発光部における発光素子の数、および受光部における受光素子の数が、それぞれ１個ずつであるため、発光素子の駆動回路および受光素子の駆動回路を、それぞれ１個ずつ備えていればよい。すなわち、図４中（ａ）および（ｂ）に示した発光素子の駆動回路を１個備えていればよく、図５中（ａ）に示す受光素子の駆動回路においてはセレクタ３８が不要になり、受光素子（ＰＤ）がオペアンプ３９に直接接続するよう構成すればよい。

（脈波センサ１による生体情報の測定処理）
つぎに、図１１〜図１５に基づいて、脈波センサ１による生体情報の測定処理について説明する。

図１１は、脈波センサ１のメイン処理の動作を示すフローチャートを示す図である。まず、生体情報測定部４は、発光方向調整部５および受光方向調整部６の少なくともいずれか一方を制御することにより、発光部２からの光の出力指向方向および受光部３が受光可能な光の入力指向方向の少なくともいずれか一方を初期の指向方向に調整する（ステップＳ１１０）。ここで、初期の指定方向を、図６中（ｂ）に示すような中心軸４１方向とする。なお、初期の指定方向はこれに限らず、適切な方向を任意に設定してもよい。また、本実施形態においては、発光方向調整部５および受光方向調整部６の両方を備えている場合について説明するが、発光方向調整部５または受光方向調整部６のいずれか一方のみ備えている場合には、いずれか一方の調整し得る指向方向のみを調整する。

つぎに、生体情報測定部４は、発光部２からの光の出力指向方向を調整する（ステップＳ１１１）。この調整処理の詳細については後述する。なお、発光方向調整部５を備えていない場合には、このステップをスキップする。つぎに、生体情報測定部４は、受光部３からの光の入力指向方向を調整する（ステップＳ１１２）。この調整処理の詳細については後述する。なお、受光方向調整部６を備えていない場合には、このステップをスキップする。

つぎに、生体情報測定部４は、生体情報評価基準値の初期値をセットする（ステップＳ１１３）。ここで、生体情報評価基準値とは、後述するステップにおいて、測定したデータが正常範囲であるか否かを判別するために参照されるものであり、本実施形態においては、測定した脈波データの波形形状から、所定の波形パラメータを算出し、算出した波形パラメータに基づいて生体情報評価基準値を生成する。したがって、ステップＳ１１３の時点で、生体情報測定部４は脈波データの測定を行い、測定した脈波データから、初期の生体情報評価基準値を生成する。

ここで、生体情報測定部４が測定する脈波データについて、図１２を参照して説明する。図１２は、脈波データを説明する模式図である。図１２に示す脈波データにおいて、脈波形の下部付近の電圧値であるＤＣレベル、および脈波形の振幅に相当する電圧値であるＡＣレベルの２つの波形パラメータを算出する。図１２の脈波データにおいては、ＤＣレベルが約１．４７Ｖであり、ＡＣレベルが約０．１５Ｖである。ここで、図１２に示すＤＣレベルは、直流成分の平均値に相当する。一般に、波形の振幅も含めた平均値をＤＣレベルとするが、本実施形態においてＤＣレベルは、脈波データの振幅を除いた波形の下部付近を意図している。またＡＣレベルは、受光部３において受光した受光量の変化の振幅を示している。血液中のヘモグロビンは光を吸収する特性を有しているので、血液中に含まれるヘモグロビン量が多いほど光の吸収量が多くなり、ＡＣレベルが大きくなる。
ステップＳ１１３の時点で算出した２つの波形パラメータを、生体情報評価基準値の初期値として生体情報データベース８に記憶してもよい。なお、生体情報評価基準値についてはこれに限らず、適切な値を任意に設定すればよい。

つぎに、生体情報測定部４は、生体１０の脈波データ（生体情報）を測定する（ステップＳ１１４）。生体情報測定部４が測定した脈波データは、必要に応じて、脈波センサ１の図示しない表示部（ＬＣＤ等）に表示したり、脈波センサ１が内蔵する図示しない通信部を介して外部の機器に送信したりしてもよく、生体情報データベース８に記憶してもよい。なお、ステップＳ１１４における脈波データの測定は常時行われてもよいが、所定のタイミング毎に行われてもよい。脈波データの測定タイミングとしては、例えば、１分に１回、１０分に１回、または１時間に１回測定する等であってもよく、測定タイミング、測定頻度、測定回数等は、測定用途や使用者（生体）からの要求などに応じて任意に設定すればよい。また、脈波センサ１が内蔵する図示しない通信部を介して、外部の機器からの要求に応じて、適宜測定することも可能である。

つぎに、生体情報測定部４は、ステップＳ１１４において測定した脈波データから、所定の波形パラメータを算出し、算出した波形パラメータを生体情報データベース８に記憶する（ステップＳ１１５）。ここで、算出した波形パラメータは、ステップＳ１１３において記憶した生体情報評価基準値とは異なるデータとして、別領域に記憶される。この波形パラメータの算出方法については、ステップＳ１１３において説明した波形パラメータの算出方法と同一である。すなわち、２つの波形パラメータ、ＡＣレベルおよびＤＣレベルを算出する。また、生体情報データベース８に記憶する波形パラメータは、上書き処理で記憶され、ステップＳ１１５の処理が行われる度毎に上書きされる。

つぎに、生体情報測定部４は、ステップＳ１１５において算出した波形パラメータにより表される脈波データと、生体情報データベース８に記憶されている生体情報評価基準値とを比較して、測定した脈波データ（生体情報）が正常範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１６）。本実施形態においては、脈波データおよび生体情報評価基準値として、ＡＣレベルおよびＤＣレベルの２つの波形パラメータを用いているので、例えば、生体情報評価基準値のＡＣレベルおよびＤＣレベルの値に対して、ステップＳ１１５において算出した波形パラメータのＡＣレベルおよびＤＣレベルが、それぞれ±３０％以内であれば正常範囲内であると判定する（Ｙｅｓ）。なお、この判定内容や判定基準は、これに限らず、適切な判定基準等を任意に設定すればよい。

ここで、測定した生体情報が正常範囲内であるか否かを判定する理由について説明する。脈波センサ１を生体１０に継続して装着していると、脈波センサ１の装着位置のずれ、生体１０の姿勢の変化（手首の曲げ、ひねり等）などによって、測定対象である手首動脈と脈波センサ１のセンサ部（図示せず）との相対的な位置関係が変化する場合がある。この場合、発光部２からの光の出力指向方向や、受光部３が受光可能な光の入力指向方向を再度調整することで、手首動脈とセンサ部との相対位置の変化に対する許容度を向上させることができる。ステップＳ１１６において、生体情報が正常範囲内であると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１７に進む。一方、ステップＳ１１６において、生体情報が正常範囲外であると判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１０に戻り、処理を繰り返す。具体的には、最初の状態（指向方向の初期化）に戻ることになる。

つぎに、生体情報測定部は、生体情報評価基準値の更新処理を行う（ステップＳ１１７）。本実施形態においては、生体情報データベース８に記憶されている生体情報評価基準値であるＡＣレベルおよびＤＣレベルと、ステップＳ１１５において算出した波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルとから、ＡＣレベルおよびＤＣレベルのそれぞれについて平均値を算出し、算出した平均値を新たな生体情報評価基準値として、生体情報データベース８に記憶する。すなわち、時間の経過や体調の変化などにより、徐々に変化する生体情報に追従できるように、生体情報評価基準値を直近の脈波データ（生体情報）により補正する。なお、この更新処理方法については、これに限らず適切な方法で更新処理すればよく、例えば、直近の波形パラメータ（例えば、直近の１０回分のデータ）を生体情報データベース８に記憶させるようにして、単純移動平均により算出した値を新たな生体情報評価基準値として更新してもよい。

つぎに、生体情報測定部４は、所定の指向方向調整タイミングになったか否かを判定する（ステップＳ１１８）。ここで、所定の指向方向調整タイミングとは、具体的には、一定の周期（例えば３０分周期）や一定の時刻（例えば午前０時と午後０時）などの時間情報を、脈拍センサ１に内蔵する図示しないタイマや時計により監視することによって判定することができる。また、脈波センサ１が内蔵する図示しない通信部を介して、外部の機器から指向方向を調整する指示を受信した場合に、指向方向調整タイミングになったと判定してもよい。

ここで、所定の指向方向調整タイミングになったか否かを判定する理由を説明する。ステップＳ１１６における説明と同様に、脈波センサ１を生体１０に継続して装着すると、装着位置のずれ、姿勢の変化（手首の曲げ、ひねり等）などによって、測定対象である手首動脈と脈波センサ１のセンサ部（図示せず）との相対的な位置関係が変化する場合がある。この場合、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向方向を再度調整することによって、手首動脈とセンサ部との相対位置の変化に対する許容度を向上させることができる。特に、ステップＳ１１６の処理だけでは対応できなかった場合にステップＳ１１８の処理が効果を発揮する。

具体的には、生体１０からの脈波データは、時間の経過や体調の変化などによって徐々に変化するものであるため、ステップＳ１１７において更新した生体情報評価基準値が、必ずしも適切な値になるとは限らず、例えば、時間の経過と共に徐々に低下した値となることがあり得る。このように生体情報評価基準値の低下の発生と、手首動脈とセンサ部との位置がずれることによる測定データの低下の発生とが、タイミング的に重なって発生してしまった場合、ステップＳ１１６における判定処理のみでは対応できない場合がある。なお、このような不具合が発生する可能性が低い場合、ステップＳ１１８の処理は必ずしも必要ではなく、不要であればスキップすればよい。

ステップＳ１１８において、所定の指向方向調整タイミングではないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１１９に進む。一方、ステップＳ１１８において、所定の指向方向調整タイミングであると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に戻り、処理を繰り返す。具体的には、最初の状態（指向方向の初期化）に戻ることになる。

つぎに、生体情報測定部４は、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を調整する（ステップＳ１１９）。この調整処理の詳細については後述する。なお、発光強度調整部７を備えていない場合、ステップＳ１１９をスキップする。ステップＳ１１９の処理を行った後、ステップＳ１１４に戻り、引き続いて次の生体情報の測定処理を行う。

次に、図１３を参照して、脈波センサ１における光の出力指向方向または光の入力指向方向の調整処理について説明する。なお、光の出力指向方向の調整と、光の入力指向方向の調整とは、基本的に同様の処理であることから、光の出力指向方向を例にして説明する。図１３を用いて光の入力指向方向の調整処理について説明する場合には、発光部２、発光方向調整部５等を、それぞれ受光部３、受光方向調整部６等に置き換えればよい。図１３は、発光方向調整部５による発光部２からの光の出力指向方向の調整処理を示すフローチャートを示す図である。この図１３の処理は、図１１に示すステップＳ１１１およびステップＳ１１２の処理に相当するものである。

まず、生体情報測定部４により制御されることによって、発光方向調整部５は、発光部２からの光の出力指向方向を初期の指向方向に調整する（ステップＳ１２０）。ここで、初期の指定方向を、図６中（ｂ）に示すような中心軸４１方向とする。なお、初期の指定方向はこれに限らず、適切な方向を任意に設定してもよい。

つぎに、生体情報測定部４は、測定レベルの初期値をセット（初期設定）する（ステップＳ１２１）。具体的には、受光部３からの受光信号を電圧レベル（測定レベル）に変換した値が、所望の電圧レベルになるよう調整する。本実施形態においては、電圧レベル（ＤＣレベルの電圧値の平均値）が、測定電圧レンジの中央付近（例えば、定電圧電源ＶＣＣがＤＣ３Ｖであれば１．５Ｖ付近）になるよう調整する。測定レベルの調整方法は、発光強度調整部７を制御して、発光強度の強弱を調整する方法であってもよく、図５中（ａ）に示す受光回路のオペアンプ３９のゲインを制御して調整する方法であってもよい。なお、測定レベルの初期値のセット（初期設定）は、これに限らず、適切な設定を任意に行えばよい。

つぎに、生体情報測定部４は、生体１０の脈波データを測定し、測定した脈波データから、波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルを算出し、生体情報データベース８に記憶する（ステップＳ１２２）。すなわち、この時点で設定されている発光部２からの光の出力指向方向における脈波データの波形パラメータを算出して、この時点で設定されている光の出力指向方向と関連付けて、生体情報データベース８に記憶する。生体情報データベース８における光の出力指向方向と波形パラメータとの記憶例を図１５に示す。図１５においては、ＶＣＣ＝３Ｖとする。

つぎに、生体情報測定部４は、ステップＳ１２２において算出した波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルからＡＣ／ＤＣ比を算出し、図１５に示すように、光の出力指向方向と関連付けて生体情報データベース８に記憶する（ステップＳ１２３）。なお、本実施形態においては、受光部３における受光量が少ない場合に、ＤＣレベルが大きく（電圧が高く）なり、受光部３における受光量が多い場合に、ＤＣレベルが小さくなる（電圧が低くなる）ことから、ＡＣ／ＤＣ比を算出するときには、ＤＣレベルの大小を反転するために、下記の式（１）により算出する。

ＡＣ／ＤＣ比＝ＡＣレベル／（定電圧電源ＶＣＣ電圧値−ＤＣレベル）・・・（１）
一般にＡＣ／ＤＣ比が大きな値である場合に、より正確な測定が可能であり、ＡＣ／ＤＣ比が同じ値である場合には、ＤＣレベルが大きい（受光量が少ない）、すなわち発光部２からの光の発光強度が小さいほうが、消費電力を低減し得るので有利である。つぎに、生体情報測定部は、調整し得る全ての出力指向方向について、ステップＳ１２２およびステップＳ１２３の処理を終了したか否かを判定する（ステップＳ１２４）。ここで、全ての出力指向方向とは、任意に設定した指向方向の全てを意図しており、例えば第１の実施形態においては、図７中（ａ）〜（ｉ）に示す９個の方向を、全ての出力指向方向として設定することが可能である。また、第２の実施形態における指向方向の一例を図１９に示し、第３の実施形態における指向方向の一例を図２０に示す。なお第４の実施形態における指向方向の例は、第３の実施形態と同様に図２０により示される。第２〜４の実施形態において、図１９および図２０に示すように、より詳細に光の出力指向方向を調整する場合、マトリクス状に分割した方向の全てを、全ての出力指向方向として設定することが可能である。

ステップＳ１２４において、全ての指向方向についての処理を終了していない（Ｎｏ）と判定した場合、ステップＳ１２５に進む。一方、ステップＳ１２４において、全ての指向方向についての処理が終了した（Ｙｅｓ）と判定した場合、ステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２５において、生体情報測定部４は、発光部２からの光の出力指向方向を、次に処理を行う出力指向方向に調整する。そして、ステップＳ１２５の処理を行なった後、ステップＳ１２２に戻る。具体的には、ステップＳ１２５において設定した光の出力指向方向における脈波データの測定を行う。

つぎに、ステップＳ１２６において、生体情報測定部４は、ステップＳ１２２およびステップＳ１２３において生体情報データベース８に記憶したデータを比較して、最適な光の出力指向方向を決定し、発光方向調整部５を制御して、発光部２からの光の出力指向方向を、決定した出力指向方向に調整する。本実施形態においては、生体情報データベース８に記憶されている各出力指向方向に関するデータの中から、ＡＣ／ＤＣ比の値が最も大きい出力指向方向を抽出する。もし、ＡＣ／ＤＣ比が同一または同程度である出力指向方向が複数抽出された場合、抽出した出力指向方向の中から、ＤＣレベルが最も小さい（受光量が多い）、すなわち同じ発光強度における受光効率が高いものを抽出し、最適な出力指向方向とする。なお、ＤＣレベルも同一である場合には、いずれを最適な出力指向方向としてもよい。例えば、図１５に示す例においては、メモリＮｏ．３およびメモリＮｏ．６のＡＣ／ＤＣ比が同一で、最も大きいが、メモリＮｏ．６のＤＣレベルがより小さいので、メモリＮｏ．６に該当する指向方向である方向６（図７中（ｃ）に示すｃ１の方向）を最適な出力指向方向とする。

なお、最適な光の出力指向方向を決定する判定基準は、上記に限定されず、例えば、測定した脈波データのＡＣレベルにのみ基づいて決定してもよい。具体的には、振幅を表すＡＣレベルが最も大きい方向を、最適な光の出力指向方向とし、ＤＣレベルについては考慮せずに、単に大きな振幅の脈波データが測定できる方向に調整する。これにより、最適な光の出力指向方向の判定処理を簡略化することが可能である。また、測定した脈波データのＤＣレベルにのみ基づいて、最適な光の出力指向方向を決定してもよい。この場合、ＤＣレベルが最も小さい方向、すなわち本実施形態においては、受光部３における受光量が最も多い方向に調整する。これにより、ＡＣレベルを考慮せずに、単に受光量が多い方向に調整することによって、判定処理を簡略化すると共に、骨等により光が遮光される方向を排除することができる。

つぎに、生体情報測定部４は、生体１０の脈波データを再度測定し、測定した脈波データから、波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルを算出し、さらにＡＣ／ＤＣ比を算出する（ステップＳ１２７）。すなわち、ステップＳ１２６において設定した光の出力指向方向における脈波データの波形パラメータと、ＡＣ／ＤＣ比とを算出する。つぎに、生体情報測定部４は、ステップＳ１２７において再度測定した脈波データが、正常であるか否かを判定する。具体的には、ステップＳ１２７において算出したＡＣ／ＤＣ比と、ステップＳ１２６において抽出した最適な光の出力指向方向におけるＡＣ／ＤＣ比とを比較して、同程度（例えば、±１０％以内）の値であれば正常と判定する。ステップＳ１２８において、正常でないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１２０に戻り、光の出力指向方向の調整処理を最初からやり直す。一方、ステップＳ１２８において、正常であると判定した場合（Ｙｅｓ）、光の出力指向方向の調整処理を終了する。

次に、図１４を参照して、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度の調整処理について説明する。図１４は、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度の調整処理を示すフローチャートである。図１４に示す処理は、図１１に示すステップＳ１１９の処理に相当するものである。

まず、生体情報測定部４は、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を下げることが可能か否かを判定する（ステップＳ１３０）。具体的には、図１１に示すステップＳ１１５において、生体情報データベース８に記憶された直近の波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルの値を用いて、定電圧電源ＶＣＣ電圧値からＤＣレベルを減算し、さらにＡＣレベルを減算して得られた値が、例えば１Ｖ以上であれば、発光強度を下げることが可能であると判定する。すなわち、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を下げることによって、ＤＣレベルが高くなっても、ＡＣレベルが、ＶＣＣ電圧値に対して余裕があるか否かを判定する。

ステップＳ１３０において、発光強度を下げることが可能であると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３１に進む。一方、ステップＳ１３０において、発光強度を下げることができないと判定した場合（Ｎｏ）、ステップＳ１３２に進む。

そして、ステップＳ１３１において、生体情報測定部４は、発光強度調整部７を制御して、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を下げる。なお、発光強度をあまり大きく下げてしまうと、図１１に示すステップＳ１１７において生体情報データベース８に記憶させている生体情報評価基準値と、発光強度を下げた後の脈波データの波形パラメータとの差が大きくなってしまうことから、できるだけ少ない変化量で発光強度を下げるようにする。例えば、ＬＥＤ電流値を５％だけ低くする。なお、ステップＳ１３１の処理を行った後、発光強度の調整処理を終了する。

また、ステップＳ１３２において、生体情報測定部４は、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を上げる必要があるか否かを判定する。具体的には、図１１に示すステップＳ１１５において、生体情報データベースに記憶した直近の波形パラメータであるＡＣレベルおよびＤＣレベルの値を用いて、定電圧電源ＶＣＣ電圧値からＤＣレベルを減算し、さらにＡＣレベルを減算して得られた値が、例えば０．５Ｖ以下であれば、発光強度を上げる必要があると判定する。すなわち、現状のＤＣレベルおよびＡＣレベルでは、ＶＣＣ電圧値に対して余裕がないため、発光強度を上げてＤＣレベルを下げる必要があるか否かを判定する。

ステップＳ１３２において、発光強度を上げる必要があると判定した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳ１３３に進む。一方、ステップＳ１３２において、発光強度を上げる必要がないと判定した場合（Ｎｏ）、発光強度の調整処理を終了する。つぎに、ステップＳ１３３において、生体情報測定部４は、発光強度調整部７を制御することによって、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を上げる。なお、発光強度をあまり大きく上げ過ぎると、図１１に示すステップＳ１１７において生体情報データベース８に記憶させている生体情報評価基準値と、発光強度を上げた後の脈波データの波形パラメータとの差が大きくなってしまうことから、できるだけ少ない変化量で発光強度を上げるようにする。例えば、ＬＥＤ電流値を５％だけ高くする。なお、ステップＳ１３３の処理を行った後、発光強度の調整処理を終了する。

以上のような処理を繰り返し行うことによって、生体１０（人体）に装着された脈波センサ１において、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向方向を、必要に応じて適宜最適な状態に調整しながら脈波データ（生体情報）を測定することができる。それゆえに、生体１０ごとの個体差による測定対象（動脈）の位置の異なりや、初期の装着の際に生じる可能性が高い、測定対象とセンサ部との位置のずれに対応可能である。また、生体１０に継続して装着しているうちに装着位置が初期の装着位置からずれてしまったり、姿勢が変化（手首の曲げ、ひねり等）したりすることなどにより、測定対象である手首動脈とセンサ部との相対的な位置関係が変化するような状況にも対応できるという効果を奏する。

なお、本実施形態においては、生体情報測定部４の処理（図１１および図１３に示す処理フロー）により自動的に指向方向を調整する構成について説明したが、本発明に係る生体情報測定部４は、指向方向を自動的に調整する処理を必ずしも備えていなくてもよい。このような場合、使用者が、測定状態（例えば、表示部（図示せず）に表示された、ＡＣ／ＤＣ比、ＡＣレベル，ＤＣレベル、または測定状態が良好か否かを識別するインジケータ表示など）を目視により確認しながら、操作ボタン等の入力部（図示せず）を操作することによって、手動で発光方向調整部５および受光方向調整部６を操作して、測定状態が良好な状態になるように、指向方向を調整することも可能である。

また、受光部３が受光可能な光の入力指向方向を測定に適した方向に調整できるので、受光部３が受光可能な光の入力指向角範囲を必要最小限にすることによって、生体１０内において散乱した不要光や外乱光など、測定に不要な光の受光を妨げることが可能であり、Ｓ／Ｎ比が向上するという効果を奏する。さらに、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向を、生体１０に平行な少なくとも２つ以上の方向に調整可能とすることによって、解剖学的に複雑な測定部位（例えば、人体の手首動脈等の血管の走行位置や形状が複雑な部位や、血管近傍に腱、骨等が存在する部位）における測定に対応することが可能である。

発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向方向を、生体１０に平行な少なくとも２つ以上の方向に調整する場合に奏する効果について、図１８を参照して具体的に説明する。図１８は、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向方向を、生体１０に平行な少なくとも２つ以上の方向に調整する場合に奏する効果を示す概念図である。図１８に示すように、脈波センサ１（図示せず）と生体１０（図示せず）とが接する平面上において、生体１０に平行な１つの方向に光の指向方向を調整した場合に、生体情報を測定可能なセンシング領域１５０と、生体１０に平行な２つ以上の方向に光の指向方向を調整した場合に、生体情報を測定可能なセンシング領域１５１とを比較すると、生体１０に平行な２つ以上の方向に光の指向方向を調整した場合のセンシング領域１５１の方が明らかに広範囲の測定対象に対して測定可能であることが理解される。

特に、生体１０に平行な１つの方向に光の指向方向を調整した場合のセンシング領域１５０は、測定対象である動脈１４０の測定領域１５２をカバーできないので、この部分における生体情報を測定することができないか、測定ができたとしても、測定信号が小さいために正確な測定が困難である。一方、生体１０に平行な２つ以上の方向に光の指向方向を調整した場合のセンシング領域１５１は、動脈１４０を測定領域１５２でカバーできるので、十分に測定することが可能である。

また、本発明においては、発光部２から生体１０に照射される光の発光強度を適宜調整して、必要最低限の強度に調整しながら脈波データの測定を行うことが可能であるので、発光に要する電力を低減することができる。その結果、装置の小型化および軽量化、ならびに電池の寿命の改善を図ることができる。

さらに、本発明に係る脈波センサ１において、光の出力指向方向または光の入力指向方向と測定対象である動脈との位置関係を、図１６および１７を参照して以下に説明する。
図１６および図１７は、本発明の脈波センサ１における、光の出力指向方向または光の入力指向方向と、生体１０内の測定対象である動脈との位置関係とを説明する概念図である。図１６は、発光部２および受光部３を動脈１４０に並行な方向に配置（装着）した場合における光の指向方向と測定対象との位置関係を示す概念図であり、図１７は、発光部２および受光部３を動脈１４０に直交する方向に配置（装着）した場合における光の指向方向と測定対象との位置関係を示す概念図である。

図１６中（ａ）は、生体１０内の動脈１４０を、動脈１４０の走行方向の側面側から見た図であり、脈波センサ１の発光部２および受光部３は、動脈１４０に平行な方向に並べて配置されている。図１６中（ｂ）〜（ｄ）は、図１６中（ａ）に示すＥ−Ｅ’線における断面図（すなわち、動脈１４０の断面図）である。図１６中（ｂ）において、発光部２からの光の出力指向方向１４１、および受光部３が受光可能な光の入力指向方向１４１が図１３に示すＳ１２６の処理によって、測定に適した指向方向に調整されていることから、動脈１４０からの脈波データの測定を正確に行うことができる。また、図１６中（ｃ）および（ｄ）においても、発光部２からの光の出力指向方向１４２・１４３、および受光部３が受光可能な光の入力指向方向１４２・１４３が測定に適した方向に調整されているため、動脈１４０からの脈波データの測定を正確に行うことができる。このように、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向を、測定対象に対して常に最適な指向方向に調整することによって、正確な測定を実現し得る。

また、図１７中（ａ）は、生体１０内の動脈１４０を、動脈１４０の走行方向の側面側から見た図であり、脈波センサ１の発光部２および受光部３は、動脈１４０に直交する方向に並べて配置されている。図１７中（ｂ）〜（ｄ）は、図１７中（ａ）に示すＦ−Ｆ’線における断面図（すなわち、動脈１４０の断面図）である。図１７中（ｂ）において、発光部２からの光の出力指向方向１４４および受光部３が受光可能な光の入力指向方向１４５が、共に動脈１４０に対して測定に適した指向方向に調整されていることから、動脈１４０からの脈波データの測定を正確に行うことができる。また、図１７中（ｃ）および（ｄ）においても、発光部２からの光の出力指向方向１４６・１４８、および受光部３が受光可能な光の入力指向方向１４７・１４９が、共に動脈１４０に対して測定に適した指向方向に調整されているため、動脈１４０からの脈波データの測定を正確に行うことができる。このように、発光部２からの光の出力指向方向や受光部３が受光可能な光の入力指向を、測定対象に対して常に最適な指向方向に調整することによって、正確な測定を実現し得る。

なお、図１６および１７に示した概念図は、光の出力指向方向および光の入力指向方向が、理想的に制御されている状態を示したものである。生体１０内は光に対して強散乱媒体であること、腱や骨による遮光・減光などの影響を受けることから、実際には、必ずしも光の出力指向方向および光の入力指向方向と、測定対象の動脈との位置関係が一致するとは限らない。しかしながら、本発明のように、指向方向を適宜変化させたうちで最も測定に適した指向方向に常に調整することによって、より正確に生体情報を測定することが可能となる。

本実施形態においては、人体の手首などに装着する脈波センサを例として示したが、本発明に係る生体情報測定装置はこれに限らず、例えば、脈拍計、酸素飽和度計（パルスオキシメータ）、血圧計、血流計などの、生体に装着して光電センサにより生体情報を測定する各種生体情報測定装置に好適に用いることが可能であり、これらの装置も本発明の技術的範囲に含まれる。また、本発明に係る生体情報測定装置を用いて生体情報を測定する測定対象は、人体に限定されず、ヒト以外の生物であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

最後に、脈波センサ１の各機能ブロック、特に、生体情報測定部４は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。

すなわち、脈波センサ１は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、前記プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）、前記プログラムを展開するＲＡＭ（Random Access Memory）、前記プログラム及び各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである脈波センサ１の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、脈波センサ１に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit））が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。

前記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやコンパクトディスク−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／デジタルビデオデイスク／コンパクトディスク−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。

また、脈波センサ１を通信ネットワークと接続可能に構成し、前記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（ｖｉｒｔｕａｌ ｐｒｉｖａｔｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、８０２．１１無線、ＨＤＲ、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、前記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。

本発明は、脈拍計、酸素飽和度計、血圧計、血流計などの、生体の各部に装着して光電センサにより生体情報を測定する生体情報測定装置一般に広く適用することが可能である。また、本発明は、病院等における医療用機器として用いることが可能であり。さらに、インターネットを介した健康管理システムなどにも幅広く適用できる。

本発明に係る脈波センサの一実施形態を説明する模式図である。 本発明に係る脈波センサの一実施形態を示すブロック図である。 本発明に係る脈波センサにおける発光部または受光部の一実施形態を示す模式図である。 発光部の駆動回路を示す模式図である。 （ａ）は、受光部の駆動回路を示す模式図であり、（ｂ）は、受光素子を選択するための選択表を示す図である。 発光部または受光部における光の指向方向を説明する模式図である。 発光部または受光部における光の指向方向を説明する模式図である。 本発明に係る脈波センサにおける発光部または受光部の他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る脈波センサにおける発光部または受光部の他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る脈波センサにおける発光部または受光部の他の実施形態を示す模式図である。 本発明に係る脈波センサのメイン処理の動作を示すフローチャートを示す図である。 脈波データを説明する模式図である。 発光方向調整部による発光部からの光の出力指向方向、または受光方向調整部による受光部が受光可能な光の入力指向方向の調整処理を示すフローチャートを示す図である。 発光部から生体に照射される光の発光強度の調整処理を示すフローチャートである。 生体情報データベース記憶される脈波データの例を示す図である。 発光部からの光の出力指向方向および受光部が受光可能な光の入力指向方向と、測定対象との位置関係を示す概念図である。 発光部からの光の出力指向方向および受光部が受光可能な光の入力指向方向と、測定対象との位置関係を示す概念図である。 発光部からの光の出力指向方向および受光部が受光可能な光の入力指向方向と、測定対象との位置関係を示す概念図である。 発光部または受光部における光の指向方向を説明する模式図である。 発光部または受光部における光の指向方向を説明する模式図である。

符号の説明

１ 脈波センサ（生体情報測定装置）
２ 発光部
３ 受光部
４ 生体情報測定部（生体情報測定手段）
５ 発光方向調整部（指向方向調整手段）
６ 受光方向調整部（指向方向調整手段）
７ 発光強度調整部（発光強度調整手段）
１０ 生体
３１ レンズ
３２ 発光素子
１０２ 可動ルーバー（ルーバー）

Claims (14)

1. 生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置であって、
   生体に対して光を照射する発光部と、
   前記発光部から生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光部と、
   前記受光部における光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定手段と、
   前記生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する指向方向調整手段とを備え、
   前記発光部は、発光素子とレンズとを備え、該レンズを介して該発光素子により生体に対して光を照射し、前記受光部は、受光素子とレンズとを備え、該レンズを介して該受光素子により生体からの光を受光し、
   前記指向方向調整手段は、前記発光素子および前記受光素子の少なくとも一方の位置を、前記発光素子または前記受光素子の上面に面する位置に配置される生体に対して平行に移動させることによって、前記発光部から生体に照射される光および前記受光部が受光可能な光の少なくとも一方の指向方向を調整する
   ことを特徴とする生体情報測定装置。
2. 生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定装置であって、
   生体に対して光を照射する発光部と、
   前記発光部から生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光部と、
   前記受光部における光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定手段と、
   前記生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する指向方向調整手段とを備え、
   前記発光部は、発光素子とレンズとを備え、該レンズを介して該発光素子により生体に対して光を照射し、前記受光部は、受光素子とレンズとを備え、該レンズを介して該受光素子により生体からの光を受光し、
   前記指向方向調整手段は、前記発光部のレンズおよび前記受光部のレンズの少なくとも一方の位置を、前記発光素子または前記受光素子の上面に面する位置に配置される生体に対して平行に移動させることによって、前記発光部から生体に照射される光および前記受光部が受光可能な光の少なくとも一方の指向方向を調整する
   ことを特徴とする生体情報測定装置。
3. 前記発光部から生体に照射される光の指向方向は、生体に対して平行な第１の方向、および生体に対して平行であり、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の、少なくとも２つの方向に調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記受光部が受光可能な光の指向方向は、生体に対して平行な第１の方向、および生体に対して平行であり、かつ前記第１の方向とは異なる第２の方向の、少なくとも２つの方向に調整可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
5. 前記指向方向調整手段は、前記受光部における受光量がより大きくなるように、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
6. 前記指向方向調整手段は、前記受光部における受光量の変化の振幅がより大きくなるように、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
7. 前記指向方向調整手段は、前記受光部における受光量に対して、前記受光部における受光量の変化の振幅の比率がより大きくなるように、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
8. 前記指向方向調整手段は、前記生体情報測定手段が測定した生体情報が所定の基準範囲外である場合に、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
9. 前記指向方向調整手段は、所定のタイミング毎に、前記発光部から生体に照射される光の指向方向および前記受光部が受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
10. 前記生体情報測定手段が測定した生体情報に基づいて、前記発光部から生体に照射される光の発光強度を調整する発光強度調整手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
11. 生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定方法であって、
    生体に対して光を照射する発光工程と、
    前記発光工程において生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光工程と、
    前記受光工程において受光した光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定工程と、
    前記生体情報測定工程において測定した生体情報に基づいて、生体に照射される光の指向方向および受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する指向方向調整工程とを包含し、
    指向方向調整工程において、レンズを介して生体に対して光を照射する発光素子、および、レンズを介して生体からの光を受光する受光素子の少なくとも一方の位置を、該発光素子または該受光素子の上面に面する位置に配置される生体に対して平行に移動させることによって、前記発光工程において生体に照射される光、および、前期受光工程において受光可能な光の少なくとも一方の指向方向を調整する
    することを特徴とする生体情報測定方法。
12. 生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光することによって生体情報を測定する生体情報測定方法であって、
    生体に対して光を照射する発光工程と、
    前記発光工程において生体に照射され、生体から反射した光または生体を透過した光を受光する受光工程と、
    前記受光工程において受光した光の受光量に基づいて生体情報を測定する生体情報測定工程と、
    前記生体情報測定工程において測定した生体情報に基づいて、生体に照射される光の指向方向および受光可能な光の指向方向の少なくともいずれか一方を調整する指向方向調整工程とを包含し、
    指向方向調整工程において、光を照射する発光素子と生体との間のレンズ、および、光を受光する受光素子と生体との間のレンズの少なくとも一方の位置を、該発光素子または該受光素子の上面に面する位置に配置される生体に対して平行に移動させることによって、前記発光工程において生体に照射される光、および、前期受光工程において受光可能な光の少なくとも一方の指向方向を調整することを特徴とする生体情報測定方法。
13. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生体情報測定装置を動作させる生体情報測定プログラムであって、コンピュータを上記の各手段として機能させるための生体情報測定プ
    ログラム。
14. 請求項１３に記載の生体情報測定プログラムを記録しているコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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