JP6142596B2 - 生体情報検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体情報検出装置等に関する。

従来より、人間の脈波等の生体情報を検出する生体情報検出装置が知られている。特許文献１、２には、このような生体情報検出装置の一例である脈拍計の従来技術が開示されている。脈拍計は、例えば腕、手首、指等に装着されて、人体の心拍に由来する拍動を検出して、脈拍数を測定する。

特許文献１、２に開示される脈拍計は、光電式の脈拍計であり、その検出部（脈波センサー）は、被検体（被検出部位）に向けて光を発光する発光部と、被検体からの光（生体情報を有する光）を受光する受光部を有する。この脈拍計では、血流量の変化を受光量の変化として検出することで、脈波を検出している。そして特許文献１には、手首に装着するタイプの脈拍計が開示され、特許文献２には、指に装着するタイプの脈拍計が開示されている。

特開２０１１−１３９７２５号公報 特開２００９−２０１９１９号公報

これらの従来技術では、発光部からの光や被検体からの光を透過する透光部材が設けられ、この透光部材が、被検体（手首や指の肌等）との接触面を有している。そして、この被検体との接触面の接触状態の変化等を要因として、生体情報の検出信号の信号品位が低下し、生体情報の信頼性や検出精度等が低下してしまう。また、発光部からの直接光が受光部に入射されてしまうと、生体情報の信頼性や検出精度等が更に低下する。

本発明の幾つかの態様によれば、被検体との接触面の接触状態等を要因とする悪影響を抑制できると共に発光部からの直接光による悪影響についても抑制できる生体情報検出装置等を提供することができる。

本発明の一態様は、被検体からの光を受光する受光部と前記被検体に対して光を出射する発光部とを有する検出部と、生体情報検出装置の前記被検体に接触する筺体面側に設けられ、前記被検体からの光及び前記発光部からの光を透過する透光部材と、前記透光部材と前記検出部の間又は前記透光部材と前記被検体との間又は前記透光部材内に設けられ、前記被検体と前記検出部の間の光路において前記被検体からの光及び前記発光部からの光を絞る絞り部と、前記受光部と前記発光部との間に設けられる遮光部とを含む生体情報検出装置に関係する。

本発明の一態様によれば、発光部が透光部材を介して被検体に対して光を発光し、被検体からの光を透光部材を介して受光部が受光することで、被検体の生体情報が検出される。そして本発明の一態様では、被検体と検出部の間の光路において、被検体からの光や発光部からの光を絞る絞り部が設けられると共に、受光部と発光部との間に遮光部が設けられる。このようにすれば、被検体との接触面の接触状態等を要因とする悪影響については、絞り部により抑制する一方で、発光部からの直接光による悪影響については、遮光部により抑制することが可能になる。これにより、適正な生体情報の検出が可能な生体情報検出装置を提供できるようになる。

また本発明の一態様では、前記筺体面に直交する方向での前記遮光部の高さをＨ１とし、前記絞り部の前記検出部側の面である下面の高さをＨ２とした場合に、Ｈ１＞Ｈ２であってもよい。

このようにすれば、例えば、発光部からの光が絞り部等に反射して受光部に入射されてしまうなどの事態を抑制できる。

また本発明の一態様では、前記絞り部と前記遮光部とが遮光用部材として一体形成されてもよい。

このように一体形成された遮光用部材とすることで、例えば遮光部等での強度不足を補ったり、絞り部と遮光部とで材料を共通化することなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記遮光用部材は、前記受光部及び前記発光部が実装される基板の上方から、前記基板に向かって取り付けられてもよい。

このようにすれば、遮光用部材を、受光部及び発光部が実装される基板に対して取り付けるだけで、絞り部、遮光部、受光部及び発光部からなるセンサー部分の組み立てを完了できるため、製造時の組立性等を向上できる。

また本発明の一態様では、前記絞り部として、前記受光部側に設けられた第１の絞り部と、前記発光部側に設けられた第２の絞り部とを有してもよい。

このようにすれば、迷光が受光部に入射されるのを、例えば第１の絞り部により抑制したり、発光部からの光が迷光になるのを、例えば第２の絞り部により抑制することなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記受光部側に設けられた前記第１の絞り部の開口部の面積よりも、前記発光部側に設けられた前記第２の絞り部の開口部の面積の方が小さくてもよい。

このようにすれば、第１、第２の絞り部の開口部の面積を、光学的な効率・性能の向上や製品歩留まりの向上等に適した面積に設定できるようになる。

また本発明の一態様では、前記遮光部は、前記筺体面に直交する方向に延在形成される遮光壁であってもよい。

このような遮光壁を用いれば、発光部からの直接光が受光部に入射されるのを効果的に抑制できるようになる。

また本発明の一態様では、前記遮光壁の幅が、前記受光部と前記発光部とを結ぶ線に近いほど細くなっていてもよい。

このようにすれば、遮光壁の幅が細い領域において受光部と発光部を近づけることが可能になり、光学的な効率・性能の向上等を図れるようになる。

また本発明の一態様では、前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部から遠い側の端部である第２の端部とを結ぶ線と、前記受光部の光軸とのなす角度をθｒとして、前記受光部の前記第２の端部と前記絞り部の開口部側の端部とを結ぶ線と、前記光軸とのなす角度をθａとした場合に、θａ＜θｒであってもよい。

このようにθａ＜θｒの関係が成り立てば、例えば透光部材の透光領域の第１の端部からの光を、絞り部により遮って、受光部に入射されないようにすることなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部に近い側の端部である第１の端部とを結ぶ線上と、前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部に近い側の端部である第２の端部とを結ぶ線上とに、前記絞り部が位置するように、前記絞り部が配置設定されてもよい。

このようにすれば、透光部材の第１、第２の端部からの迷光が、絞り部により遮られることを保証できるようになる。

また本発明の一態様では、前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部から遠い側の端部である第１の端部とを結ぶ線と、前記発光部の光軸とのなす角度をθｔとして、前記発光部の前記第１の端部と前記絞り部の開口部側の端部とを結ぶ線と、前記光軸とのなす角度をθｂとした場合に、θｂ＜θｔであってもよい。

このようにθｂ＜θｔの関係が成り立てば、例えば発光部から透光部材の透光領域の第２の端部へと向かう光を、絞り部により遮ることなどで、適正な生体情報を検出できるようになる。

また本発明の一態様では、前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部に近い側の端部である第１の端部とを結ぶ線上と、前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部に近い側の端部である第２の端部とを結ぶ線上とに、前記絞り部が位置するように、前記絞り部が配置設定されてもよい。

このようにすれば、発光部から透光部材の透光領域の第１、第２の端部へと向かう光が、絞り部により遮られることを保証できるようになる。

また本発明の一態様では、前記絞り部は、前記透光部材の周縁領域を通過する光を遮光してもよい。

このようにすれば、透光部材の周縁領域を通過する光が要因となって、適正な生体情報の検出ができなくなる事態を抑制できる。

また本発明の一態様では、前記透光部材は、前記被検体の生体情報の測定時に前記被検体に接触して押圧を与える凸部を有し、前記絞り部は、前記凸部の周縁領域を通過する光を遮光してよい。

このようにすれば、透光部材に対して、被検体に適正な押圧を与えるための凸部を設けた場合に、凸部の周縁領域を通過する光が要因となって、適正な生体情報の検出ができなくなる事態を抑制できる。

また本発明の一態様では、前記凸部を囲むように設けられ、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制する押圧抑制部を含んでもよい。

このようにすれば、凸部が被検体に与える押圧を押圧抑制部により抑制して、押圧変動を低減することなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記凸部の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する前記凸部の押圧の変化量を押圧変化量とした場合に、前記押圧抑制部は、前記荷重機構の荷重が０〜ＦＬ１となる第１の荷重範囲での前記押圧変化量に対して、前記荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲での前記押圧変化量が小さくなるように、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制してもよい。

このようにすれば、凸部により適正な初期押圧を被検体に与えながら、凸部が被検体に与える押圧を押圧抑制部により抑制して押圧変動を低減することなどが可能になる。

また本発明の一態様では、前記生体情報として脈波を検出してもよい。

但し、生体情報検出装置の検出対象となる生体情報は、脈波には限定されない。

図１（Ａ）、図１（Ｂ）は本実施形態の生体情報検出装置の外観図。 図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は生体情報検出装置の連結部の説明図。 生体情報検出装置の本体部の裏蓋部の斜視図。 裏蓋部の断面図。 図５（Ａ）、図５（Ｂ）は被検体に対する透光部材の押圧が変化したときの問題点の説明図。 図６（Ａ）、図６（Ｂ）はヘルツの弾性接触理論の説明図。 図７（Ａ）、図７（Ｂ）は本実施形態の手法の説明図。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は絞り部、遮光部の配置構成例を示す図。 図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は絞り領域の穴径の設定手法の説明図。 図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は絞り部の配置設定手法の説明図。 図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）も絞り部の配置設定手法の説明図。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は絞り部の配置位置の種々の例を示す図。 絞り部と遮光部を一体形成した遮光用部材の第１の例の斜視図。 図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は絞り部と遮光部を一体形成した遮光用部材の第１の例の上面図、断面図。 絞り部と遮光部を一体形成した遮光用部材の第２の例の斜視図。 図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は絞り部と遮光部を一体形成した遮光用部材の第２の例の上面図、断面図。 図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は透光部材の凸部及び押圧抑制部の説明図。 図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）はΔｈとＭＮ比の関係を示す図。 生体情報検出装置の全体構成の例を示す機能ブロック図。

以下、本実施形態について説明する。なお、以下に説明する本実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また本実施形態で説明される構成の全てが、本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．生体情報検出装置
図１（Ａ）は本実施形態の生体情報検出装置（生体情報測定装置）の一例を示す外観図である。この生体情報検出装置は時計タイプの脈拍計であり、本体部３００と、被検体の手首４００に生体情報検出装置を取り付けるためのバンド３２０、３２２（リストバンド）を有する。機器本体である本体部３００には、各種の情報を表示する表示部３１０や、脈波センサー（検出部、透光部材等で構成されるセンサー）や、各種の処理を行う処理部などが設けられる。表示部３１０には、測定された脈拍数や時刻が表示されている。なお図１（Ａ）では、手首４００（又は腕）の周長方向を第１の方向ＤＲ１とし、手４１０から下腕４２０に向かう方向を第２の方向ＤＲ２としている。

図１（Ｂ）は生体情報検出装置の詳細な構成例を示す外観図である。バンド３２０、３２２は、伸縮部３３０、３３２を介して本体部３００に接続される。伸縮部３３０、３３２は、図１（Ａ）の第１の方向ＤＲ１及び第２の方向ＤＲ２等に沿って変形可能となっている。バンド３２０の一端には連結部３４０が接続される。この連結部３４０は時計におけるバックルに相当するものであり、バックルの棒部が挿入されるバンド穴部は、逆側のバンド３２２に形成されている。

図２（Ａ）に示すように、連結部３４０は、バンド３２０に固定される固定部材３４２や、スライド部材３４４や、弾性部材であるバネ３５０、３５２を有する。そして図２（Ｂ）、図２（Ｃ）に示すように、スライド部材３４４は、固定部材３４２に対して、スライド方向ＤＲＳに沿ってスライド自在に取り付けられており、バネ３５０、３５２は、スライド時における引っ張り力を発生する。これらのバネ３５０、３５２や伸縮部３３０、３３２やバンド３２０、３２２等により、本実施形態の荷重機構が実現される。

固定部材３４２には表示器３４３が設けられており、表示器３４３には、適正なスライド範囲を示すための目盛が付されている。具体的には、表示器３４３には、適正なスライド範囲（押圧範囲）を示す点Ｐ１、Ｐ２が付されている。そして、これらの点Ｐ１、Ｐ２の範囲内に、スライド部材３４４のバンド３２０側の端部が位置していれば、適正なスライド範囲（押圧範囲）内にあり、適切な引っ張り力が作用していることが保証される。ユーザーは、この適正なスライド範囲内になるように、バックルである連結部３４０の棒部を、バンド３２２のバンド穴部に挿入して、生体情報検出装置を手首に装着する。こうすることで、被検体に対する脈波センサー（透光部材の凸部）の押圧が、想定した適切な押圧になることが、ある程度保証されることになる。なお図１（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す生体情報検出装置の構造の詳細については、特開２０１２−９０９７５号公報に開示されている。

なお、図１（Ａ）〜図２（Ｃ）では、生体情報検出装置が、手首に装着する時計タイプの脈拍計である場合を例にとり説明したが、本実施形態はこれに限定されない。例えば、本実施形態の生体情報検出装置は、手首以外の部位（例えば、指、上腕、胸等）に装着されて生体情報を検出（測定）するものであってもよい。また、生体情報検出装置の検出対象となる生体情報も、脈波（脈拍数）には限定されず、生体情報検出装置は、脈波以外の生体情報（例えば血液中の酸素飽和度、体温、心拍等）を検出する装置であってもよい。

図３は、生体情報検出装置の本体部３００の裏側に設けられる裏蓋部１０の構成例を示す斜視図であり、図４は、図３のＡ−Ａ’での断面図である。裏蓋部１０は、カバー部材２０と透光部材３０により構成され、この裏蓋部１０により、本体部３００の裏側の筐体面２２（裏面）が構成される。

透光部材３０は、生体情報検出装置の被検体に接触する筺体面２２側に設けられ、被検体からの光を透過する。また透光部材３０は、被検体の生体情報の測定時に、被検体に接触する。例えば透光部材３０の凸部４０が被検体に接触する。なお凸部４０の表面形状は、曲面形状（球面形状）であることが望ましいが、これに限定されるものではなく、種々の形状を採用できる。また、透光部材３０は被検体からの光の波長に対して透明であればよく、透明な材料を用いてもよいし、有色の材料を用いてもよい。

図４に示すように、カバー部材２０は、透光部材３０を覆うように形成される。透光部材３０は透光性を有するが、カバー部材２０は、透光性を有さず、非透光性の部材となっている。例えば、透光部材３０は、透明な樹脂（プラスチック）で形成され、カバー部材２０は、黒等の所定色の樹脂で形成される。なお、非透光性とは生体情報検出装置が検知可能な波長の光を透過しない材料のことを意味する。

そして図３、図４に示すように、透光部材３０は、その一部が、カバー部材２０の開口から被検体側に露出しており、この露出部分に凸部４０が形成されている。従って、生体情報の測定時に、この露出部分に形成された凸部４０が、被検体（例えばユーザの手首の肌）に接触することになる。図３、図４では、この露出部分に形成された凸部４０により、生体情報検出装置の検出窓が構成されている。ここで、図４では、この検出窓以外の部分、つまりカバー部材２０（押圧抑制部６０）の裏側部分にも透光部材３０が設けられている。但し本実施形態はこれに限定されず、検出窓の部分にだけ透光部材３０を設けてもよい。

なお図４に示すように、凸部４０の周囲には、押圧変動等を抑制するための溝部４２が設けられている。また、透光部材３０において凸部４０が設けられる側の面を第１の面とした場合に、透光部材３０は、その第１の面の裏側の第２の面において凸部４０に対応する位置に、凹部３２を有している。また裏蓋部１０には、裏蓋部１０をネジ止めするためのねじ穴部２４や、信号伝達や電源供給用の端子を接続するための端子穴部２６なども設けられている。

図３に示すように、生体情報検出装置の筺体面２２（裏面）が、第１の方向ＤＲ１に沿った中心線ＣＬにより第１の領域ＲＧ１と第２の領域ＲＧ２に区画される場合に、凸部４０は、第１の領域ＲＧ１に設けられている。図１（Ａ）に示すような手首に装着するタイプの生体情報検出装置を例にとれば、第１の領域ＲＧ１は手側（時計における３時方向）の領域であり、第２の領域ＲＧ２は下腕側（時計における９時方向）の領域である。このように透光部材３０の凸部４０は、筐体面２２において手に近い側の第１の領域ＲＧ１に設けられる。こうすることで、腕の径変化が小さい場所に凸部４０が配置されるようになるため、押圧変動等を抑制できる。

そして凸部４０は、被検体の生体情報の測定時に被検体に接触して押圧（押圧力）を与える。具体的には、ユーザーが生体情報検出装置を手首に装着して、脈波等の生体情報を検出する際に、凸部４０がユーザーの手首の肌に接触して押圧を与える。この押圧は、図１（Ａ）〜図２（Ｃ）で説明した荷重機構による荷重により発生することになる。

また生体情報検出装置の筐体面２２には、凸部４０が被検体（手首の肌）に与える押圧を抑制する押圧抑制部６０が設けられている。図３、図４では、押圧抑制部６０は、筐体面２２において、透光部材３０の凸部４０を囲むように設けられている。そしてカバー部材２０の面が押圧抑制部６０として機能している。即ち、カバー部材２０の面を土手形状に成型することで、押圧抑制部６０が形成されている。図４に示すように、この押圧抑制部６０の押圧抑制面は、凸部４０の位置から第２の方向ＤＲ２（手首から下腕側への方向）に向かうにつれて低くなるように傾斜している。つまり、筐体面２２に直交する方向ＤＲＨでの高さが、第２の方向ＤＲ２に向かうにつれて低くなるように傾斜している。

なお、図３、図４では、検出部１３０や凸部４０（検出窓）が、筺体面２２（裏面）の手側（３時方向）の第１の領域ＲＧ１に設けられているが、本実施形態はこれに限定されない。例えば検出部１３０や凸部４０（検出窓）を、筺体面２２の中央部の領域（中心線ＣＬが通る領域）などに設け、その周辺に押圧抑制部６０を設けてもよい。

図４に示すように、透光部材３０の凸部４０の下方には、検出部１３０が設けられている。ここで、上方は、方向ＤＲＨの方向であり、下方は、方向ＤＲＨの反対方向である。別の言い方をすれば、下方は、生体情報検出装置の本体部３００の裏面（被検体に接触する側の面）から表面（被検体に接触しない側の面）へと向かう方向である。本実施形態における脈波センサーは、このような透光部材３０や検出部１３０等で構成されるセンサーユニットである。

検出部１３０は、受光部１４０と発光部１５０を有する。これらの受光部１４０と発光部１５０は、基板１６０に実装されている。受光部１４０は、被検体からの光（反射光、透過光等）を受光する。発光部１５０は、被検体に対して光を出射する。例えば発光部１５０が光を被検体に出射し、その光が被検体（血管）により反射されると、受光部１４０が、その反射光を受光して検出する。受光部１４０は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部１５０は、例えばＬＥＤ等の発光素子により実現できる。例えば受光部１４０は、半導体の基板に形成されたＰＮ接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルターを、このダイオード素子上に形成してもよい。

脈拍計を例にとると、発光部１５０からの光は、被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散又は散乱する。その後、この光は、血管（被検出部位）に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部１４０がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。

なお図４では、検出部１３０として、受光部１４０と発光部１５０の両方が設けられているが、例えば受光部１４０だけを設けるようにしてもよい。この場合には、例えば受光部１４０は、被検体からの透過光を受光することになる。例えば被検体の裏側に設けられた発光部１５０からの光が被検体を透過した場合に、受光部１４０は、その透過光を受光して検出する。

そして本実施形態では図４に示すように、絞り部８０、８２が設けられている。検出部１３０として受光部１４０が設けられている場合には、この絞り部８０、８２は、被検体と検出部１３０の間の光路において、被検体からの光を絞る。また、検出部１３０として発光部１５０が設けられている場合には、絞り部８０、８２は、被検体と検出部１３０の間の光路において、発光部１５０からの光を絞る。図４では、絞り部８０、８２は、透光部材３０と検出部１３０の間に設けられている。但し、絞り部８０、８２を透光部材３０と被検体との間や透光部材３０内に設けてもよい。例えば絞り部８０、８２は透光部材３０に近接して配置される。

また図４では、受光部１４０と発光部１５０との間に遮光部１００が設けられている。検出部１３０として、受光部１４０と発光部１５０の両方が設けられている場合には、この遮光部１００は、例えば発光部１５０からの光が受光部１４０に直接入射されるのを遮光する。

２．絞り部、遮光部
さて、本実施形態のような生体情報検出装置では、透光部材３０において、被検体である肌に接触する面は有限面積の接触面となっている。そして本実施形態では、例えば樹脂やガラス等で形成される硬い素材の透光部材３０の有限面積の接触面に対して、肌のように相対的に柔らかいものを接触させている。すると、弾性力学の観点で見ると、透光部材３０の周縁部（外周部）の付近においては、肌と接触していない領域や、接触圧の弱い領域が生じる。また生体情報検出装置の機器に外力が加えられて、機器にモーメントが発生するときなども、接触面の周縁部の付近の領域は、最も浮きやすい。

このような領域を介して、発光部１５０、肌、受光部１４０の間を通過する光には、動的な接触状態の変化に起因して、光学的に光の強弱が発生しやすい。そして、そのような光が受光部１４０に入射すれば、脈成分とは相関の無いノイズとなってしまう。

また、静的な接触状態であっても、信号品位の低下は起こり得る。肌にきちんと接触していなければ、発光部１５０を起源としない外光が、受光部１４０に入射することがある。一方、過大な接触圧となっている場合には、皮下の血管を潰してしまうことにより、この領域を通過した光には、拍動成分が入りにくくなる。

このようなノイズが大きく重畳するほど、脈波検出信号の信号品位は低下し、脈拍計測などの様々な生体計測において、計測データの信頼性が低下してしまう。

例えば図５（Ａ）は、透光部材３０の凸部４０（接触面）が、被検体である肌２に与える押圧が小さい場合を示し、図５（Ｂ）は当該押圧が大きい場合を示している。図５（Ａ）、図５（Ｂ）のＡ１、Ａ２に示す場所に着目すると、押圧の変化により、肌２と凸部４０との間の接触状態が変化している。例えば図５（Ａ）では、Ａ１、Ａ２の場所において肌２と凸部４０が非接触状態又は弱い接触状態になっているが、図５（Ｂ）では接触状態になっている。従って、発光部１５０から出射されて受光部１４０に戻ってくる光の強弱などが、図５（Ａ）と図５（Ｂ）とで変化してしまい、計測データの信頼性が低下する。なお、図５（Ａ）、図５（Ｂ）は図３に示す生体情報検出装置のＡ−Ａ’断面図の凹部３２周辺を拡大した図と解釈してもよいし、方向ＤＲＨに対して鉛直方向から凹部３２周辺の構成部品を投影した投影図又は配置図と解釈してもよい。以降では、図５（Ａ）、図５（Ｂ）の類似図を用いて本実施形態の説明を行うが、いずれの図も同様に解釈できるものとする。

例えば図６（Ａ）、図６（Ｂ）はヘルツの弾性接触理論を説明する図である。Ｅは肌のヤング率、ｖは肌のポアソン比、Ｆは加える力の最大値、ｒは球面半径、αは接触円面の半径、σは変位である。これらのパラメーターに所定値を代入し、ヘルツの弾性接触理論に基づいて、接触面中心からの距離に対する押圧を計算すると、例えば図６（Ｂ）のような結果が得られる。図６（Ｂ）に示すように、接触面中心から距離が離れると、押圧が低下し、例えばＢ１、Ｂ２に示す部分では、急激な低下になる。従って、図５（Ａ）、図５（Ｂ）のＡ１、Ａ２に示す場所では、荷重の微少な変化によって、接触面での押圧が急激に変化してしまい、計測データの信頼性が著しく低下する。

例えば図５（Ａ）、図５（Ｂ）では、人体の皮膚に接触する透光部材３０の接触面を、曲面形状の凸形状（凸部）で構成している。このようにすることで、皮膚表面に対する透光部材３０の密着度が向上するため、皮膚表面からの反射光量や外乱光等のノイズ光の侵入を防止できる。

しかしながら、図６（Ａ）、図６（Ｂ）から明らかなように、凸形状の周縁部（外周部）では中心部に対して相対的に肌との接触圧が低下する。

この場合に、中心部の接触圧で最適化すると、周縁部の接触圧は最適範囲未満となる。一方、周縁部の接触圧で最適化すると、中心部の接触圧が最適範囲に対し過剰となる。

接触圧が最適範囲未満の場合は、機器の揺れにより脈波センサーが肌と接触したり離れたりするケースや、接触したままとしても脈波センサーが静脈を潰しきれていないことにより、脈波検出信号に体動ノイズが重畳する。このノイズ成分を低減すれば、より高いＭ／Ｎ比（Ｓ／Ｎ比）の脈波検出信号を得ることが可能になる。ここでＭは脈波検出信号の信号レベルを表し、Ｎはノイズレベルを表す。

以上のような課題を解決するために、図４、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、本実施形態の生体情報検出装置は、被検体（肌等）からの光を受光する受光部１４０を有する検出部１３０と、透光部材３０と、絞り部８０、８２（アパーチャー）を有する。透光部材３０は、生体情報検出装置の被検体に接触する筺体面２２側に設けられ、被検体からの光を透過し、かつ被検体の生体情報の測定時に被検体に接触する。絞り部８０、８２は、被検体と検出部１３０の間の光路において、被検体からの光を絞る。また図４等では、検出部１３０は、被検体に対して光を出射する発光部１５０を有しており、透光部材３０は、発光部１５０からの光を透過する。そして絞り部８０、８２は、被検体と検出部１３０の間の光路において、発光部１５０からの光を絞る。なおリフレクター１５２は、発光部１５０が発光する光を反射して光の利用効率を高めるためのものである。

このように本実施形態では、図７（Ａ）、図７（Ｂ）のＡ１、Ａ２に示す場所等での光（迷光）が検出されないように、絞り部８０、８２を設けて、光を絞っている。例えば、最適押圧化された透光部材３０の透光領域の中心部（例えば凸部の頂点）を通過する光は、できるだけ遮断せずに透過させる一方で、透光部材３０の透光領域（例えば凸部）の周縁部の付近を介した光は遮断する。例えば図７（Ａ）、図７（Ｂ）では、絞り部８０を設けることで、周縁部であるＡ１に示す場所での光が受光部１４０に入射されないようになる。また、絞り部８２を設けることで、発光部１５０からの光が、Ａ２に示す場所に対して出射されないようになる。つまり本実施形態では、押圧（荷重）の変化によって接触状態が変化する場所での光を絞っている。このようにすれば、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すようにＡ１、Ａ２に示す場所で接触状態が変化した場合にも、Ａ１、Ａ２に示す場所での光の状態が受光結果に影響を及ばさなくなる。従って、計測データの信頼性等を向上できるようになる。

更に図４、図７（Ａ）、図７（Ｂ）等では、受光部１４０と発光部１５０の間に遮光部１００（遮光壁）を設けている。この遮光部１００は、例えば、筺体面２２（図３、図４参照）に直交する方向ＤＲＨに延在形成される遮光壁である。具体的には、例えば受光部１４０の中心位置と発光部１５０の中心位置を結ぶ線分に対して交差（直交）する方向に沿った壁面を有する遮光部１００が設けられる。このような遮光部１００を設けることで、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのが抑止されて、計測データの信頼性等を更に向上できるようになる。

即ち、受光部１４０と発光部１５０との間の距離は、近ければ近いほど光学的な効率・性能が向上する。例えば光学的な効率・性能は距離の二乗に反比例して劣化する。従って、できる限り受光部１４０と発光部１５０の間の距離を近づけることが望ましい。

しかしながら、受光部１４０と発光部１５０の間の距離を近づけると、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されて性能が劣化する可能性が高まる。

そこで、受光部１４０と発光部１５０の間に遮光部１００を設け、発光部１５０からの直接光が受光部１４０に入射されるのを抑止する。即ち本実施形態では、前述したように、被検体との接触面の接触状態が不安定になる経路からの光学的な悪影響を除去するために、絞り部８０、８２を設けている。一方、発光部１５０の直接光による悪影響については遮光部１００により除去する。こうすれば、被検体との接触面の接触状態の変動によるノイズを除去する絞り部８０、８２と、発光部１５０の直接光を除去する遮光部１００とにより、光電型の脈波センサーの光学的な安定性を確保することが可能になる。なお遮光部１００については、これを設けない構成とすることも可能である。

さて、以上では、図８（Ａ）に示すように、透光部材３０が凸部４０を有する場合について説明したが、本実施形態の生体情報検出装置はこれに限定されない。例えば図８（Ｂ）に示すように、透光部材３０が曲面形状等の凸部４０を有しない場合にも、絞り部８０、８２や遮光部１００を設けることで、迷光による計測データの信頼性等の低下を抑制できる。例えば透光部材３０は、平面でない部分で対象物と接触する立体形状となっており、絞り部８０、８２は、この立体形状のうち、相対的に低い部分を遮光するよう設置されることになる。

また図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、ＲＴＲは透光部材３０の透光領域（光が透過する領域）を表し、ＲＡＰは、絞り部８０、８２の絞り領域（光を絞る領域）を表している。またＳＴＲは透光領域ＲＴＲの面積を表し、ＳＡＰは絞り領域ＲＡＰの面積を表している。例えば図３において、透光部材３０のうち、カバー部材２０で覆われておらず、被検体側に露出している領域が透光領域ＲＴＲとなる。また絞り領域ＲＡＰは、絞り部８０、８２の開口部の領域である。そして絞り部８０、８２の絞り領域ＲＡＰは、例えば平面視において、透光領域ＲＴＲに囲まれる領域となっている。

具体的には図８（Ａ）、図８（Ｂ）に示すように、絞り部８０、８２の絞り領域ＲＡＰ（開口領域）の面積ＳＡＰは、透光部材３０の透光領域ＲＴＲの面積ＳＴＲよりも小さくなっている。即ち、絞り部８０、８２は、透光部材３０の周縁領域（外周領域）を通過する光を遮光しており、少なくとも周縁領域の面積の分だけ、面積ＳＡＰは面積ＳＴＲよりも小さくなっている。

また図８（Ａ）、図８（Ｂ）では、絞り部８０、８２の絞り領域ＲＡＰの形状は、透光部材３０の透光領域ＲＴＲの形状と相似形（略相似形を含む）となっている。図８（Ａ）のように透光部材３０が凸部４０を有する場合には、透光領域ＲＴＲの形状は、例えば凸部４０の平面投射形状と相似形（略相似形）となる。例えば図８（Ａ）、図８（Ｂ）では、透光領域ＲＴＲ及び絞り領域ＲＡＰの形状は共に円形状であり、相似形となっている。例えば透光領域ＲＴＲが四角形状である場合には、絞り領域ＲＡＰの形状も相似形である四角形状にすればよい。但し、ここで言う相似形は、完全な相似形である必要はなく、略相似形（図形の種類として相似形）であればよい。また透光領域ＲＴＲの形状と絞り領域ＲＡＰの形状は相似形でなくてもよい。

また図８（Ａ）、図８（Ｂ）において、図３の筺体面２２に直交する方向ＤＲＨでの遮光部１００の高さをＨ１とし、絞り部８０、８２の検出部側の面である下面の高さをＨ２としたとすると、Ｈ１＞Ｈ２の関係が成り立っている。こうすることで、発光部１５０からの光が、絞り部８０、８２等に反射して受光部１４０に入射されてしまう事態を抑制できる。

図９（Ａ）〜図９（Ｃ）は絞り領域ＲＡＰの穴径の設定手法の説明図である。図９（Ａ）において、ＡＲＲは受光部１４０の受光エリアを表し、ＡＲＴは発光部１５０の光照射エリアを示す。これらの受光エリアＡＲＲ、光照射エリアＡＲＴは光の強度の半値幅などにより設定されるエリアである。絞り領域ＲＡＰは、受光エリアＡＲＲ及び光照射エリアＡＲＴにより決定できる。例えば絞り領域ＲＡＰは、受光エリアＡＲＲ及び光照射エリアＡＲＴのうち、少なくとも遮光部１００側（中心側）のエリアを含む領域となっている。

図９（Ｂ）は、絞り領域ＲＡＰの穴径（透過穴径）と平均脈波ＤＣ値の関係を示す図である。図９（Ｂ）に示すように、絞り領域ＲＡＰの穴径が大きくなるほど、透過する光が増えるため、平均脈波ＤＣ値は大きくなる。しかしながら、絞り領域ＲＡＰの穴径の増加に対する平均脈波ＤＣ値の増加は飽和する。例えば図９（Ｂ）では絞り領域ＲＡＰの穴径が４ｍｍ程度となったところで飽和している。

図９（Ｃ）は、絞り領域ＲＡＰの穴径（アパーチャー径）とＭ、Ｎパワーの関係を示す図である。ここでＭは脈波信号の信号レベルを表し、Ｎはノイズレベルを表す。図９（Ｃ）に示すように、穴径が５ｍｍよりも大きくなると、ノイズレベルが急増する。これは、図５（Ａ）、（Ｂ）で説明したように、穴径が大きくなると、透光部材３０の周縁領域での迷光が受光部１４０に入射されて、ノイズとして検出されてしまうからである。

このように、絞り領域ＲＡＰの穴径が小さくなりすぎると、受光量が減ってしまい、脈波検出信号のレベルが低下してしまう一方で、絞り領域ＲＡＰの穴径が大きくなりすぎると、透光部材３０の周縁領域での迷光等が原因で、ノイズ成分が増加してしまう。従って、絞り領域ＲＡＰの穴径は、脈波検出信号のレベルを十分確保できる範囲で、被検体（肌、皮膚）との接触状態の変化（つまりノイズ）による影響を最小限に抑えることができる値に設定することが望ましい。例えば図９（Ａ）〜図９（Ｃ）の場合は、穴径は４ｍｍ（φ４）程度に設定されることになる。

図１０（Ａ）〜図１１（Ｂ）は絞り部の配置設定手法の説明図である。

例えば図１０（Ａ）において、透光部材３０の透光領域の第１の端部ＥＤ１（受光部側の端部）と、受光部１４０の第２の端部ＥＲ２（右側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ１とする。第２の端部ＥＲ２は、受光部１４０の２つの端部ＥＲ１、ＥＲ２のうち透光領域の第１の端部ＥＤ１から遠い側の端部である。また受光部１４０の第２の端部ＥＲ２と絞り部８０の開口部側の端部ＥＡ１とを結ぶ線を、ＬＮ２とする。そして線ＬＮ１と受光部１４０の光軸ＡＸＲ（受光面に垂直な軸）とのなす角度をθｒとし、線ＬＮ２と光軸ＡＸＲとのなす角度をθａとする。

この場合に、図１０（Ａ）ではθａ＜θｒとなっている。即ち、θａ＜θｒとなるように、受光部１４０側の絞り部８０が配置設定されている。

このようにθａ＜θｒの関係が成り立てば、図１０（Ａ）から明らかなように、透光部材３０の透光領域の第１の端部ＥＤ１からの光が、絞り部８０により遮られることで、受光部１４０に入射されないようになる。

例えば受光部１４０は、その受光面全体での受光量を検出するものであるため、その第２の端部ＥＲ２に入射された光であっても、全体的な受光量として検出されてしまう。従って、接触状態の変化等により、透光部材３０の第１の端部ＥＤ１から受光部１４０の第２の端部ＥＲ２に入射される光の状態が変化すると、これがノイズとして重畳されてしまい、計測データの信頼度等が低下する事態が生じる。

この点、図１０（Ａ）のようにθａ＜θｒの関係が成り立てば、透光部材３０の透光領域の第１の端部ＥＤ１からの光が、絞り部８０により遮られるため、上記のような事態を効果的に抑止できるようになる。

また図１０（Ｂ）において、透光部材３０の透光領域の第２の端部ＥＤ２（発光部側の端部）と、発光部１５０の第１の端部ＥＴ１（左側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ３とする。第１の端部ＥＴ１は、発光部１５０の２つの端部ＥＴ１、ＥＴ２のうち透光領域の第２の端部ＥＤ２から遠い側の端部である。また発光部１５０の第１の端部ＥＴ１と絞り部８２の開口部側の端部ＥＡ２とを結ぶ線を、ＬＮ４とする。そして線ＬＮ３と発光部１５０の光軸ＡＸＴ（発光面に垂直な軸）とのなす角度をθｔとし、線ＬＮ４と光軸ＡＸＴとのなす角度をθｂとする。

この場合に、図１０（Ｂ）ではθｂ＜θｔとなっている。即ち、θｂ＜θｔとなるように、発光部１５０側の絞り部８２が配置設定されている。

このようにθｂ＜θｔの関係が成り立てば、図１０（Ｂ）から明らかなように、発光部１５０から透光部材３０の透光領域の第２の端部ＥＤ２へと向かう光が、絞り部８２により遮られるようになる。従って、第２の端部ＥＤ２での迷光が受光されてしまう等の事態を効果的に抑止できるようになる。

また図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すような手法で絞り部８０、８２を配置設定してもよい。

例えば図１１（Ａ）において、透光部材３０の透光領域の第１の端部ＥＤ１（受光部側の端部）と、受光部１４０の第１の端部ＥＲ１（左側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ５とする。第１の端部ＥＲ１は、受光部１４０の２つの端部ＥＲ１、ＥＲ２のうち透光領域の第１の端部ＥＤ１に近い側の端部である。また透光部材３０の透光領域の第２の端部ＥＤ２（発光部側の端部）と、受光部１４０の第２の端部ＥＲ２（右側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ６とする。第２の端部ＥＲ２は、受光部１４０の２つの端部ＥＲ１、ＥＲ２のうち透光領域の第２の端部ＥＤ２に近い側の端部である。

この場合に図１１（Ａ）では、少なくとも線ＬＮ５、ＬＮ６上に、絞り部８０、８２が位置するように、絞り部８０、８２が配置設定されている。即ち、線ＬＮ５、ＬＮ６の光路上に絞り部８０、８２が位置している。

このようにすれば、透光部材３０の透光領域の第１、第２の端部ＥＤ１、ＥＤ２からの迷光が、絞り部８０、８２により遮られることを保証できるようになる。従って、第１、第２の端部ＥＤ１、ＥＤ２での迷光により計測データの信頼性等が低下してしまう事態を、効果的に抑制できるようになる。

また図１１（Ｂ）において、透光部材３０の透光領域の第１の端部ＥＤ１と、発光部１５０の第１の端部ＥＴ１（左側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ７とする。第１の端部ＥＴ１は、発光部１５０の２つの端部ＥＴ１、ＥＴ２のうち透光領域の第１の端部ＥＤ１に近い側の端部である。また透光部材３０の透光領域の第２の端部ＥＤ２と、発光部１５０の第２の端部ＥＴ２（右側端部）とを結ぶ線を、ＬＮ８とする。第２の端部ＥＴ２は、発光部１５０の２つの端部ＥＴ１、ＥＴ２のうち透光領域の第２の端部ＥＤ２に近い側の端部である。

この場合に図１１（Ｂ）では、少なくとも線ＬＮ７、ＬＮ８上に、絞り部８０、８２が位置するように、絞り部８０、８２を配置設定している。即ち、線ＬＮ７、ＬＮ８の光路上に絞り部８０、８２が位置している。

このようにすれば、発光部１５０から、透光部材３０の透光領域の第１、第２の端部ＥＤ１、ＥＤ２へと向かう光が、絞り部８０、８２により遮られることを保証できるようになる。従って、発光部１５０からの光が第１、第２の端部ＥＤ１、ＥＤ２において迷光になり、この迷光により計測データの信頼性等が低下してしまう事態を、効果的に抑制できるようになる。

なお、図４、図７（Ａ）、図７（Ｂ）等では、絞り部８０、８２が、透光部材３０と検出部１３０（受光部１４０、発光部１５０）の間に設けられている。例えば、絞り部８０、８２は、透光部材３０や検出部１３０から離れた位置に配置設定されている。このように、透光部材３０と検出部１３０の間に絞り部８０、８２を配置すれば、被検体と検出部１３０の間の光路上において、絞り部８０、８２により迷光を効果的に遮って、この迷光によるノイズが計測データに重畳されてしまう事態を効果的に抑制できる。但し、絞り部８０、８２の配置形成手法は、これに限定されず、種々の変形実施が可能であり、絞り部８０、８２を、透光部材３０と被検体との間又は透光部材３０内に設けてもよい。

例えば図１２（Ａ）では、絞り部８０、８２は、透光部材３０と検出部１３０の間に設けられているものの、透光部材３０に対して密着するように絞り部８０、８２が配置形成されている。また図１２（Ｂ）では、透光部材３０内（材質中）に絞り部８０、８２が配置形成されている。また図１２（Ｃ）では、被検体と透光部材３０の間に絞り部８０、８２が配置形成されている。このように絞り部８０、８２の配置形成手法としては種々の態様を想定できる。

また絞り部８０、８２の製造手法も、図４、図７（Ａ）、図７（Ｂ）等のように透光部材３０等と別体に形成する手法に限定されず、種々の手法を採用できる。例えば図１２（Ａ）、図１２（Ｃ）のように透光部材３０に密着するように絞り部８０、８２を形成する場合には、塗装、蒸着又は印刷などの手法により絞り部８０、８２を形成すればよい。或いは図１２（Ｂ）のように透光部材３０の中に絞り部８０、８２を形成する場合には、例えばインサート成型などの手法により絞り部８０、８２を形成すればよい。

また絞り部８０、８２の絞り領域（アパーチャー）の形状は、透光部材３０の透光領域と相似形（略相似形、疑似相似形）であってもよいし、受光部１４０や凸部４０の構造と相似形（略相似形、疑似相似形）であってもよい。或いは、受光部１４０の受光範囲や発光部１５０の発光範囲と相似形（略相似形、疑似相似形）であってもよい。

以上に説明した本実施形態の生体情報検出装置によれば、脈波センサーと肌との接触圧の弱い領域や、脈波センサーと肌との接触状態が変化しやすい領域を通過する出射光や肌からの拡散光を、遮光することにより、脈波検出信号に重畳するノイズ成分を低減でき、信号品位を向上することが可能になる。

３．絞り部、遮光部の一体形成
本実施形態では、絞り部８０、８２と遮光部１００とを遮光用部材７８として一体形成してもよい。即ち、絞り部８０、８２と遮光部１００（遮光壁）とを一体構造とする。図１３は、このように一体形成された遮光用部材７８の第１の例を示す斜視図であり、図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、各々、遮光用部材７８の第１の例の上面図、断面図である。

図１３〜図１４（Ｂ）に示すように、遮光用部材７８には、受光部側に設けられた絞り部８０（第１の絞り部）と、発光部側に設けられた絞り部８２（第２の絞り部）とが形成されている。そして受光部側の絞り部８０に対応して、受光部側の絞りの開口部８１が形成され、発光部側の絞り部８２に対応して、発光部側の絞りの開口部８３が形成されている。絞り部８０、８２との間には、絞り部８０、８２と一体的に遮光部１００が形成されている。例えば、遮光用部材７８は、一端側に底部が形成され他端側が開口する有底筒部の形状となっており、この有底筒部の底部が絞り部８０、８２として形成される。そして底部である絞り部８０、８２に対して、アパーチャーとして機能する開口部８１、８３が形成されている。また有底筒部の他端側の開口の領域を２分割（分断）するように、遮光部１００が形成されている。

遮光部１００は、図１３、図１４（Ａ）に示すように、その中心部１０２において肉厚が細くなっている。こうすることで、受光部１４０と発光部１５０の距離を、より近づけることが可能になり、光学的な効率・性能を向上できる。

また、生体情報検出装置の筺体面２２（図３、図４参照）に直交する方向ＤＲＨでの遮光部１００の高さをＨ１とし、絞り部８０、８２の検出部１３０側の面である下面の高さをＨ２としたとする。これらの高さＨ１、Ｈ２は基準面（例えば基板１６０）からの高さである。この場合に図１４（Ｂ）に示すように、Ｈ１＞Ｈ２の関係が成り立っている。即ち、遮光部１００は、絞り部８０、８２の下面よりも高い位置まで延在形成された遮光壁となっている。こうすることで、発光部１５０からの光が、絞り部８０、８２等に反射して、受光部１４０に入射されてしまう事態を抑制できる。即ち、発光部１５０の直接反射光の影響を除去することが可能になり、測定データの信頼性の低下等を抑制できる。

また図１４（Ｂ）に示すように、遮光用部材７８は、受光部１４０及び発光部１５０が実装される基板１６０の上方（方向ＤＲＨの方向）から、基板１６０に向かって取り付けられる。即ち、遮光用部材７８の有底筒部形状の他端側の開口の領域に対して、受光部１４０及び発光部１５０が実装される基板１６０が挿入されるように、取り付けられる。そして遮光用部材７８には、突起部８６、８８が形成されており、この突起部８６、８８が、基板１６０に形成された穴部に嵌合することで、遮光用部材７８が基板１６０に対して固定される。これにより、例えば透光部材３０の裏側の凹部３２に対応する位置に、絞り部８０、８２、遮光部１００、受光部１４０、発光部１５０が配置されるようになる。この場合に凹部３２の部分では、透光部材３０の肉厚が薄くなっている。従って、受光部１４０に入射される光や、発光部１５０から出射される光についての、透光部材３０での通過距離である光路の長さを短くできる。従って、これらの光の透光部材３０での減衰が低減され、透過光量を向上できる。

なお、絞り部８０、８２、遮光部１００には、脈波センサーの光学的な効率・性能を向上するための加工処理等を施すことが望ましい。例えば、絞り部８０、８２、遮光部１００の表面（壁面）を荒くする加工処理を行って、光の反射率を抑制する。或いは、絞り部８０、８２、遮光部１００の表面をモスアイ構造にする。例えば数十〜数百ｎｍ周期の凹凸構造を表面に形成して、反射防止構造とする。或いは、絞り部８０、８２、遮光部１００の表面の色を、黒色等の所定色にして、光の乱反射を防ぐようにする。このようにすれば、絞り部８０、８２、遮光部１００での反射光が迷光となって、計測データのノイズ成分となってしまう事態を効果的に抑制できる。

さて、前述したように、脈波センサーの光学的な効率・性能を向上するためには、受光部１４０と発光部１５０との間の距離を最小化することが望ましい。このため、遮光部１００をできるだけ薄い壁厚構造にする必要がある。特に、図１３、図１４（Ａ）の遮光部１００の中心部１０２（受光部１４０の中心位置と発光部１５０の中心位置を結ぶ線と交わる領域）において、遮光部１００の壁厚を薄くする。

しかしながら、このように薄い壁厚の遮光部１００の単体構造では、強度が不足してしまう。例えば脈拍計が使用される走行時や自転車搭乗時には、強い衝撃（例えば１０Ｇ程度）が機器に加わるため、それらの衝撃に対応できる強度が必要となる。

そこで本実施形態では、絞り部８０、８２と遮光部１００を一体構造とする手法を採用している。即ち、絞り部８０、８２と遮光部１００の各々を単体の部材で実現するのではなく、図１３に示すように絞り部８０、８２と遮光部１００が一体形成された遮光用部材７８を用いる。このような一体形成された遮光用部材７８であれば、遮光部１００の壁厚が薄くても、衝撃に耐えうる強度を確保することが可能になる。

また、絞り部８０、８２と遮光部１００は共に、光学的な安定化という目的の点で一致しているため、材料の共通化等が容易である。例えば、絞り部８０、８２と遮光部１００の表面の色を、乱反射の生じない黒色に設定することなども容易となる。

また絞り部８０、８２と遮光部１００を一体化することで、部品組み立て時の組立性が向上し、コスト低減に寄与する。例えば図１４（Ｂ）において、透光部材３０の凹部３２に遮光用部材７８を挿入し、遮光用部材７８の突起部８６、８８を、受光部１４０、発光部１５０が実装された基板１６０に嵌合させて固定するだけで、脈波センサーの組み立てを完了できる。

また、機器の量産性を考慮すると、遮光用部材７８は射出成型により製造することが望ましい。しかしながら、遮光部１００の壁厚があまりに薄いと、射出成形時に、遮光部１００の部分に樹脂が十分に充填されないおそれがある。

そこで図１４（Ａ）では、受光部側の絞り部８０（第１の絞り部）の開口部８１の面積よりも、発光部側の絞り部８２の開口部８３の面積の方が小さくなるようにしている。

また図１４（Ａ）では、受光部１４０の中心と発光部１５０の中心を結ぶ線ＬＮＲＴ上において、遮光部１００の壁厚が最小になるようにしている。例えば、中央部１０２に近づくにつれて壁厚が薄くなるようにしている。

例えば発光部側の開口部８３の面積を小さくすれば、図１４（Ａ）のＤＰ１、ＤＰ２の経路を、射出成型における樹脂の流し込み経路に設定できる。そして、ＤＰ１からＤＰ３の経路と、ＤＰ２からＤＰ４の経路で樹脂を流し込むことで、樹脂を十分に充填して、壁厚が薄い中央部１０２においても、樹脂により遮光部１００を形成できるようになる。そして、例えばＬＥＤ等により実現される発光部１５０の大きさは、フォトダイオードの半導体ＩＣ等により実現される受光部１４０の大きさに比べて、小さいのが一般的である。従って、発光部側の開口部８３の面積を小さくしても、それほど問題は生じない。そして受光部側の開口部８１の面積を大きくすることで、受光効率を高めることができ、生体情報検出装置の性能等の向上を図れる。

そして、このように発光部側の開口部８３の面積を小さくして、樹脂の流し込みを容易にし、遮光部１００の中央部１０２等での壁厚を薄くすれば、受光部１４０と発光部１５０の間の距離を近づけることができる。これにより、光学的な効率・性能を向上できるようになる。即ち、遮光部１００の強度と光学的な効率・性能を両立しながら、射出成形時の樹脂の充填不足を防ぎ、歩留まり等の向上を図ることが可能になる。

なお、図１５、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に、絞り部８０、８２と遮光部１００とが一体形成された遮光用部材７８の第２の例の斜視図、上面図、断面図を示す。この第２の例の遮光用部材７８では、図１６（Ａ）に示すように、受光部側の開口部８１の面積と発光部側の開口部８３の面積が等しくなっている。また図１６（Ｂ）に示すように、透光部材３０が曲面形状の凸部を有しない構成となっている。このように遮光用部材７８の構造・形状としては種々の変形実施が可能である。

４．透光部材の凸部
図１７（Ａ）に示すように本実施形態では、透光部材３０は、被検体の生体情報の測定時に被検体に接触して押圧を与える凸部４０を有している。

そして絞り部８０、８２は、Ｃ１、Ｃ２に示すように、この凸部４０の周縁領域を通過する光を遮光している。こうすれば、Ｃ１、Ｃ２のように接触状態が不安定な場所での迷光を原因とする計測データの信頼性の低下等を抑制できる。

また図１７（Ａ）では、押圧抑制部６０が設けられている。この押圧抑制部６０は、生体情報検出装置の筺体面（被検体側の面）において凸部４０を囲むように設けられ、凸部４０が被検体に与える押圧を抑制する。この押圧抑制部６０は、図３、図４では、凸部４０の位置から第２の方向ＤＲ２側（手から下腕へと向かう方向側）に広がる押圧抑制面を有している。具体的には、押圧抑制部６０は、カバー部材２０に形成された土手形状の部分により実現されている。

この場合に、例えば、生体情報検出装置の筺体面に直交する方向ＤＲＨでの凸部４０の高さをＨＡ（例えば凸部４０の曲面形状の頂点の高さ）とし、押圧抑制部６０の高さをＨＢ（例えば最も高い場所での高さ）とし、高さＨＡから高さＨＢを減じた値（高さＨＡとＨＢの差）をΔｈとした場合に、Δｈ＝ＨＡ−ＨＢ＞０の関係が成り立っている。例えば、凸部４０は、押圧抑制部６０の押圧抑制面から被検体側に、Δｈ＞０となるように突出している。即ち、凸部４０は、押圧抑制部６０の押圧抑制面よりも、Δｈの分だけ被検体側に突出している。

このように、Δｈ＞０となる凸部４０を設けることで、例えば静脈消失点を超えるための初期押圧を被検体に対して与えることが可能になる。また、凸部４０が被検体に与える押圧を抑制するための押圧抑制部６０を設けることで、生体情報検出装置により生体情報の測定を行う使用範囲において、押圧変動を最小限に抑えることが可能になり、ノイズ成分等の低減を図れる。ここで静脈消失点とは、被検体に凸部４０を接触させ押圧を次第に強くした時に、脈波信号に重畳された静脈に起因する信号が消失、または脈波測定に影響しない程度に小さくなる点のことである。

例えば図１７（Ｂ）では、横軸は、図１（Ｂ）〜図２（Ｃ）で説明した荷重機構（バネ、伸縮部などの弾性部材や、バンド等で構成される機構）が発生する荷重を表しており、縦軸は、凸部４０が被検体に与える押圧（血管にかかる圧力）を表している。そして凸部４０の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する凸部４０の押圧の変化量を押圧変化量としたとする。この押圧変化量は、荷重に対する押圧の変化特性の傾きに相当する。

この場合に押圧抑制部６０は、荷重機構の荷重が０〜ＦＬ１となる第１の荷重範囲ＲＦ１での押圧変化量ＶＦ１に対して、荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲ＲＦ２での押圧変化量ＶＦ２が小さくなるように、凸部４０が被検体に与える押圧を抑制する。即ち、初期押圧範囲である第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくする一方で、生体情報検出装置の使用範囲である第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくする。

つまり、第１の荷重範囲ＲＦ１では、押圧変化量ＶＦ１を大きくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを大きくしている。このような変化特性の傾きが大きな押圧は、凸部４０の飛び出し量に相当するΔｈにより実現される。即ち、Δｈ＞０となる凸部４０を設けることで、荷重機構による荷重が少ない場合であっても、静脈消失点を超えるのに必要十分な初期押圧を、被検体に対して与えることが可能になる。

一方、第２の荷重範囲ＲＦ２では、押圧変化量ＶＦ２を小さくして、荷重に対する押圧の変化特性の傾きを小さくしている。このような変化特性の傾きが小さな押圧は、押圧抑制部６０による押圧抑制により実現される。即ち、凸部４０が被検体に与える押圧を、押圧抑制部６０が抑制することで、生体情報検出装置の使用範囲では、荷重の変動等があった場合にも、押圧の変動を最小限に抑えることが可能になる。これにより、ノイズ成分の低減等を図れる。

このように、最適化された押圧（例えば１６ｋＰａ程度）が被検体に与えられるようにすることで、脈波センサーの信号成分（Ｍ）を増加させると共に、ノイズ成分（Ｎ）を低減できる。また、脈波測定に使用する押圧の範囲を、第２の荷重範囲ＲＦ２に対応する範囲に設定することで、最小限の押圧変動（例えば±４ｋＰａ程度）に抑えることが可能になり、ノイズ成分を低減できる。また、絞り部８０、８２や遮光部１００を用いて、光学的なノイズを低減することで、脈波検出信号に乗るノイズ成分を、更に低減することが可能になる。

さて、凸部４０の飛び出し量を表すΔｈは、最適押圧を規定する重要なパラメーターとなる。即ち、静脈消失点を超えるための押圧を常に与えるためには、ある程度の飛び出し量が必要であり、Δｈを大きな値にする必要がある。しかしながら、Δｈが過大な値になってしまうと、脈波センサーの信号成分の低減や押圧変動の増加の要因となるおそれがある。

そこで、脈波センサーの信号成分を十分確保できる範囲、つまり最適押圧を与えることができる範囲で、最小のΔｈを選択するようにする。即ち、最適押圧を与えることができる範囲であれば、Δｈが小さいほど、ノイズ成分を低く抑えることができる。

例えば図１８（Ａ）は、ユーザーがグーパーの動作（ＧＰ）を行った場合における、ΔｈとＭＮ比（ＳＮ比）との関係を表す測定値の例である。また図１８（Ｂ）は、ユーザーが走る動作（ＲＵＮ）を行った場合における、ΔｈとＭＮ比との関係を表す測定値の例である。ここでＭＮ比は、脈波センサーの信号成分（Ｍ）とノイズ成分（Ｎ）の比に相当するものである。

図１８（Ａ）、図１８（Ｂ）から、Δｈの範囲は、０．０１ｍｍ≦Δｈ≦０．５ｍｍであることが望ましく、更に好ましくは、０．０５ｍｍ≦Δｈ≦０．３５ｍｍであることが望ましいことが理解される。例えばΔｈ＝０．２５ｍｍ程度にすることで、ＭＮ比を最も大きくすることが可能になる。即ち、このようにΔｈを小さな値にすることで、静脈消失点を超えるための最低限の押圧を被検体に与えながら、押圧変動等を要因とするノイズ成分の増加を抑制して、信号の品位を表すＭＮ比を高めることが可能になる。

５．生体情報検出装置の全体構成
図１９は、生体情報検出装置の全体構成の例を示す機能ブロック図である。図１９の生体情報検出装置は、検出部１３０、体動検出部１９０、処理部２００、記憶部２４０、表示部３１０を含む。なお本実施形態の生体情報検出装置は図１９の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。

検出部１３０は、脈波等の生体情報を検出するものであり、受光部１４０、発光部１５０を含む。これらの受光部１４０、発光部１５０等により脈波センサー（光電センサー）が実現される。検出部１３０は、脈波センサーにより検出された信号を、脈波検出信号として出力する。

体動検出部１９０は、種々のセンサーのセンサー情報に基づいて、体動に応じて変化する信号である体動検出信号を出力する。体動検出部１９０は、体動センサーとして例えば加速度センサー１９２を含む。なお、体動検出部１９０は、体動センサーとして圧力センサーやジャイロセンサーなどを有していてもよい。

処理部２００は、例えば記憶部２４０をワーク領域として、各種の信号処理や制御処理を行うものであり、例えばＣＰＵ等のプロセッサー或いはＡＳＩＣなどの論理回路により実現できる。処理部２００は、信号処理部２１０、拍動情報演算部２２０、表示制御部２３０を含む。

信号処理部２１０は各種の信号処理（フィルター処理等）を行うものであり、例えば、検出部１３０からの脈波検出信号や体動検出部１９０からの体動検出信号などに対して信号処理を行う。例えば信号処理部２１０は体動ノイズ低減部２１２を含む。体動ノイズ低減部２１２は、体動検出部１９０からの体動検出信号に基づいて、脈波検出信号から、体動に起因したノイズである体動ノイズを低減（除去）する処理を行う。具体的には、例えば適応フィルターなどを用いたノイズ低減処理を行う。

拍動情報演算部２２０は、信号処理部２１０からの信号等に基づいて、拍動情報の演算処理を行う。拍動情報は例えば脈拍数などの情報である。具体的には、拍動情報演算部２２０は、体動ノイズ低減部２１２でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してＦＦＴ等の周波数解析処理を行って、スペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行う。求めた周波数を６０倍にした値が、一般的に用いられる脈拍数（心拍数）となる。なお、拍動情報は脈拍数そのものには限定されず、例えば脈拍数を表す他の種々の情報（例えば心拍の周波数や周期等）であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血液量そのものを表す値を拍動情報としてもよい。

表示制御部２３０は、表示部３１０に各種の情報や画像を表示するための表示制御を行う。例えば図１（Ａ）に示すように、脈拍数などの拍動情報や時刻情報などの各種情報を、表示部３１０に表示する制御を行う。また、表示部３１０の代わりとして光、音又は振動等のユーザーの知覚を刺激する出力を行う報知デバイスを設けてもよい。このような報知デバイスとしては例えばＬＥＤ、ブザー又はバイブレーターなどを想定できる。

なお、以上のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また生体情報検出装置の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。

２ 肌、１０ 裏蓋部、２０ カバー部材、２２ 筺体面、２４ ねじ穴部、
２６ 端子穴部、３０ 透光部材、３２ 凹部、４０ 凸部、４２ 溝部、
６０ 押圧抑制部、７８ 遮光用部材、８０、８２ 絞り部、８１、８３ 開口部、
８６、８８ 突起部、１００ 遮光部、１０２ 中心部、
１３０ 検出部、１４０ 受光部、１５０ 発光部、１５２ リフレクター、
１６０ 基板、１９０ 体動検出部、１９２ 加速度センサー、
２００ 処理部、２１０ 信号処理部、２１２ 体動ノイズ低減部、
２２０ 拍動情報演算部、２３０ 表示制御部、２４０ 記憶部、
３００ 本体部、３１０ 表示部、３２０、３２２ バンド、
３３０、３３２ 伸縮部、３４０ 連結部、３４２ 固定部材、３４３ 表示器、
３４４ スライド部材、３５０、３５２ バネ、
４００ 手首、４１０ 手、４２０ 下腕

Claims (15)

1. 被検体からの光を受光する受光部と前記被検体に対して光を出射する発光部とを有する検出部と、
   前記被検体からの光及び前記発光部からの光を透過する透光部材と、
   前記透光部材と前記検出部との間又は前記透光部材と前記被検体との間又は前記透光部材内に設けられ、前記被検体と前記検出部との間の光路において前記被検体からの光及び前記発光部からの光を絞る絞り部と、
   前記受光部と前記発光部との間に設けられる遮光部と、
   を含み、
   前記遮光壁の幅が、前記受光部と前記発光部とを結ぶ線に近いほど細くなっていることを特徴とする生体情報検出装置。
2. 被検体からの光を受光する受光部と前記被検体に対して光を出射する発光部とを有する検出部と、
   前記被検体からの光及び前記発光部からの光を透過し、かつ前記被検体の生体情報の測定時に前記被検体に接触して押圧を与える凸部を有する透光部材と、
   前記透光部材と前記検出部との間又は前記透光部材と前記被検体との間又は前記透光部材内に設けられ、前記被検体と前記検出部との間の光路において前記被検体からの光及び前記発光部からの光を絞る絞り部と、
   前記受光部と前記発光部との間に設けられる遮光部と、
   前記凸部を囲むように設けられ、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制する押圧抑制部と、
   を含み、
   前記絞り部は、
   前記凸部の周縁領域を通過する光を遮光し、
   前記凸部の押圧を発生させる荷重機構による荷重に対する前記凸部の押圧の変化量を押圧変化量とした場合に、
   前記押圧抑制部は、
   前記荷重機構の荷重が０より大きくＦＬ１以下となる第１の荷重範囲での前記押圧変化量に対して、前記荷重機構の荷重がＦＬ１よりも大きくなる第２の荷重範囲での前記押圧変化量が小さくなるように、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制することを特徴とする生体情報検出装置。
3. 被検体からの光を受光する受光部と前記被検体に対して光を出射する発光部とを有する検出部と、
   前記被検体からの光及び前記発光部からの光を透過し、かつ前記被検体の生体情報の測定時に前記被検体に接触して押圧を与える凸部を有する透光部材と、
   前記透光部材と前記検出部との間に設けられ、前記被検体と前記検出部との間の光路において前記被検体からの光及び前記発光部からの光を絞る絞り部と、
   前記受光部と前記発光部との間に設けられる遮光部と、
   前記凸部を囲むように設けられ、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制する押圧抑制部と、
   を含み、
   前記絞り部は、
   前記被検体側から見た平面視において、前記凸部の周縁領域とオーバーラップするように前記凸部の下方に設けられ、前記凸部の中央部を通過する光を遮光せず、前記凸部の前記周縁領域を通過する光を遮光することを特徴とする生体情報検出装置。
4. 請求項３において、
   前記凸部を囲むように設けられ、前記凸部が前記被検体に与える押圧を抑制する押圧抑制部を含むことを特徴とする生体情報検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記絞り部と前記遮光部とが遮光用部材として一体となっていることを特徴とする生体情報検出装置。
6. 請求項５において、
   前記遮光用部材は、前記受光部及び前記発光部が実装される基板の上方から、前記基板に向かって取り付けられることを特徴とする生体情報検出装置。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記絞り部として、前記受光部側に設けられた第１の絞り部と、前記発光部側に設けられた第２の絞り部とを有することを特徴とする生体情報検出装置。
8. 請求項７において、
   前記受光部側に設けられた前記第１の絞り部の開口部の面積よりも、前記発光部側に設けられた前記第２の絞り部の開口部の面積の方が小さいことを特徴とする生体情報検出装置。
9. 請求項１乃至８のいずれかにおいて、
   前記検出部を含む筺体を備え、前記筺体において前記受光部及び前記発光部が実装される基板に直交する方向での前記遮光部の高さをＨ１とし、前記絞り部の前記検出部側の面である下面の高さをＨ２とした場合に、Ｈ１＞Ｈ２であることを特徴とする生体情報検出装置。
10. 請求項９において、
    前記遮光部は、前記筺体面に直交する方向に延在形成される遮光壁であることを特徴とする生体情報検出装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部から遠い側の端部である第２の端部とを結ぶ線と、前記受光部の光軸とのなす角度をθｒとして、前記受光部の前記第２の端部と前記絞り部の開口部側の端部とを結ぶ線と、前記光軸とのなす角度をθａとした場合に、θａ＜θｒであることを特徴とする生体情報検出装置。
12. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部に近い側の端部である第１の端部とを結ぶ線上と、前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記受光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部に近い側の端部である第２の端部とを結ぶ線上とに、前記絞り部が位置するように、前記絞り部が配置設定されることを特徴とする生体情報検出装置。
13. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部から遠い側の端部である第１の端部とを結ぶ線と、前記発光部の光軸とのなす角度をθｔとして、前記発光部の前記第１の端部と前記絞り部の開口部側の端部とを結ぶ線と、前記光軸とのなす角度をθｂとした場合に、θｂ＜θｔであることを特徴とする生体情報検出装置。
14. 請求項１乃至１０のいずれかにおいて、
    前記透光部材の透光領域の第１の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第１の端部に近い側の端部である第１の端部とを結ぶ線上と、前記透光部材の透光領域の第２の端部と前記発光部の２つの端部のうち前記透光領域の前記第２の端部に近い側の端部である第２の端部とを結ぶ線上とに、前記絞り部が位置するように、前記絞り部が配置設定されることを特徴とする生体情報検出装置。
15. 請求項１乃至１４のいずれかにおいて、
    前記生体情報として脈波を検出することを特徴とする生体情報検出装置。

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