WO2006132219A1 - 生体情報計測センサ - Google Patents

Abstract

　生体情報計測センサ（１０）は、受光素子（１６）に設けられた受光領域（１７）と、導波路形成部材（１４）に設けられた導波路（１５）と、導波路（１５）と受光領域（１７）との間に位置し、導波路（１５）の出口側開口部（１４ｂ）から出射された光を分光し、特定の帯域の波長の光のみを受光領域（１７）に照射するフィルタ（１８ａ，１８ｂ）と、フィルタ（１８ａ，１８ｂ）の切換えを行なうソレノイド（２０）とを備える。ソレノイド（２０）は、フィルタ（１８ａ，１８ｂ）の切換えることにより、第１の帯域の波長の光のみが受光領域（１７）に照射される第１の状態と、第２の帯域の波長の光のみが受光領域（１７）に照射される第２の状態とを実現する。このように構成することにより、プローブ部の小型化と計測精度の向上との両立が図られる。

Description

明 細 書

生体情報計測センサ

技術分野

[0001] 本発明は、生体情報を生体力 の光を受光することによって非侵襲に計測するた めの生体情報計測センサに関するものである。

背景技術

[0002] 医療分野にお!、ては、生体情報を計測することが頻繁に行なわれて!/、る。生体情 報を計測することは、被験者の健康状態を知る上で非常に重要である。ここで、生体 情報には、生体組織中に含まれる特定成分の濃度や体温情報、心拍数、血圧値等 が含まれる。なお、計測対象となる生体組織中に含まれる特定成分としては、たとえ ば血液中に含まれるグルコースやヘモグロビン、ォキシヘモグロビン、中性脂肪、コ レステロール、アルブミン、尿酸等が挙げられる。

[0003] たとえば、耳式体温計においては、耳孔内に位置する鼓膜から放射される放射光 を受光することにより、体温情報が計測される。また、血糖計においても、耳孔内に位 置する鼓膜から放射される放射光を特定の帯域の波長の光に分光して受光し、受光 した光のスペクトルを検出することにより、分光学的に非侵襲に血中グルコース濃度 を計測する技術の開発が試みられている。この他にも、酸素飽和度を計測する装置 や指式の血圧計等において、生体からの光を受光して光学的または分光学的に非 侵襲に生体情報を計測する技術が確立されて!、る。

[0004] このように、生体力 の光を受光して光学的または分光学的に非侵襲に計測する 非侵襲的計測方法は、被験者から血液や体液に代表される生体組織を試料として 採取することを要しないため、被験者にかける負担が大幅に軽減され、生体情報の 計測方法として適したものである。

[0005] 上記光学的または分光学的計測方法を利用して非侵襲に生体情報の計測を行な う場合には、生体カゝら発せられる放射光または生体を透過した透過光あるいは生体 で反射した反射光を受光手段によって受光し、これを光電変換して出力する生体情 報計測センサが利用される。このような生体情報計測センサが開示された文献として 、たとえば特開 2003— 70751号公報（特許文献 1)ゃ特表 2001— 503999号公報 (特許文献 2)等がある。

[0006] このうち、上述の特許文献 2に開示の生体情報計測センサは、血中グルコース濃度 を計測するものであり、鼓膜から放射される中赤外線帯域の 2つ以上の波長の光を 捉えてその出力から血中グルコース濃度を計測するものである。そのため、上記特許 文献 2に開示の生体情報計測センサにおいては、比較的口径の大きいストレートな パイプ形状を有する導波管にて導波路が形成され、その後方に 2つの受光領域が配 置された構成となっている。

特許文献 1：特開 2003— 70751号公報

特許文献 2：特表 2001— 503999号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 一般に生体から放射される放射光は、非常に微弱なものである。したがって、高精 度に生体情報を計測するためには、受光量を増加させることが必要になる。受光量 を増加させるためには、受光領域の面積を拡大することが有効であるが、上記特許 文献 2に開示の構成を採用した場合には、受光領域が 2つ存在するため、受光領域 の大型化に伴ってその分導波路の出口側開口部を大型化することが必要になり、こ れにあわせて導波路形成部材をも大型にする必要が生じる。し力しながら、導波路 形成部材が大型化した場合には、プローブ部もこれに伴って大型化するため、耳孔 等の狭小なスペースにプローブ部を挿し込むことが困難になり、逆に生体力 の放射 光を受光することが困難になってしまう。

[0008] したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、プローブ部 の小型化と高精度の計測とが両立できる生体情報計測センサを提供することを目的 とする。

課題を解決するための手段

[0009] 本発明に基づく生体情報計測センサは、生体情報を生体力 の光を受光すること によって非侵襲に計測するためのものであって、受光領域と導波路と分光手段と切 換え手段とを備えている。受光領域は、生体力 の光を受光する受光手段に設けら れる。導波路は、上記光が入射する入口側開口部および上記光が出射する出口側 開口部を含み、上記受光領域に対応して設けられて上記光を上記受光領域に導く。 分光手段は、上記受光領域と上記導波路との間に位置し、上記出口側開口部から 出射された上記光を分光し、特定の帯域の波長の光のみを上記受光領域に照射す る。切換え手段は、上記光のうちの第 1の帯域の波長の光のみが上記受光領域に照 射される第 1の状態と、上記光のうちの第 2の帯域の波長の光のみが上記受光領域 に照射される第 2の状態とを含む少なくとも 2つ以上の状態に上記分光手段を切換え る。

[0010] なお、上記の「生体からの光」には、生体から発せられる放射光の他に、光源から生 体に向けて照射された光の透過光および反射光が含まれる。

[0011] このように、切換え手段を用いて分光手段を第 1の状態と第 2の状態とを含む少なく とも 2つ以上の状態に切換え可能な構成とすることにより、単一の受光領域にて複数 の帯域の波長の光を別々に受光することが可能になるため、受光領域を複数設ける 必要がなくなる。このため、受光領域を大型化しても、受光領域が複数存在する場合 に比べて導波路の開口径を小さくすることができ、生体情報計測センサを含む装置 のプローブ部の小型化が可能になる。したがって、受光領域の拡大に伴う計測精度 の向上と、プローブ部の小型化との両立が図られ、高性能の生体情報計測センサと することができる。また、プローブ部が小型化できるため、耳孔等にプローブ部を挿し 込む際に周りの障害物に接触することなくプローブ部の先端を被検出部位に近付け ることができるため、導波路の入口側開口部を被検出部位に近接させることができる 。したがって、より多くの光を導波路に導入することが可能になり、この点においても 計測精度の向上が図られる。

[0012] 上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記分光手段が、上記第 1 の帯域の波長の光のみを透過する第 1フィルタと、上記第 2の帯域の波長の光のみ を透過する第 2フィルタとを少なくとも含む複数のフィルタによって構成されていること が好ましぐその場合に、上記切換え手段が、上記複数のフィルタのうちの特定のフィ ルタのみが上記導波路と上記受光手段との間に位置するように、上記複数のフィル タを切換えることが好まし 、。 [0013] このように、分光手段としてフィルタを用いた場合には、複数のフィルタが切換え可 能となるように構成することにより、単一の受光領域にて複数の帯域の波長の光を別 々に受光することが可能になる。

[0014] 上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記複数のフィルタがフィル タ固定枠に固定されていることが好ましぐその場合に、上記切換え手段が上記フィ ルタ固定枠を駆動する駆動手段にて構成されていることが好ましい。

[0015] このように、複数のフィルタをフィルタ固定枠に固定し、そのフィルタ固定枠を駆動 手段を用いて駆動する構成とすることにより、簡素な構成にてフィルタの切換えが実 現できるようになる。この場合、駆動手段は装置のプローブ部ではなく本体部に設け ることが可能であるため、駆動手段を別途設けることによるプローブ部の大型化も回 避できる。

[0016] 上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記フィルタ固定枠が光を 透過しない遮蔽領域を有していることが好ましぐその場合に、上記駆動手段が、上 記第 1および第 2の状態に加え、上記遮蔽領域を上記導波路と上記受光領域との間 に位置させることにより上記光が上記受光領域に照射されない第 3の状態に上記フィ ルタ固定枠を駆動することが好まし 、。

[0017] このように構成することにより、第 3の状態において室温状態の監視や基準出力値 の検出等が可能になるため、これら情報を生体情報の計測の際のパラメータとして利 用することができ、小型で高性能の生体情報計測センサとすることができる。

[0018] 上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記導波路が上記入口側 開口部から上記出口側開口部に向力うにつれてその開口面積が徐々に小さくなるよ うに形成されて 、ることが好ま U、。

[0019] このように構成することにより、導波路に入射した光が導波路の壁面にて反射する 回数を必要最小限に抑えた上で出口側開口部においてこれら光を集光することがで きるようになる。したがって、反射に伴う光の吸収や散乱を全体として減少させること が可能になり、より高い受光効率を実現することができる。

[0020] 上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記入口側開口部における 開口形状と上記出口側開口部における開口形状とが異なることとなるように上記導波 路が形成されて ヽることが好ま 、。

[0021] このように構成することにより、導波路の入口側においては可能な限り多くの光が導 波路内に入射するように入口側開口部の形状を選択することができ、また導波路の 出口側においては集光した光がロスなく受光領域に入射するように出口側開口部の 形状を受光領域の形状に合わせて選択することができる。したがって、高い受光効 率を実現することができる。

発明の効果

[0022] 本発明によれば、プローブ部の小型化と高精度の計測との両立が図られた生体情 報計測センサとすることができる。

図面の簡単な説明

[0023] [図 1]本発明の実施の形態 1における生体情報計測センサの使用状態を模式的に示 す図である。

[図 2]図 1に示す生体情報計測センサの模式断面図である。

[図 3]図 2に示す生体情報計測センサにおいてフィルタを切換えた場合の切換え後 の状態を示す図である。

[図 4A]図 1ないし図 3に示す生体情報計測センサのフィルタのレイアウトを示す図で ある。

[図 4B]図 1ないし図 3に示す生体情報計測センサのフィルタの他のレイアウト例を示 す図である。

[図 4C]図 1ないし図 3に示す生体情報計測センサのフィルタのさらに他のレイアウト例 を示す図である。

[図 5]本発明の実施の形態 2における生体情報計測センサの使用状態を模式的に示 す図である。

[図 6]図 5に示す生体情報計測センサの模式断面図である。

[図 7A]図 5および図 6に示す生体情報計測センサのフィルタのレイアウトを示す図で ある。

[図 7B]図 5および図 6に示す生体情報計測センサのフィルタの他のレイアウト例を示 す図である。 [図 7C]図 5および図 6に示す生体情報計測センサのフィルタのさらに他のレイアウト 例を示す図である。

[図 8A]図 5および図 6に示す生体情報計測センサのフィルタのさらに他のレイアウト 例を示す図である。

[図 8B]図 5および図 6に示す生体情報計測センサのフィルタのさらに他のレイアウト 例を示す図である。

[図 9]実施の形態 1または 2における生体情報計測センサの導波路形成部材の変形 例を示す図であり、（a)は導波路形成部材の側面図、（b)は導波路形成部材の入口 側端面の形状を示す図、 (c)は導波路形成部材の出口側端面の形状を示す図であ る。

符号の説明

[0024] 10 生体情報計測センサ、 11 プローブ部、 12 保護筐体、 13 防塵フィルム、 13 a 防塵窓、 14 導波路形成部材、 14a 入口側開口部、 14b 出口側開口部、 15 導波路、 16 受光素子、 17 受光領域、 18a 第 1のフィルタ、 18b 第 2のフィルタ、 18c 第 3のフィルタ、 19 フィルタ固定枠、 19a 遮蔽領域、 20 ソレノイド、 21 モ ータ、 22 制御部、 23 受光回路、 24 駆動回路、 30 鼓膜 (被検出部位)。

発明を実施するための最良の形態

[0025] 以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。なお、以下 に示す実施の形態においては、耳孔内に生体情報計測センサを内蔵するプローブ 部を差し込み、この生体情報計測センサにて鼓膜から放射される中赤外線の 2つの 帯域の波長のスペクトルを検出し、これにより血中グルコース濃度を計測する血糖計 に本発明を適用した場合を例示して説明を行なう。

[0026] (実施の形態 1)

図 1は、本発明の実施の形態 1における生体情報計測センサの使用状態を模式的 に示す図であり、また、図 2は、図 1に示す生体情報計測センサの模式断面図である 。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における生体情報計測セ ンサの構造にっ 、て説明する。

[0027] 図 1に示すように、本実施の形態における生体情報計測センサ 10は、血糖計の検 出端に含まれるものであり、耳孔内に位置する被検出部位である鼓膜 30から放射さ れる微弱な放射光を検出するものである。計測に際しては、図 1に示すように、検出 端であるプローブ部 11を耳孔内に挿入し、挿入したプローブ部 11の前面 (先端面） を鼓膜 30に対畤させ、この状態において鼓膜 30から放射される放射光をプローブ 部 11の前面からプローブ部 11内に導入することによって血中ダルコース濃度の計測 が行なわれる。

[0028] 図 1および図 2に示すように、生体情報計測センサ 10は、保護筐体 12および防塵 フィルム 13からなるプローブ部 11の内部に配置された筒状の導波路形成部材 14と 、装置本体の内部に配置された受光手段としての受光素子 16および分光手段として の第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bならびに切換え手段でかつ駆動手段であるソ レノイド 20とによって主に構成されて 、る。

[0029] 上述の保護筐体 12は、前面開口の筒状の部材カもなる。防塵フィルム 13は、保護 筐体 12の前面開口を閉塞するように保護筐体 12に取付けられており、保護筐体 12 の前面開口を閉塞する部分が特に防塵窓 13aとして機能する。防塵フィルム 13は、 プローブ部 11の内部に塵埃が進入することを防止するためのフィルムであり、この防 塵フィルム 13には、たとえばプラスチックやガラス、シリコン、ゲルマニウム等の薄膜 が利用される。本実施の形態においては、鼓膜 30から放射される放射光が良好に透 過するように、ポリエチレンフィルムが利用されて 、る。

[0030] 図 2に示すように、導波路形成部材 14は、内部に導波路 15を有している。導波路 形成部材 14は、たとえば榭脂材料や金属材料等によって形成されており、その内部 に形成された導波路 15を規定する内周面は鏡面仕上げされている。鏡面仕上げの 方法としては、種々の方法が適用可能である力 たとえば金メッキや金、アルミニウム 等の蒸着が好適である。

[0031] 導波路形成部材 14は、その前面がプローブ部 11の防塵窓 13aに対畤するように 配置されている。導波路形成部材 14の後方には、上述の受光素子 16が配置されて いる。導波路形成部材 14には、鼓膜 30から放射された放射光が入射する入口側開 口部 14aがその前面に設けられており、導波路 15を通過した上記放射光が出射する 出口側開口部 14bがその背面に設けられている。導波路 15は、入口側開口部 14a 力も出口側開口部 14bに向力 につれ、その開口面積が徐々に小さくなるように形成 されている。

[0032] 導波路形成部材 14の後方に配置された受光素子 16は、後述する受光領域にお いて受光した光信号を電気信号に光電変換する素子である。受光素子 16の主表面 には、受光領域 17が設けられている。この受光領域 17は、生体からの光を受光する 領域である。なお、受光素子 16としては、たとえばフォトダイオードが利用可能である

[0033] 導波路形成部材 14の後方でかつ受光領域 17の前方には、第 1および第 2のフィ ルタ 18a, 18bが固定されたフィルタ固定枠 19が配置されている。ここで、フィルタ固 定枠 19は、平面視矩形形状を有しており、血糖計本体部に設けられている。第 1お よび第 2のフィルタ 18a, 18bは、特定の帯域の波長の光のみを透過し、それ以外の 帯域の波長の光の透過を防止する。本実施の形態においては、第 1のフィルタ 18aと して血中グルコース濃度に依存する波長 9 m〜 10 mの中赤外線を透過するもの を使用し、第 2のフィルタ 18bとして血中グルコース濃度に依存しない波長 8 m〜9 μ mの中赤外線を透過するものを使用する。導波路形成部材 14の内部に形成され た導波路 15の出口側開口部 14bは、このフィルタ固定枠 19に固定された第 1または 第 2のフィルタ 18a, 18bを介して受光素子 16の受光領域 17に面している。

[0034] フィルタ固定枠 19は、ソレノイド 20に接続されており、ソレノイド 20によって図中矢 印 A方向に駆動される。ここで、ソレノイド 20は、電気工ネルギを機械的な直線運動 に変換させる電磁部品であり、円筒状に巻き回されたコイルと、そのコイルの中空部 に挿し込まれた可動鉄芯とからなる。フィルタ固定枠 19は、この可動鉄芯の一端に固 定される。なお、ソレノイド 20は、血糖計本体部に設けられている。

[0035] 図 2に示すように、受光素子 16は、受光素子 16から出力される電気信号を処理す る受光回路 23を介して制御部 22に接続されている。一方、ソレノイド 20は、ソレノイド 20を駆動する駆動回路 24を介して制御部 22に接続されている。制御部 22は、ソレ ノイド 20を駆動制御する制御信号を駆動回路 24に出力し、受光回路 23から出力さ れる増幅後の電気信号の入力を受ける。そして、受光回路 23から出力される増幅後 の電気信号に基づいて演算処理を行い、血中グルコース濃度の算出を行なう。 [0036] 図 3は、図 2に示す生体情報計測センサにおいてフィルタを切換えた場合の切換え 後の状態を示す図である。なお、この図 3においては、制御部、受光回路および駆動 回路の図示は省略している。以下においては、図 2および図 3を参照して、フィルタの 切換え動作にっ 、て説明する。

[0037] 図 2に示すように、フィルタの切換え前においては、フィルタ固定枠 19の先端側に 固定された第 1のフィルタ 18aが導波路 15と受光領域 17の間に位置して 、る。この 状態が第 1の状態に相当する。この第 1の状態においては、導波路 15の入口側開口 部 14aから入射し、集光されて導波路 15の出口側開口部 14bから出射された鼓膜 3 0の放射光が、フィルタ 18aに照射される。フィルタ 18aに照射された鼓膜 30の放射 光は、フィルタ 18aによって分光され、第 1の帯域の波長の光である波長 9 m〜10 mの中赤外線のみが透過されてその光が受光領域 17に照射される。そして、受光 領域 17においては、この第 1の帯域の波長の光のみが受光され、スペクトル検出に 供される。

[0038] 図 3に示すように、フィルタの切換え後においては、ソレノイド 20の動作に伴ってフ ィルタ固定枠 19が駆動されて移動し、フィルタ固定枠 19の根元側に固定された第 2 のフィルタ 18bが導波路 15と受光領域 17の間に位置することになる。この状態が第 2 の状態に相当する。この第 2の状態においては、導波路 15の入口側開口部 14aから 入射し、集光されて導波路 15の出口側開口部 14bから出射された鼓膜 30の放射光 1S フィルタ 18bに照射される。フィルタ 18bに照射された鼓膜 30の放射光は、フィル タ 18bによって分光され、第 2の帯域の波長の光である波長 8 μ m〜9 μ mの中赤外 線のみが透過されてその光が受光領域 17に照射される。そして、受光領域 17にお いては、この第 2の帯域の波長の光のみが受光され、スペクトル検出に供される。

[0039] これら第 1の状態と第 2の状態において検出されたスペクトルに基づいて、制御部 2 2に設けられた演算処理部にて血中グルコース濃度の決定が行なわれる。なお、計 測終了後に、フィルタ固定枠 19は、図 3に示す状態から図 2に示す状態に原点復帰 する。

[0040] 以上の如くの生体情報計測センサ 10とすることにより、ソレノイド 20を用いてフィル タ 18a, 18bを切換えることが可能になるため、単一の受光領域 17によって複数の帯 域の波長の光を別々に受光することが可能になる。そのため、受光領域 17を複数設 ける必要がなぐ結果として導波路 15の開口径を小さくすることが可能になる。このた め、受光領域 17を大型化しても、受光領域 17が複数存在する場合に比べて導波路 14の開口径を小さくすることができ、プローブ部 11の小型化が可能になる。したがつ て、受光領域 17の拡大に伴う計測精度の向上と、プローブ部 11の小型化との両立 が図られ、高性能の生体情報計測センサとすることができる。また、プローブ部 11が 小型化できるため、耳孔等にプローブ部 11を挿し込む際に周りの障害物に接触する ことなくプローブ部 11の先端を鼓膜 30に近付けることができるため、導波路 15の入 口側開口部 14aを鼓膜 30に近接させることができる。したがって、より多くの光を導波 路 15に導入することが可能になり、この点にお 、ても計測精度の向上が図られる。

[0041] また、入口側開口部 14aから出口側開口部 14bに向力 につれて開口面積が徐々 に減じるように構成されているため、導波路 15に入射した放射光が導波路 15の壁面 にて反射する回数を必要最小限に抑えた上で出口側開口部 14bにおいて集光する ことができるようになる。そのため、反射に伴う光の吸収や散乱が必要最小限に抑制 されることになり、光のロスが減少し、その結果より高い受光効率が実現される。した がって、精度よく生体組織中に含まれる血中グルコース濃度の計測が行なえるように なる。

[0042] 図 4Aないし図 4Cは、本実施の形態におけるフィルタのレイアウト例を示す図である 。図 4Aは、上述の図 1ないし図 3に示す生体情報計測センサ 10のフィルタのレイァゥ トを示すものであり、平面視矩形形状のフィルタ固定枠 19に第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bが隣接して配置されている。なお、第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bは、 ソレノイド 20の駆動方向と平行な方向に並べて配置されて 、る。

[0043] 上述の図 4Aに示すレイアウト以外にも、種々のレイアウトでフィルタを配置すること が可能である。たとえば、図 4Bに示すレイアウトでは、ソレノイド 20の駆動方向に平 行に配置された第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bの間に、遮蔽領域 19aが設けら れている。遮蔽領域 19aは、光を透過しない部分であり、たとえばフィルタ固定枠 19 の一部で構成される。このように第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bをフィルタ固定枠 19にレイアウトし、ソレノイド 20が上述の第 1および第 2の状態にカ卩えて遮蔽領域 19a が導波路 15と受光領域 17との間に位置する第 3の状態を取るように構成することに より、この第 3の状態において受光領域 17への放射光の照射が回避されるため、室 温状態の監視や基準出力値の検出等が可能になる。したがって、これら情報を血中 グルコース濃度の計測の際のパラメータとして利用することができるようになり、小型 で高性能の生体情報計測センサとすることができる。

[0044] また、図 4Cに示すように、ソレノイド 20の駆動方向に平行に第 1、第 2および第 3の 3つのフィルタ 18a, 18b, 18cをレイアウトしてもよい。このようなレイアウトとした場合 には、第 1および第 2の帯域の波長の光のスペクトル検出のみならず、さらに第 3の帯 域の波長の光のスペクトル検出をも行なうことが可能になるため、複数成分 (すなわち 、血中グルコース成分とそれ以外の成分)の検出が可能になる。なお、配置されるフ ィルタの数は複数であればよぐ当然に 4つ以上としてもよい。

[0045] (実施の形態 2)

図 5は、本発明の実施の形態 2における生体情報計測センサの使用状態を模式的 に示す図であり、また、図 6は、図 5に示す生体情報計測センサの模式断面図である 。以下においては、これらの図を参照して、本実施の形態における生体情報計測セ ンサの構造について説明する。なお、上述の実施の形態 1における生体情報計測セ ンサと同様の部分にっ 、ては図中同一の符号を付し、その説明はここでは繰り返さ ない。

[0046] 図 5および図 6に示すように、本実施の形態における生体情報計測センサ 10は、上 述の実施の形態 1における生体情報計測センサにおいて切換え手段でありかつ駆 動手段であるソレノイド 20をモータ 21に変更したものである。そして、導波路形成部 材 14の後方でかつ受光領域 17の前方に、第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bが固 定されたフィルタ固定枠 19を配置している。ここで、フィルタ固定枠 19は、平面視円 形状を有しており、血糖計本体部に設けられて 、る。

[0047] 第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bは、特定の帯域の波長の光のみを透過し、それ 以外の帯域の波長の光の透過を防止する。本実施の形態においても、上述の実施 の形態 1と同様に、第 1のフィルタ 18aとして血中グルコース濃度に依存する波長 9 μ m〜 10 mの中赤外線を透過するものを使用し、第 2のフィルタ 18bとして血中グル コース濃度に依存しな 、波長 8 μ m〜9 μ mの中赤外線を透過するものを使用する。 導波路形成部材 14の内部に形成された導波路 15の出口側開口部 14bは、このフィ ルタ固定枠 19に固定された第 1または第 2のフィルタ 18a, 18bを介して受光素子 16 の受光領域 17に面している。

[0048] フィルタ固定枠 19は、その中心部がモータ 21の駆動軸に接続されており、モータ 2 1によって図中矢印 B方向に回転駆動される。ここで、モータ 21は、電気工ネルギを 機械的な回転運動に変換させる電磁部品であり、たとえば永久磁石が取付けられた 可動鉄芯と、この可動鉄芯の周りに配置されたステータコイルとからなる。フィルタ固 定枠 19は、この可動鉄芯の一端に固定される。なお、モータ 21は、血糖計本体部に 設けられている。

[0049] 図 6に示すように、受光素子 16は、受光素子 16から出力される電気信号を処理す る受光回路 23を介して制御部 22に接続されている。一方、モータ 21は、モータ 21を 駆動する駆動回路 24を介して制御部 22に接続されている。制御部 22は、モータ 21 を駆動制御する制御信号を駆動回路 24に出力し、受光回路 23から出力される増幅 後の電気信号の入力を受ける。そして、受光回路 23から出力される増幅後の電気信 号に基づいて演算処理を行い、血中グルコース濃度の算出を行なう。

[0050] 以上の如くの構成を採用することにより、モータ 21を用いてフィルタ固定枠 19を回 転させ、これにより、導波路 15と受光領域 17との間に第 1のフィルタ 18aが配置され た第 1の状態と、導波路 15と受光領域 17との間に第 2のフィルタ 18bが配置された第 2の状態とにフィルタを切換えることにより、上述の実施の形態 1と同様の効果を得る ことができる。

[0051] 図 7Aないし図 7C、図 8Aおよび図 8Bは、本実施の形態におけるフィルタのレイァ ゥト例を示す図である。図 7Aは、上述の図 5および図 6に示す生体情報計測センサ 1 0のフィルタのレイアウトを示すものであり、平面視円形状のフィルタ固定枠 19に第 1 および第 2のフィルタ 18a, 18bが点対称の位置にそれぞれ 2箇所配置されて 、る。 なお、第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bは、モータ 21の回転軸の回転方向に（すな わちフィルタ固定枠 19の周方向に）並べて配置されて!、る。

[0052] 上述の図 7Aに示すレイアウト以外にも、種々のレイアウトでフィルタを配置すること が可能である。たとえば、図 7Bに示すレイアウトでは、モータ 21の回転軸の回転方 向に一対の第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bのみを配置し、フィルタ固定枠 19の 周方向におけるこれら第 1および第 2のフィルタ 18a, 18bの間に、一対の遮蔽領域 1 9aを設けている。また、図 7Cに示すように、モータ 21の回転軸の回転方向に第 1、 第 2および第 3の 3つのフィルタ 18a, 18b, 18cをレイアウトしてもよい。なお、配置さ れるフィルタの数は複数であればよぐ当然に 4つ以上としてもよい。さらに、図 8Aお よび図 8Bに示すように、フィルタ固定枠 19を平面視扇形形状にしたり、略半円形状 としてちよい。

[0053] 図 9は、上述の実施の形態 1または 2における生体情報計測センサの導波路形成 部材の変形例を示す図であり、（a)は導波路形成部材の側面図、（b)は導波路形成 部材の入口側端面の形状を示す図、 (c)は導波路形成部材の出口側端面の形状を 示す図である。上述の実施の形態 1および 2における生体情報計測センサ 10におい ては、導波路の形状を種々変更することが可能である。たとえば、受光素子 16に設 けられる受光領域の形状に合わせて出口側開口部の形状を変更してもよい。図 9に 示す変形例は、受光素子 16の受光領域が矩形形状である場合の好適な導波路形 成部材 14の構成例である。

[0054] 図 9に示す変形例では、導波路形成部材 14の入口側開口部 14aの開口形状と、 導波路形成部材 14の出口側開口部 14bの開口形状とを異形にし、より具体的には、 入口側開口部 14aの開口形状を円形状とし、出口側開口部 14bの開口形状を矩形 形状としている。このように、導波路 15の入口側開口部 14aと出口側開口部 14bの開 口形状を異形にした場合には、導波路 15の入口側においては可能な限り多くの光 が導波路内に入射するように入口側開口部 14aの形状を選択することができ、また導 波路 15の出口側にお 、ては集光した光がロスなく受光領域 17に入射するように出 口側開口部 14bの形状を受光領域 17の形状に合わせて選択することができるという 利点が得られる。したがって、より高い受光効率を実現することができる。

[0055] また、上述の実施の形態においては、中赤外線の 2つの帯域の波長のスペクトルを 検出し、これにより血中グルコース濃度を計測する血糖計に組み込まれる生体情報 計測センサに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明は、他の 生体成分を検出する計測装置に組み込まれる生体情報計測センサや体温情報、脈 拍数、血圧値等を計測する計測装置に組み込まれる生体情報計測センサにも適用 が可能である。前者の場合には、さらに、たとえば中赤外線を利用するものの他に近 赤外線を利用するものや可視光を利用するものなどにも適用が可能である。また、検 出対象成分としては、上述のような血液中に含まれるグルコースの他に、へモグロビ ン、ォキシヘモグロビン、中性脂肪、コレステロール、アルブミン、尿酸等が挙げられ る。

[0056] また、上述の実施の形態においては、生体の被測定部位力も放射される放射光を 受光する生体情報計測センサを例示して説明を行なったが、本発明は、光源から生 体の被測定部位に向かって照射された光の透過光あるいは放射光を受光し、これを 光電変換する生体情報計測センサに適用することも当然に可能である。

[0057] また、上述の実施の形態にお!、ては、生体の被測定部位として鼓膜を前提としたも のを例示して説明を行なったが、被測定部位はこれに限られるものではなぐ生体の 様々な部位とすることが可能である。

[0058] さらに、上述の実施の形態においては、分光手段としてフィルタを採用した場合を 例示して説明を行なったが、回折格子やプリズムを利用することも可能である。分光 手段としてフィルタを利用する場合には、上述のように複数のフィルタを準備し、これ を切換えることが必要になるが、分光手段として回折格子やプリズムを利用する場合 には、単一の回折格子やプリズムを準備し、これを回転駆動等することによって異な る帯域の波長の光を分光して導出することが可能になる。

[0059] このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限 的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求 の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

Claims

請求の範囲

[1] 生体情報を生体力 の光を受光することによって非侵襲に計測するための生体情 報計測センサであって、

生体からの光を受光する受光手段に設けられた受光領域と、

前記光が入射する入口側開口部および前記光が出射する出口側開口部を含み、 前記受光領域に対応して設けられて前記光を前記受光領域に導く導波路と、 前記受光領域と前記導波路との間に位置し、前記出口側開口部から出射された前 記光を分光し、特定の帯域の波長の光のみを前記受光領域に照射する分光手段と 前記光のうちの第 1の帯域の波長の光のみが前記受光領域に照射される第 1の状 態と、前記光のうちの第 2の帯域の波長の光のみが前記受光領域に照射される第 2 の状態とを含む少なくとも 2つ以上の状態に前記分光手段を切換え可能な切換え手 段とを備えた、生体情報計測センサ。

[2] 前記分光手段は、前記第 1の帯域の波長の光のみを透過する第 1フィルタと、前記 第 2の帯域の波長の光のみを透過する第 2フィルタとを少なくとも含む複数のフィルタ によって構成され、

前記切換え手段は、前記複数のフィルタのうちの特定のフィルタのみが前記導波路 と前記受光手段との間に位置するように、前記複数のフィルタを切換える、請求項 1 に記載の生体情報計測センサ。

[3] 前記複数のフィルタは、フィルタ固定枠に固定されており、

前記切換え手段は、前記フィルタ固定枠を駆動する駆動手段からなる、請求項 2に 記載の生体情報計測センサ。

[4] 前記フィルタ固定枠は、光を透過しない遮蔽領域を有し、

前記駆動手段は、前記第 1および第 2の状態に加え、前記遮蔽領域を前記導波路 と前記受光領域との間に位置させることにより、前記光が前記受光領域に照射されな い第 3の状態に前記フィルタ固定枠を駆動可能である、請求項 3に記載の生体情報 計測センサ。

[5] 前記導波路は、前記入口側開口部から前記出口側開口部に向かうにつれ、その 開口面積が徐々に小さくなるように形成されている、請求項 1に記載の生体情報計測 センサ。

前記導波路は、前記入口側開口部における開口形状と前記出口側開口部におけ る開口形状とが異なっている、請求項 1に記載の生体情報計測センサ。