WO2018190360A1 - 生体関連情報計測装置 - Google Patents

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WO2018190360A1
WO2018190360A1 PCT/JP2018/015177 JP2018015177W WO2018190360A1 WO 2018190360 A1 WO2018190360 A1 WO 2018190360A1 JP 2018015177 W JP2018015177 W JP 2018015177W WO 2018190360 A1 WO2018190360 A1 WO 2018190360A1
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unit
related information
living body
subject
information measuring
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PCT/JP2018/015177
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English (en)
French (fr)
Inventor
添田　薫
Original Assignee
アルプス電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure

Definitions

  • the present invention relates to a living body related information measuring apparatus for estimating living body related information of a subject.
  • Patent Document 1 discloses an arm-mounted pulse wave measuring apparatus that is worn on a subject's hand.
  • the device body is attached to the arm with a wristband, while the sensor unit is attached to the base of the finger with a narrow sensor fixing band.
  • Patent Document 2 discloses a pulse wave sensor worn on a subject's finger. This sensor has a structure for measuring a pulse wave at the third joint of the finger, that is, a ring-type structure that is attached to the third joint of the finger and measures the pulse wave.
  • the close contact force and the positional relationship between the light emitting and receiving unit and the subject are important in performing highly accurate measurement. For example, if the adhesion between the light emitting / receiving unit and the subject is too weak, the target light cannot be sufficiently received, and it is easily affected by ambient light, leading to a decrease in measurement accuracy. On the other hand, blood flow that is too strong between the light emitting and receiving unit and the subject is obstructed, and accurate measurement cannot be performed. Further, continuous measurement in a state where blood flow is inhibited may cause stress on the skin and living tissue. Furthermore, if it is difficult to visually recognize the position of the sensor at the time of mounting, it is difficult to confirm the deviation of the measurement position.
  • An object of the present invention is to provide a living body-related information measuring apparatus that can measure with an appropriate contact pressure, can easily attach and remove a sensor module to / from a subject, and can easily align measurement positions.
  • a living body-related information measuring device includes a light emitting unit that emits light of a predetermined wavelength toward a subject, a light receiving and emitting unit that includes a light receiving unit that receives light that has passed through the subject, and a subject.
  • a holding unit having a holding unit for holding and an arrangement unit for arranging the light emitting and receiving unit.
  • the holding unit has an opening through which the position of the subject in the grasped state can be visually recognized.
  • the subject can be grasped by the grasping portion by inserting the subject through the opening of the holding portion.
  • the light emitting / receiving unit arranged in the placement unit and the subject can be brought into close contact with each other with a predetermined pressure. That is, it is possible to maintain a state in which the light emitting / receiving unit and the subject are in close contact with each other only by inserting the subject through the opening.
  • a biological body related information measuring device can be easily removed only by extracting a subject from an opening. Further, since the position of the grasped subject can be visually recognized from the opening when the subject is grasped by the holding unit, the positional relationship between the subject position and the light emitting and receiving unit can be accurately grasped.
  • the holding unit may be provided in a cylindrical shape extending in the first direction.
  • the opening may be provided so as to extend in the first direction.
  • the gripping portion has a first gripping portion and a second gripping portion with an opening therebetween, and a gap is provided between the first gripping portion and the second gripping portion. May be. Accordingly, the subject can be seen from the outside through the gap, and the light emitting / receiving unit can be accurately aligned with the subject.
  • the gripping portion has a first gripping portion and a second gripping portion with an opening therebetween, and a part of the end portion of the first gripping portion and the end portion of the second gripping portion. May be provided to overlap each other. Thereby, when inserting the subject from the opening, the gap between the first gripping portion and the second gripping portion can be easily inserted, and after the insertion, the end portion of the first gripping portion and the second gripping portion can be inserted. Can be gripped so as to overlap each other and surround the subject.
  • the gripping unit may be biased so as to apply a pressing force to the subject side in a state where the subject is inserted.
  • the subject can be reliably gripped from the outside with the subject inserted, and the subject can be pressed against the light emitting and receiving unit with an accurate adhesion force according to the pressing force.
  • the material of the holding part may be polyurethane.
  • an appropriate spring pressure can be obtained from the polyurethane, and the light emitting / receiving unit can be pressed against the subject with an appropriate adhesion force according to the spring pressure.
  • the holding unit may have a light shielding property against light handled by the light emitting and receiving unit. Accordingly, it is possible to prevent light emitted from the light emitting unit from leaking out of the holding unit and to prevent disturbance light from entering the light receiving unit from the outside of the holding unit.
  • an adhesive member may be provided on at least a part of the surface of the holding unit facing the subject. Accordingly, the subject can be reliably brought into close contact with the adhesive member in a state where the subject is inserted into the grasping portion.
  • the light receiving and emitting unit may have a flat surface, and the flat surface may be provided in contact with the subject.
  • the subject and the flat surface of the light emitting / receiving unit are brought into close contact with the subject inserted into the grasping unit, and the rotation of the holding unit can be suppressed.
  • the direction in which the light emitting unit and the light receiving unit are arranged may coincide with the longitudinal direction of the holding unit. Thereby, the long area
  • the holding unit may further include a display unit that displays the living body related information. Thereby, biological body related information can be displayed, without preparing an external display part.
  • the biological related information measuring device may further include a control unit that controls each unit and estimates biological related information based on a signal output from the light receiving unit. Thereby, the living body related information of the subject can be estimated while bringing the light emitting / receiving unit and the subject into close contact with each other with a predetermined pressure.
  • control unit may be arranged in the arrangement unit or may be provided outside the holding unit. Since the control unit is arranged in the arrangement unit, downsizing of the apparatus is achieved by the sensor module including the light emitting / receiving unit and the control unit. Further, since the control unit is provided outside the holding unit, the light emitting / receiving unit and the control unit can be separated to increase the degree of freedom in the layout of the apparatus configuration.
  • control unit may perform information communication with the light emitting / receiving unit wirelessly or by wire. Thereby, it is possible to estimate biological information by performing information communication regardless of the distance between the control unit and the light emitting / receiving unit.
  • a living body related information measuring apparatus that can measure with an appropriate contact pressure, can easily attach and remove the sensor module to / from the subject, and can easily adjust the measurement position.
  • (A)-(c) is a schematic diagram which illustrates the biological body related information measuring device which concerns on this embodiment. It is a block diagram which illustrates the composition of a sensor module.
  • (A)-(c) is a schematic diagram which illustrates the state which inserted the test object.
  • (A)-(c) is a schematic diagram which shows the other structural example. It is a model perspective view which shows the other structural example.
  • (A) And (b) is a schematic diagram which shows the other structural example.
  • (A) And (b) is a schematic diagram which shows the example of a use aspect. It is a block diagram in the example of a use mode. It is a block diagram which illustrates the composition of the living body related information measuring device provided with the wireless communication function.
  • 1 is a schematic diagram illustrating a system configuration using a network.
  • FIG. 1 (a) shows a perspective view of the living body related information measuring device 1
  • FIG. 1 (b) shows a front view of the living body related information measuring device 1
  • FIG. 1 (c) shows the living body related information.
  • a cross-sectional view of the measuring device 1 is shown.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating the configuration of the sensor module.
  • the living body-related information measuring device 1 is a device that measures information related to substances in the blood, for example, in close contact with a human skin (finger or the like).
  • the living body related information measuring apparatus 1 includes a sensor module 10 and a holding unit 20.
  • the sensor module 10 includes a light emitting unit 11 and a light receiving unit 12 provided on the substrate 100.
  • the sensor module 10 may include a control unit 30 provided on the substrate 100.
  • the sensor module 10 may include a temperature measuring unit 40 that measures the temperature of the subject.
  • the light emitting / receiving unit 15 includes a light emitting unit 11 that emits light of a predetermined wavelength toward the subject, and a light receiving unit 12 that receives light that has passed through the subject.
  • a pair of light emitting units 11 and a light receiving unit 12 disposed between the pair of light emitting units 11 are disposed on the light emitting / receiving surface 10a.
  • the calculation unit 31 performs a calculation for estimating the biological information based on the signal output from the light receiving unit 12.
  • the calculation unit 31 is provided as a part of the control unit 30. Details of the sensor module 10 will be described later.
  • the holding unit 20 includes a holding unit 21 that holds a subject and an arrangement unit 22 that arranges the sensor module 10.
  • the holding unit 20 is provided in a cylindrical shape.
  • the direction in which the holding portion 20 extends in the cylindrical shape is the first direction D1
  • the direction orthogonal to the first direction D1 (width direction) is the second direction D2
  • the direction orthogonal to the first direction D1 and the second direction D2 is the direction. It will be referred to as the third direction D3.
  • the holding unit 20 is provided in a cylindrical shape extending in the first direction D1. Measurement is performed by inserting the subject into the cylinder of the holding unit 20.
  • An opening 230 extending in the first direction D1 is provided in a part of the cylinder. That is, when viewed from the front, the holding portion 20 is provided in a substantially C shape.
  • the opening 230 is provided over the entire region of the holding unit 20 in the first direction D1. The opening 230 allows the subject to be easily inserted into the grasping portion 21 and the subject to be easily removed from the grasping portion 21.
  • the arrangement part 22 is provided on the side opposite to the opening 230 of the holding part 20.
  • the sensor module 10 is disposed on the inner side (inside the cylinder) of the arrangement portion 22.
  • the placement unit 22 can detachably place the sensor module 10. For example, when the sensor module 10 is arranged in the arrangement part 22, the sensor module 10 is held in the cylinder using the elasticity of the holding part 20. Moreover, when removing the sensor module 10, it takes out from the cylinder so that the holding
  • a groove (concave portion) or a convex portion is provided from the opening 230 of the cylindrical holding portion 20 to at least the middle of the cylinder, and the sensor module 10 is slid along the groove (concave portion) or the convex portion to be attached or detached. You may do it.
  • the grip portion 21 has a first grip portion 210 and a second grip portion 220 with an opening 230 in between. That is, the first grip portion 210 extends in an arc shape from one end in the second direction D2 of the placement portion 22, and the second grip portion 220 extends in an arc shape from the other end in the second direction D2 of the placement portion 22. .
  • the grip part 21 and the arrangement part 22 are provided as one body, and thereby the cylindrical holding part 20 is configured.
  • polyurethane is used as the material of the holding unit 20.
  • An appropriate spring pressure can be obtained by the shape retention of polyurethane. That is, when the subject is inserted from the opening 230, the subject can be firmly held by the spring pressure of polyurethane, and the sensor module 10 can be pressed against the subject with an accurate adhesion force according to the spring pressure.
  • a core material may be provided in the holding portion 20 to obtain shape retention and spring pressure with the core material. Further, a core material may be provided in order to compensate for the shape retention and the spring pressure of polyurethane. A wire etc. are used as a core material.
  • the holding unit 20 preferably has a light blocking property with respect to the wavelength of light handled by the light emitting / receiving unit 15. Thereby, the light emitted from the light emitting unit 11 can be prevented from leaking out of the holding unit 20, and disturbance light can be prevented from entering the light receiving unit 12 from the outside of the holding unit 20.
  • the sensor module 10 includes a pair of light emitting units 11, a light receiving unit 12 provided between the pair of light emitting units 11, a control unit 30, and an input / output interface unit 14.
  • a temperature measurement unit 40 is also provided.
  • the light emitting unit 11 includes a first light emitting element 11a1 that emits light including first near infrared light having an emission wavelength of 806 nm or more and 855 nm or less.
  • the light emitting unit 11 may include a second light emitting element 11a2 that emits light including second near infrared light having an emission wavelength of 755 nm to 765 nm, preferably 758 nm to 762 nm.
  • the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 are light emitting diode elements or laser elements.
  • the light emitting unit 11 is configured to emit the first near-infrared light and the second near-infrared light, but may be configured to emit at least the first near-infrared light.
  • the light receiving unit 12 includes a light receiving element 12a that receives first near-infrared light that is emitted from the light emitting unit 11 and flows through the blood vessel of the subject and converts the light into an electrical signal.
  • the light receiving element 12a is, for example, a photodiode.
  • the light receiving element 12a has a sensitivity to receive not only the first near-infrared light but also the second near-infrared light and output an electrical signal corresponding to the amount of received light.
  • the light emitting part 11 and the light receiving part 12 constitute a light receiving / emitting part 15 together.
  • the sensor module 10 may be a package of the light emitting / receiving unit 15 (the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12), the control unit 30, the temperature measuring unit 40, and the input / output interface unit 14.
  • the light emitting unit 11 includes a drive circuit 11b that drives the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2.
  • the light receiving unit 12 includes an amplification circuit 12b that amplifies a light reception signal output from the light receiving element 12a. These circuits may be formed into chips.
  • the control unit 30 is composed of a microcomputer.
  • the control unit 30 can control to emit near infrared light from the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 by transmitting a timing signal to the drive circuit 11b of the light emitting unit 11.
  • the control unit 30 includes a calculation unit 31, a memory 32, and a timer 33.
  • the control unit 30 converts the amplified received light signal output from the amplifier circuit 12b of the light receiving unit 12 into processable digital signal information using a built-in analog-digital conversion circuit. Based on the converted signal information, the calculation unit 31 estimates information related to blood passing through the blood vessel of the subject.
  • the memory 32 stores various data such as estimated biological information.
  • the timer 33 measures the operation time of the sensor module 10, that is, the operation time from the start of estimation of biological related information.
  • the input / output interface unit 14 inputs / outputs information from / to the outside of the sensor module 10.
  • the input / output interface unit 14 includes a connector and communication means (wireless communication, wired communication) for communicating with an external device (display device, storage device, network).
  • the sensor module 10 having such a configuration, for example, in measurement using the first near-infrared light, hematocrit (Hct) of blood passing through the blood vessel of the subject, pulsation of blood flow, blood flow volume, flow velocity Etc. can be obtained. Further, in measurement using both the first near-infrared light and the second near-infrared light, blood hemoglobin change (Hb change amount), blood oxygen ratio change (oxygen level), and the like can be obtained.
  • Hct hematocrit
  • Etc flow velocity
  • Hb change amount blood oxygen ratio change
  • oxygen level oxygen level
  • oxygenated hemoglobin is preferentially measured by using light including first near infrared light having a wavelength of 806 nm or more and 855 nm or less, preferably light having an emission peak in the wavelength range of the first near infrared light. Can do.
  • hematocrit can be measured from the amount of hemoglobin.
  • hematocrit (Hct) can be measured with an accuracy of ⁇ 1% or less.
  • the sensor module 10 can measure at a sampling rate of about 10 milliseconds, information about blood can be obtained continuously.
  • deoxygenated hemoglobin when measurement is performed with light including light having a wavelength shorter than 805 nm, deoxygenated hemoglobin can be measured preferentially.
  • Examples of such light include light containing second near infrared light having a wavelength of 755 nm to 765 nm (preferably 758 nm to 762 nm), and light having an emission peak in the wavelength region of the second near infrared light is preferable. Illustrated as light. Then, it is possible to derive blood oxygen ratio change (oxygen level) or related information from the measurement result by the light including the first near infrared light and the measurement result by the light including the second near infrared light. is there.
  • Hct hematocrit
  • Hb change amount blood oxygen ratio change
  • oxygen level oxygen level
  • the temperature measuring unit 40 measures the temperature of the subject. When the measured temperature of the subject exceeds a predetermined threshold, the control unit 30 stops emission of light from the light emitting unit 11 or stops measurement.
  • the timer 33 counts the time (measurement time) from the start of measurement. When the measurement time counted by the timer 33 exceeds a predetermined threshold, the control unit 30 performs processing such as stopping the measurement.
  • FIG. 3A to 3C are schematic views illustrating the state in which the subject is inserted.
  • 3A is a perspective view
  • FIG. 3B is a front view
  • FIG. 3C is a cross-sectional view.
  • the living body related information measuring apparatus 1 according to the present embodiment is a type that performs measurement by attaching to a finger (for example, an index finger).
  • a finger for example, an index finger
  • the finger F is inserted into the grip portion 21 from the opening 230 of the holding portion 20.
  • the gap between the first gripping portion 210 and the second gripping portion 220 can be obtained by inserting the finger F into the opening 230. It spreads out and can be easily installed.
  • the finger F When the finger F is inserted into the grip portion 21, the finger F can be gripped from both sides by the spring property (restoring force) of the grip portion 21.
  • the belly of the finger F comes into contact with the light emitting / receiving surface 10a of the sensor module 10. Since the holding unit 20 has a cylindrical shape, when the finger F is inserted into the holding unit 21, the finger F is also pressed from the holding unit 21 to the sensor module 10 side. Due to the pressing force of the grip portion 21, the belly of the finger F is appropriately pressed against the light emitting / receiving surface 10a of the sensor module 10.
  • the finger F can be seen from the outside through the gap of the opening 230 in a state where the finger F is inserted into the grip portion 21. That is, the opening 230 is provided so that the position of the finger F in the gripped state can be visually recognized from the outside. Thereby, the positional relationship between the sensor module 10 and the subject S (finger F) can be easily grasped from the outside, and the subject S (finger F) can be accurately aligned with the sensor module 10. it can.
  • a mark M corresponding to the positions of the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12 of the sensor module 10 may be attached to the outside of the holding unit 20.
  • the position of the mark M in the first direction D1 matches the position of the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12 of the sensor module 10 in the first direction D1.
  • the light emitting / receiving unit 15 and the calculation unit 31 operate with preset capabilities (processing speed, processing timing, clock frequency, etc.).
  • the drive circuit 11b in response to a control signal from the control unit 30, the drive circuit 11b has a first light emitting element 11a1 that emits near-infrared light having a first emission wavelength ⁇ 1 of 760 nm, and a second emission wavelength ⁇ 2 of 850 nm.
  • the second light emitting element 11a2 that emits near-infrared light is alternately emitted toward the subject S at a predetermined timing.
  • control unit 30 transmits a timing signal to the drive circuit 11b, and generates near-infrared light having a first emission wavelength ⁇ 1 of 760 nm and near-infrared light having a second emission wavelength ⁇ 2 of 850 nm.
  • the first light emitting element 11a1 and the second light emitting element 11a2 are made to emit light sequentially and intermittently.
  • the light receiving element 12a receives light passing through the subject S and outputs a signal corresponding to the received light.
  • the signal output from the light receiving element 12 a is amplified by the amplifier circuit 12 b and input to the control unit 30.
  • the control unit 30 performs analog-to-digital conversion on the input signal and obtains signal outputs for each wavelength (760 nm and 850 nm).
  • Calculation formulas and tables indicating the relationship between the signal output values and the values of the biological information are stored in advance in the memory 32 or the like.
  • the calculation unit 31 performs calculation for estimating each biological related information according to the signal output value by referring to a calculation formula or a table.
  • the estimated biological information is distributed via the input / output interface unit 14. As a result, the estimation result is displayed on a display unit not shown in FIG. 3, or information is transmitted to an external device via the network.
  • the sensor module 10 and the subject S (finger F) can be kept in close contact with each other with the optimum pressure by simply inserting the finger F that is the subject S from the opening 230. Since the sensor module 10 is in close contact with the subject S (finger F) with an appropriate pressure, highly accurate measurement can be performed.
  • the finger F is gripped so as to be wrapped from both sides of the finger F, instead of gripping the finger F vertically (in the direction in which the nail and the belly overlap).
  • the finger F is gripped so as to be wrapped from both sides of the finger F, instead of gripping the finger F vertically (in the direction in which the nail and the belly overlap).
  • the finger F is gripped so as to be wrapped from both sides of the finger F.
  • the finger F is not easily crushed by a lateral force due to the relationship between the nail, the bone, and the joint. Therefore, even if force is applied from both sides of the finger F, the finger F is not easily crushed and blood flow is not easily inhibited.
  • the arrangement part 22 of the sensor module 10 is provided on the side of the holding part 20 opposite to the opening 230. For this reason, the direction in which the finger F and the sensor module 10 overlap does not coincide with the direction in which the force applied by the grip portion 21 is applied.
  • the finger F is gripped so as to be wrapped around, so that the surface pressure applied to the finger F can be reduced as compared with the clip type. Therefore, accurate measurement can be performed without obstructing blood flow, and the load on the subject S (finger F) when the measurement is performed after wearing for a long time can be reduced.
  • the finger F is extracted from the opening 230. Thereby, the biological body related information measuring device 1 can be easily detached from the subject S.
  • an adhesive member may be provided on at least a part of the surface of the holding unit 20 facing the subject S.
  • an adhesive member is provided in a portion adjacent to the sensor module 10 on the inner surface of the holding unit 20.
  • the light emitting / receiving unit 15 of the sensor module 10 has a flat surface (light receiving / emitting surface 10a), the light receiving / emitting surface 10a comes into contact with the subject S (finger F).
  • the subject S (finger F) and the flat light emitting / receiving surface 10a are brought into close contact with the subject S (finger F) inserted into the gripper 21, and the rotation of the holding unit 20 can be suppressed. (An anti-rotation effect of the holding part 20).
  • the direction in which the light emitting unit 11 and the light receiving unit 12 are arranged is made to coincide with the longitudinal direction of the holding unit 20.
  • the long region of the subject S (finger F) can be set as the measurement region.
  • the measurement region can be matched with the direction in which the blood vessel extends. Thereby, a highly accurate measurement can be performed.
  • FIG. 4A to 4C and FIG. 7B are schematic perspective views showing other configuration examples.
  • at least a part of the end portion of the first grip portion 210 and the end portion of the second grip portion 220 are provided so as to overlap each other.
  • an extending piece 221 is provided at a part of the end of the second gripping portion 220, and the extending piece 221 overlaps the end of the first gripping portion 210.
  • the first grasping portion 210 and the second grasping portion 220 are opened, and the opening 230 is opened until the extended piece 221 does not overlap the first grasping portion 210. spread.
  • the finger F is inserted into the grip portion 21, and the clearance between the first grip portion 210 and the second grip portion 220 is closed by the restoring force of the grip portion 21.
  • the extended piece 221 again overlaps the first grip portion 210 and closes a part of the gap of the opening 230.
  • the grip portion 21 can be securely gripped so as to surround the finger F.
  • the gripping force by the gripping part 21 can be adjusted.
  • the gripping force of only the gripping part 21 force to press the finger F
  • the gripping force is adjusted by the overlap of the extending piece 221 and the first gripping part 210, and is fixed by the surface fastener. You may make it do.
  • a spring 25 is provided between the sensor module 10 and the arrangement portion 22.
  • the sensor module 10 is urged by the spring 25 in a direction away from the placement portion 22.
  • the spring 25 may be another urging means such as a coil spring.
  • the holding unit 20 is provided with a display unit 50.
  • the display unit 50 has a function of displaying biological related information estimated by the calculation unit 31.
  • As the display unit 50 for example, a liquid crystal display or an organic EL display is used.
  • the display unit 50 is attached to the side surface of the holding unit 20, for example. By providing such a display unit 50, it is possible to display biological information without separately preparing an external display unit (not shown).
  • the holding portion 20 is provided in a rectangular tube shape.
  • the holding part 20 does not necessarily have a cylindrical shape, and may have a rectangular tube shape as illustrated.
  • the cylinder is a quadrangular shape, but may be a polygonal cylinder other than a square.
  • the holding unit 20 has a polygonal cylindrical shape, it is easy to prevent rotation of the living body related information measuring apparatus 1 when it is attached to the subject.
  • a window 230 a is provided at a part of the front end side of the opening 230.
  • the window 230 a is a part where a part of the opening 230 is widely provided, and is provided at a position on the nail N when the finger F is inserted into the holding unit 20.
  • the window portion 230a is large enough to allow the nail N to be seen from the outside.
  • a stopper portion 250 with which the tip of the finger F abuts is provided at the tip of the grip portion 21.
  • the living body related information measuring device 1 When attaching the living body related information measuring apparatus 1 to the finger F, the living body related information measuring device 1 is inserted into the grip portion 21 until the tip of the finger F hits the stopper portion 250.
  • the sensor module 10 is positioned exactly at the belly of the finger F, and the finger F can be accurately positioned with respect to the sensor module 10.
  • the opening 230 is provided over the entire length of the grip portion 21 along the first direction D1, but only the portion of the window portion 230a may be provided. Good.
  • the finger F may be inserted in the first direction D1 from the opposite side of the grip portion 21 from the window portion 230a.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams illustrating examples of usage modes.
  • FIG. 8 is a block diagram of an example of a usage mode.
  • the usage mode shown in FIG. 7A is an example of the living body related information measuring apparatus 1B to be worn on the finger F of the subject S or the like. That is, in this example, the biological related information measuring device 1B is attached to the subject S (finger F in the present embodiment) and the wristband B is wound around the wrist.
  • the living body related information measuring device 1B includes a light emitting / receiving unit 15 and a holding unit 20.
  • the control unit 30 is not provided in the living body related information measuring apparatus 1B.
  • the living body related information measuring device 1B and the wristband B are connected by a cable C.
  • the wristband B is provided with a control unit 30 and a battery 60.
  • the sensor module 10 includes a light emitting / receiving unit 15, a drive circuit 11 b, an amplifier circuit 12 b, and a temperature measuring unit 40, and the sensor module 10 is incorporated in the holding unit 20 to constitute the biological related information measuring device 1 B. ing.
  • the living body related information measuring system 1S is configured by the living body related information measuring apparatus 1B and the external control unit 30.
  • the biological related information measuring system 1S may be called a biological related information measuring device. Thereby, the biological body related information measuring device 1B attached to the finger F can be made lightweight and compact.
  • the cable C is used for transmission / reception of information between the control unit 30 provided in the wristband B and the living body related information measuring apparatus 1B, and power supply by the battery 60.
  • FIG. 7B is an example in which the living body related information measuring apparatus 1B according to the present embodiment is attached to a finger F and connected to an external control box CB with a cable C for use.
  • a control unit 30 and a battery 60 are provided in the control box CB.
  • the control unit 30 provided in the control box CB controls each unit of the living body related information measuring apparatus 1B via the cable C. Further, the battery 60 supplies power from the external control box CB to the living body related information measuring device 1B attached to the finger F.
  • control unit 30 and the battery 60 are provided in the control box CB, the living body related information measuring device 1B can be made light and compact.
  • control box CB can be placed at a position away from the subject (for example, a bedside or a nurse station) as necessary.
  • the display unit 50 may be provided on the surface of the wristband B or the control box CB. Thereby, biological body related information can be confirmed with the display part 50 of wristband B or control box CB.
  • information communication is performed between the light emitting / receiving unit 15 and the control unit 30 by cable C.
  • wireless information communication may be performed.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating the configuration of a living body related information measuring apparatus having a wireless communication function.
  • An input / output interface unit 16 is provided in the sensor module 10 of the living body related information measuring apparatus 1B.
  • the input / output interface unit 16 has a wireless communication function.
  • the living body related information measuring apparatus 1B is provided with a battery (not shown) for driving the respective internal parts.
  • the input / output interface unit 14 connected to the external control unit 30 also has a wireless communication function.
  • Information communication is performed wirelessly between the input / output interface unit 16 of the biological related information measuring apparatus 1 ⁇ / b> B and the input / output interface unit 14 connected to the control unit 30.
  • a display unit 80 that displays information generated in the control unit 30 is connected to the external control unit 30, and a battery 60 for operating each unit of the control unit 30 and the display unit 80 is also connected to the control unit 30.
  • FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a system configuration using a network.
  • a system configuration using a network NW such as the Internet or a LAN can be constructed by using the biological related information measuring apparatus 1B connected to the external control unit 30 wirelessly or by wire. That is, the control unit 30 is connected to the network NW, and the living body related information measuring device 1B is connected to the network NW by wireless or wired.
  • a plurality of biological information measuring devices 1B can be connected to the network NW.
  • Information collected by each biological information measuring device 1B is sent to the control unit 30 via the network NW.
  • the control unit 30 is provided in a computer or server connected to the network NW. Thereby, the biological body related information estimated corresponding to each biological body related information measuring device 1B based on the information sent to the control part 30 can be processed and managed collectively.
  • a living body related information measuring apparatus that can measure with an appropriate contact pressure, can easily attach and remove the sensor module 10 to and from the subject S, and can easily adjust the measurement position. 1 can be provided.
  • the present invention is not limited to these examples.
  • the example of the finger F as the subject S has been described in the above description, it may be a part other than the finger F (for example, wrist, arm, ankle, torso, neck, head). In this case, what is necessary is just to comprise the holding
  • the sensor module 10 may be attached to the holding unit 20 so as to be easily detachable.
  • a plurality of types of holding units 20 are prepared according to the site and size of the subject S (for example, the thickness of the finger F), and the sensor module 10 is attached to the holding unit 20 that matches the size of the subject S. By doing so, it becomes possible to deal with the subject S of each part and each size.
  • the direction of the opening 230 may be non-parallel to the first direction D1.
  • it may be inclined with respect to the first direction D1, or may be provided in a spiral shape or a curved shape.
  • Second gripping part 221 ... Extension piece 230 ... Opening 230a ... Window part 250 ... Stopper part F ... Finger L ... Wrist M ... Mark N ... Nail S ... Subject B ... Wristband CB ... Control Box C ... Cable NW ... Network

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Abstract

【課題】適切な接触圧で計測でき、またセンサモジュールを簡単に被検体に取り付け、取り外し可能で、計測位置の合わせが容易な生体関連情報計測装置を提供すること。 【解決手段】本発明の一態様に係る生体関連情報計測装置は、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部、および被検体を経由した光を受ける受光部を有する受発光部と、被検体を把持する把持部、および受発光部を配置する配置部、を有する保持部と、を備える。この生体関連情報計測装置において、保持部は、把持された状態にある被検体の位置を視認可能な開口を有することを特徴とする。

Description

生体関連情報計測装置
　本発明は、被検体の生体関連情報を推定する生体関連情報計測装置に関する。
　脈拍数等の生体関連情報を計測する装置として、例えば、特許文献１には、被検者の手に装着する腕装着型脈波計測装置が開示される。この装置では、装置本体をリストバンドで腕に装着する一方、センサユニットを幅の狭いセンサ固定用バンドによって指の根元に装着するようにしている。
　特許文献２には、被検者の指に装着する脈波センサが開示される。このセンサは、指の第３関節で脈波を測定するための構造、すなわち指の第３関節に装着されて脈波を測定するための指輪型構造を有している。
特開平８－２９９２９１号公報 特開２０１２－０６５９００号公報
　ここで、光を用いて被検体の生体関連情報を推定する装置では、受発光部と被検体との密着力や位置関係が精度の高い計測を行う上で重要である。例えば、受発光部と被検体との密着力が弱すぎると、目的の光を十分に受けることができず、また外乱光の影響を受けやすくなって計測精度の低下を招く。一方、受発光部と被検体との密着力が強すぎる血流を阻害してしまい、的確な計測ができなくなってしまう。また、血流が阻害された状態で連続計測すると、肌や生体組織へのストレスの原因となる。さらに、装着時にセンサの位置を視認しにくいと、計測位置のずれの確認が難しくなる。
　本発明は、適切な接触圧で計測でき、またセンサモジュールを簡単に被検体に取り付け、取り外し可能で、計測位置の合わせが容易な生体関連情報計測装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る生体関連情報計測装置は、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部、および被検体を経由した光を受ける受光部を有する受発光部と、被検体を把持する把持部、および受発光部を配置する配置部、を有する保持部と、を備える。この生体関連情報計測装置において、保持部は、把持された状態にある被検体の位置を視認可能な開口を有することを特徴とする。
　このような構成によれば、保持部の開口から被検体を差し込むことにより把持部で被検体を把持することができる。把持部で被検体を把持することで、配置部に配置された受発光部と被検体とを所定の圧力で密着させることができる。すなわち、開口から被検体を差し込むだけで、受発光部と被検体とを最適な圧力で密着させた状態を維持することができる。また、取り外す場合には、開口から被検体を抜き出すだけで、簡単に生体関連情報計測装置を取り外すことができる。また、保持部で被検体を把持する際、把持された被検体の位置を開口から視認できるため、被検体の位置と受発光部との位置関係を正確に把握することができる。
　上記生体関連情報計測装置において、保持部は第１方向に延びる筒状に設けられていてもよい。また、開口は第１方向に延びるよう設けられていてもよい。これにより、被検体を第１方向に沿って差し込みすることで把持部に把持させることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、把持部は、開口を間にした第１把持部分と第２把持部分とを有し、第１把持部分と第２把持部分との間には隙間が設けられていてもよい。これにより、隙間を介して外から被検体を見ることができ、受発光部を被検体に正確に位置合わせすることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、把持部は、開口を間にした第１把持部分と第２把持部分とを有し、第１把持部分の端部と第２把持部分の端部との一部が互いに重なって設けられていてもよい。これにより、開口から被検体を差し込む際には第１把持部分と第２把持部分との間を拡げて容易に差し込むことができ、差し込んだ後は第１把持部分の端部と第２把持部分の端部とが互いに重なって被検体の周りを取り囲むように把持することができる。
　上記生体関連情報計測装置において、把持部は、被検体が差し込まれた状態で被検体側に押圧力を与えるように付勢されていてもよい。これにより、被検体を差し込んだ状態で被検体を外側から確実に把持することができ、押圧力に応じた的確な密着力で被検体を受発光部に押し付けることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、保持部の材料はポリウレタンであってもよい。これにより、ポリウレタンから適切なバネ圧を得ることができ、このバネ圧に応じて的確な密着力で受発光部を被検体に押し付けることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、保持部は、受発光部で取り扱う光に対する遮光性を有していてもよい。これにより、発光部から放出された光が保持部の外へ漏れることを防止できるとともに、保持部の外側から受光部に外乱光が入り込むことを防止することができる。
　上記生体関連情報計測装置において、保持部の被検体と対向する面の少なくとも一部には粘着部材が設けられていてもよい。これにより、被検体を把持部に差し込んだ状態で粘着部材によって確実に密着させることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、受発光部は平坦面を有し、平坦面が被検体と接するよう設けられていてもよい。これにより、被検体を把持部に差し込んだ状態で被検体と受発光部の平坦面とが密着して、保持部の回転を抑制することができる。
　上記生体関連情報計測装置において、発光部および受光部が並ぶ方向は、保持部の長手方向と一致していてもよい。これにより、被検体の長い領域を計測領域にすることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、保持部に設けられ、生体関連情報を表示する表示部をさらに備えていてもよい。これにより、外部の表示部を用意することなく生体関連情報を表示させることができる。
　上記生体関連情報計測装置において、各部を制御し、受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する制御部をさらに備えていてもよい。これにより、受発光部と被検体とを所定の圧力で密着させながら、被検体の生体関連情報を推定することができる。
　上記生体関連情報計測装置において、制御部は配置部に配置されていてもよいし、保持部の外に設けられていてもよい。制御部が配置部に配置されていることで、受発光部と制御部とを含むセンサモジュールによって装置の小型化が達成される。また、制御部が保持部の外に設けられていることで、受発光部と制御部とを分離して装置構成のレイアウトの自由度を高めることができる。
　上記生体情報測定用電極において、制御部は、無線または有線により受発光部との間で情報通信を行うようになっていてもよい。これにより、制御部と受発光部との距離にかかわらず情報通信を行って生体関連情報を推定することができる。
　本発明によれば、適切な接触圧で計測でき、またセンサモジュールを簡単に被検体に取り付け、取り外し可能で、計測位置の合わせが容易な生体関連情報計測装置を提供することが可能になる。
（ａ）～（ｃ）は、本実施形態に係る生体関連情報計測装置を例示する模式図である。 センサモジュールの構成を例示するブロック図である。 （ａ）～（ｃ）は、被検体を差し込んだ状態を例示する模式図である。 （ａ）～（ｃ）は、他の構成例を示す模式図である。 他の構成例を示す模式斜視図である。 （ａ）および（ｂ）は、他の構成例を示す模式図である。 （ａ）および（ｂ）は、使用態様の例を示す模式図である。 使用態様の例におけるブロック図である。 無線通信機能を備えた生体関連情報計測装置の構成を例示するブロック図である。 ネットワークを用いたシステム構成を例示する模式図である。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。また、「上下」を示す記載は各部材間の相対的な位置関係を説明するために便宜的に用いているものであり、絶対的な位置関係を示すものではない。
（センサモジュールの構成）
　図１（ａ）～（ｃ）は、本実施形態に係る生体関連情報計測装置を例示する模式図である。
　図１（ａ）には生体関連情報計測装置１の斜視図が示され、図１（ｂ）には生体関連情報計測装置１の正面図が示され、図１（ｃ）には生体関連情報計測装置１の断面図が示される。
　図２は、センサモジュールの構成を例示するブロック図である。
　本実施形態に係る生体関連情報計測装置１は、例えば人体の皮膚（指など）に密着させて血液内の物質に関する情報の計測を行う装置である。図１に示すように、生体関連情報計測装置１は、センサモジュール１０と、保持部２０とを備える。センサモジュール１０は、基板１００に設けられた発光部１１および受光部１２を有する。センサモジュール１０は、基板１００に設けられた制御部３０を備えていてもよい。また、センサモジュール１０は、被検体の温度を測定する温度測定部４０を備えていてもよい。
　受発光部１５は、被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部１１と、被検体を経由した光を受ける受光部１２とを有する。本実施形態では、受発光面１０ａに、一対の発光部１１と、一対の発光部１１の間に配置される受光部１２とが配置されている。演算部３１は、受光部１２から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する演算を行う。本実施形態では、演算部３１は、制御部３０の一部として設けられている。センサモジュール１０の詳細については後述する。
　保持部２０は、被検体を把持する把持部２１と、センサモジュール１０を配置する配置部２２とを有する。本実施形態では、保持部２０は筒状に設けられる。ここで、保持部２０の筒状に延びる方向を第１方向Ｄ１、第１方向Ｄ１と直交する方向（幅方向）を第２方向Ｄ２、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と直交する方向を第３方向Ｄ３と言うことにする。
　本実施形態において、保持部２０は第１方向Ｄ１に延びる円筒状に設けられている。この保持部２０の筒内に被検体を差し込んで計測を行うことになる。また、円筒の一部に第１方向Ｄ１に延びる開口２３０が設けられている。すなわち、正面からみて保持部２０は略Ｃ型に設けられる。開口２３０は保持部２０の第１方向Ｄ１の全域にわたり設けられる。この開口２３０によって、被検体を把持部２１に容易に差し込み、また被検体を把持部２１から容易に抜き出すことができる。
　配置部２２は、保持部２０の開口２３０とは反対側に設けられる。センサモジュール１０は、配置部２２の内側（筒内）に配置される。配置部２２は、センサモジュール１０を着脱自在に配置できるようになっている。例えば、センサモジュール１０を配置部２２に配置した際、保持部２０の弾性を利用してセンサモジュール１０を筒内に保持する。また、センサモジュール１０を取り外す際には、保持部２０を拡げるようにして筒内から取り出す。また、筒状の保持部２０の開口２３０から少なくとも筒内の途中まで溝（凹部）や凸部を設けておき、この溝（凹部）や凸部に沿ってセンサモジュール１０をスライドさせて着脱するようにしてもよい。
　把持部２１は、開口２３０を間にした第１把持部分２１０と第２把持部分２２０とを有する。すなわち、配置部２２の第２方向Ｄ２の一方端から第１把持部分２１０が円弧状に延出し、配置部２２の第２方向Ｄ２の他方端から第２把持部分２２０が円弧状に延出する。
　把持部２１および配置部２２は一体として設けられており、これによって筒状の保持部２０が構成される。保持部２０の材料には、例えばポリウレタンが用いられる。ポリウレタンの保形性によって適切なバネ圧を得ることができる。すなわち、開口２３０から被検体を差し込んだ際、ポリウレタンのバネ圧によって被検体をしっかり把持できるとともに、このバネ圧に応じて的確な密着力でセンサモジュール１０を被検体に押し付けることができる。
　また、保持部２０の材料としてポリウレタンを用いることで、把持部２１と被検体（肌）とが当接しても被検体への過度な締め付け感がない。このため、血流を阻害することがなく、また、長時間の計測であっても被検体に与えるダメージを低減することができる。
　また、図示しないが、保持部２０に芯材を設けておき、芯材によって保形性およびバネ圧を得るようにしてもよい。また、ポリウレタンの保形性およびバネ圧を補うために芯材を設けてもよい。芯材としては、ワイヤーなどが用いられる。
　保持部２０は、受発光部１５で取り扱う光の波長に対して遮光性を有していることが好ましい。これにより、発光部１１から放出された光が保持部２０の外へ漏れることを防止できるとともに、保持部２０の外側から受光部１２に外乱光が入り込むことを防止することができる。
（センサモジュールのブロック構成）
　図２に示すように、センサモジュール１０は、一対の発光部１１と、一対の発光部１１の間に設けられた受光部１２と、制御部３０と、入出力インタフェース部１４とを備える。また、図２に示す例では、温度測定部４０も設けられている。
　発光部１１は、発光波長が８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光を発光する第１発光素子１１ａ１を含む。また、発光部１１は、発光波長が７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下、好ましくは７５８ｎｍ以上７６２ｎｍ以下の第２近赤外光を含む光を発光する第２発光素子１１ａ２を含んでいてもよい。第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２は、発光ダイオード素子やレーザ素子である。なお、本実施形態では発光部１１から第１近赤外光および第２近赤外光を放出するよう構成されるが、少なくとも第１近赤外光を放出するよう構成されていればよい。
　受光部１２は、発光部１１から放出され被検体の血管を流れる血液を経由した第１近赤外光を受けて電気信号に変換する受光素子１２ａを有する。受光素子１２ａは、例えばフォトダイオードである。本実施形態では、受光素子１２ａは第１近赤外光のほか、第２近赤外光も受光して、その受光量に応じた電気信号を出力する感度を有する。
　発光部１１と受光部１２とは一体となって受発光部１５を構成している。センサモジュール１０は、受発光部１５（発光部１１および受光部１２）、制御部３０、温度測定部４０および入出力インタフェース部１４をパッケージ化したものであってもよい。
　発光部１１は、第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２をそれぞれ駆動するドライブ回路１１ｂを有する。また、受光部１２は、受光素子１２ａが出力する受光信号を増幅する増幅回路１２ｂを有する。これらの回路はチップ化されていてもよい。
　制御部３０は、マイクロコンピュータで構成されている。制御部３０は、発光部１１のドライブ回路１１ｂにタイミング信号を送信して、第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２から近赤外光を発するように制御することができる。また、制御部３０は、演算部３１、メモリ３２およびタイマー３３を有する。
　制御部３０は、内蔵のアナログ－デジタル変換回路を用いて、受光部１２の増幅回路１２ｂから出力された増幅後の受光信号を処理可能なデジタル形式の信号情報に変換する。演算部３１は、この変換された信号情報に基づいて、被検体の血管内を通る血液に関する情報を推定する。
　メモリ３２は、推定した生体関連情報など、各種のデータを記憶する。タイマー３３は、センサモジュール１０の動作時間、すなわち生体関連情報の推定開始からの動作時間を計測する。入出力インタフェース部１４は、センサモジュール１０の外部との情報の入出力を行う。入出力インタフェース部１４には、コネクタや、外部機器（表示装置、記憶装置、ネットワーク）との通信を行う通信手段（無線通信、有線通信）などが含まれる。
　このような構成を備えたセンサモジュール１０において、例えば、第１近赤外光を用いた計測では、被検体の血管内を通る血液のヘマトクリット（Ｈｃｔ）、血流の拍動、血流量、流速などを得ることができる。また、第１近赤外光および第２近赤外光の両方を用いた計測では、血中ヘモグロビン変化（Ｈｂ変化量）、血中酸素比率変化（酸素度）などを得ることができる。
　ここで、酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの吸光度は波長８０５ｎｍにおいて等しく、波長８０５ｎｍよりも長波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも大きく、波長８０５ｎｍよりも短波長では酸素化ヘモグロビンの吸光度が脱酸素化ヘモグロビンの吸光度よりも小さくなる。したがって、波長８０６ｎｍ以上８５５ｎｍ以下の第１近赤外光を含む光、好ましくは第１近赤外光の波長域に発光ピークを有する光を用いることで、酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。
　そして、ヘモグロビンの量からヘマトクリット（Ｈｃｔ）を計測できることになる。本実施形態に係るセンサモジュール１０を用いた計測では、ヘマトクリット（Ｈｃｔ）を±１％以下の精度で計測することができる。また、センサモジュール１０では１０ミリ秒程度のサンプリングレートで計測できるため、血液に関する情報を連続的に得ることができる。
　また、波長８０５ｎｍよりも短波長の光を含む光により測定を行うと、脱酸素化ヘモグロビンを優先的に測定することができる。そのような光として、波長７５５ｎｍ以上７６５ｎｍ以下（好ましくは７５８ｎｍ以上７６２ｎｍ以下）の第２近赤外光を含む光が例示され、第２近赤外光の波長域に発光ピークを有する光が好ましい光として例示される。そして、第１近赤外光を含む光による測定結果および第２近赤外光を含む光による測定結果から、血中酸素比率変化（酸素度）またはこれに関連する情報を導き出すことが可能である。
　例えば、第１近赤外光を用いた計測では、被検体の血管内を通る血液のヘマトクリット（Ｈｃｔ）、血流の拍動、血流量、流速などを得ることができる。また、第１近赤外光および第２近赤外光の両方を用いた計測では、血中ヘモグロビン変化（Ｈｂ変化量）、血中酸素比率変化（酸素度）などを得ることができる。
　温度測定部４０は、被検体などの温度を測定する。測定した被検体の温度が所定の閾値を超えた場合、制御部３０は発光部１１からの光の放出を停止したり、計測を停止したりする。タイマー３３は、計測開始からの時間（計測時間）をカウントする。タイマー３３によってカウントした計測時間が所定の閾値を超えた場合、制御部３０は計測を停止するなどの処理を行う。
　図３（ａ）～（ｃ）は、被検体を差し込んだ状態を例示する模式図である。
　図３（ａ）には斜視図が示され、図３（ｂ）には正面図が示され、図３（ｃ）には断面図が示される。
　本実施形態に係る生体関連情報計測装置１は、指（例えば、人差し指）に取り付けて計測を行うタイプである。被検体Ｓとして指Ｆに生体関連情報計測装置１を取り付けるには、指Ｆを保持部２０の開口２３０から把持部２１内に差し込む。開口２３０は保持部２０の長手方向（例えば、第１方向Ｄ１）の全域にわたり設けられているため、指Ｆを開口２３０に差し込むことで第１把持部分２１０と第２把持部分２２０との間が拡がって、容易に装着することができる。指Ｆが把持部２１内に差し込まれると、把持部２１のバネ性（復元力）によって指Ｆを両側方から押さえるように把持することができる。
　指Ｆを把持部２１に差し込むと、指Ｆの腹がセンサモジュール１０の受発光面１０ａと接する状態となる。保持部２０は筒状になっているため、指Ｆを把持部２１に差し込むことで、指Ｆは把持部２１からセンサモジュール１０側にも押圧される。この把持部２１の押圧力によって、指Ｆの腹は、適度にセンサモジュール１０の受発光面１０ａに押圧されることになる。
　本実施形態では、指Ｆを把持部２１に差し込んだ状態で、開口２３０の隙間を介して外側から指Ｆを見ることができる。すなわち、開口２３０は、把持された状態にある指Ｆの位置を外部から視認可能に設けられる。これにより、センサモジュール１０と被検体Ｓ（指Ｆ）との位置関係を外側から容易に把握することができ、被検体Ｓ（指Ｆ）をセンサモジュール１０に対して正確に位置合わせすることができる。
　なお、保持部２０の外側に、センサモジュール１０の発光部１１および受光部１２の位置と対応したマークＭを付けておいてもよい。第１方向Ｄ１におけるマークＭの位置は、センサモジュール１０の発光部１１および受光部１２の第１方向Ｄ１の位置と一致している。これにより、把持部２１に指Ｆを差し込んだ際に、指Ｆのどの位置に発光部１１および受光部１２が接しているか、容易に把握することができる。
　把持部２１に指Ｆを差し込んだ状態で、計測が開始される。計測開始によって受発光部１５および演算部３１は予め設定された能力（処理速度、処理タイミング、クロック周波数など）で動作する。具体的には、制御部３０からの制御信号を受けて、ドライブ回路１１ｂが、第１発光波長λ１が７６０ｎｍの近赤外光を発する第１発光素子１１ａ１と、第２発光波長λ２が８５０ｎｍの近赤外光を発する第２発光素子１１ａ２と、を所定のタイミングで被検体Ｓに向けて交互発光させる。言い換えれば、制御部３０は、ドライブ回路１１ｂに対してタイミング信号を送信し、第１発光波長λ１が７６０ｎｍの近赤外光と、第２発光波長λ２が８５０ｎｍの近赤外光と、を第１発光素子１１ａ１および第２発光素子１１ａ２から順次間欠的に発光させる。
　そして、受光素子１２ａは、被検体Ｓを経由した光を受けて、受けた光に応じた信号を出力する。受光素子１２ａから出力された信号は、増幅回路１２ｂで増幅されて制御部３０に入力される。制御部３０は、入力された信号をアナログ－デジタル変換し、波長毎（７６０ｎｍと８５０ｎｍ）の信号出力をそれぞれ求める。これら信号出力値と生体関連情報の値との関係を示す計算式やテーブルがメモリ３２等に予め格納されている。演算部３１は、計算式やテーブルを参照することで信号出力値に応じた各生体関連情報を推定する演算を行う。
　推定した生体関連情報は、入出力インタフェース部１４を介して配信される。これにより、図３には示されていない表示部に推定結果を表示したり、ネットワークを介して外部の機器へ情報を送信したりする。
　本実施形態では、開口２３０から被検体Ｓである指Ｆを差し込むだけで、センサモジュール１０と被検体Ｓ（指Ｆ）とを最適な圧力で密着させた状態を維持することができる。センサモジュール１０が被検体Ｓ（指Ｆ）と適切な圧力で密着していることで、精度の高い計測を行うことができる。
　また、クリップ型とは異なり、指Ｆを上下（爪と腹とが重なる方向）で挟むような把持ではなく、指Ｆの両側方から包むように指Ｆを把持するため、センサモジュール１０で計測の対象となる血管を過度に圧迫することがない。すなわち、クリップ型では、クリップの力のかかる方向に指とセンサとが並ぶ。このため、クリップの力がセンサを介して指の上下に加わる。また、指は上下方向に力が加わると潰れやすい。このため、血管にクリップの力が加わりやすく、血流の悪化を招く。
　一方、本実施形態では指Ｆの両側方から包むように指Ｆを把持する。指Ｆは爪、骨、関節の関係から横方向の力では潰れにくい。したがって、指Ｆの両側方から力が加わっても指Ｆは潰れにくく、血流を阻害しにくい。また、本実施形態では、保持部２０における開口２３０とは反対側にセンサモジュール１０の配置部２２が設けられている。このため、指Ｆとセンサモジュール１０とが重なる方向と、把持部２１による力のかかる方向とが一致しない。さらに、本実施形態では、指Ｆを周りから包むようにして把持するため、クリップ型に比べて指Ｆにかかる面圧を低くすることができる。したがって、血流を妨げることなく正確な計測を行うことができるとともに、長時間装着して計測を行った場合の被検体Ｓ（指Ｆ）に対する負荷を軽減することができる。
　計測が終わった場合には、開口２３０から指Ｆを抜き出す。これにより、簡単に被検体Ｓから生体関連情報計測装置１を取り外すことができる。
　なお、保持部２０の被検体Ｓと対向する面の少なくとも一部に粘着部材（図示せず）を設けてもよい。例えば、保持部２０の内面のセンサモジュール１０と隣接する部分に粘着部材を設けておく。これにより、把持部２１に指Ｆを差し込んだ際、指Ｆの腹（例えば、第１関節から付け根側の腹）が粘着部材と密着する。この粘着部材によって保持部２０内で指Ｆがしっかりと固定され、指Ｆとセンサモジュール１０とを確実に密着させて、より正確な計測を行うことが可能となる。
　また、センサモジュール１０の受発光部１５は平坦な面（受発光面１０ａ）を有するため、受発光面１０ａが被検体Ｓ（指Ｆ）と接することになる。これにより、被検体Ｓ（指Ｆ）を把持部２１に差し込んだ状態で被検体Ｓ（指Ｆ）と平らな受発光面１０ａとが密着して、保持部２０の回転を抑制することができる（保持部２０の回り止め効果）。
　また、本実施形態に係る生体関連情報計測装置１においては、発光部１１および受光部１２が並ぶ方向を、保持部２０の長手方向と一致させている。これにより、被検体Ｓ（指Ｆ）の長い領域を計測領域にすることができる。例えば、指Ｆの血管の延びる方向に合わせて発光部１１および受光部１２が並ぶため、計測領域を血管の延びる方向と合致させることができる。これにより、精度の高い計測を行うことができる。
（他の構成例）
　図４（ａ）～（ｃ）および図７（ｂ）は、他の構成例を示す模式斜視図である。
　図４（ａ）に示す構成例では、第１把持部分２１０の端部と第２把持部分２２０の端部との少なくとも一部が互いに重なるように設けられている。図示する例では、第２把持部分２２０の端部の一部に延出片２２１が設けられており、この延出片２２１が第１把持部分２１０の端部と重なるようになっている。
　被検体Ｓである指Ｆを把持部２１に差し込む際には、第１把持部分２１０と第２把持部分２２０とを開き、延出片２２１が第１把持部分２１０と重ならなくなるまで開口２３０を拡げる。この状態で指Ｆを把持部２１内に差し込み、把持部２１の復元力によって第１把持部分２１０と第２把持部分２２０との隙間を閉じる。これにより、延出片２２１が再び第１把持部分２１０と重なり、開口２３０の隙間の一部を閉じることになる。このような構成により、把持部２１によって指Ｆの回りを取り囲むようにして確実に把持することができる。
　なお、延出片２２１と第１把持部分２１０との重なる位置に面ファスナを設けておいてもよい。これにより、指Ｆを差し込んだ後に把持部２１による把持力を調整することができる。この場合、把持部２１だけの把持力（指Ｆを押圧する力）を弱くしておき、延出片２２１と第１把持部分２１０との重なりによって把持力を調整した状態で、面ファスナによって固定するようにしてもよい。
　図４（ｂ）に示す構成例では、センサモジュール１０と配置部２２との間にバネ２５が設けられている。バネ２５によってセンサモジュール１０は配置部２２から離れる方向に付勢されている。図示する例では板バネであるが、バネ２５としてはコイルバネなど他の付勢手段であってもよい。これにより、被検体Ｓである指Ｆを把持部２１に差し込んだ際に、センサモジュール１０が指Ｆの方向に付勢され、この付勢力に応じた的確な密着力でセンサモジュール１０を指Ｆに押し付けることができる。バネ２５を用いることで、バネ２５の付勢力によってセンサモジュール１０と被検体Ｓ（指Ｆ）との主たる密着力を設定することができる。
　図４（ｃ）に示す構成例では、保持部２０に表示部５０が設けられている。表示部５０は、演算部３１によって推定した生体関連情報を表示する機能を有する。表示部５０には、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイが用いられる。表示部５０は、例えば保持部２０の側面に取り付けられている。このような表示部５０が設けられていることで、外部の表示部（図示せず）を別途用意することなく、生体関連情報を表示させることができる。
　図５に示す構成例では、保持部２０が角筒状に設けられている。保持部２０は必ずしも円筒状である必要はなく、図示するような角筒状であってもよい。図５に示す例では四角形状の筒であるが、四角以外の多角形状の筒であってもよい。保持部２０が多角形状の筒型になっていると、被検体に装着した際の生体関連情報計測装置１の回転を防止しやすくなる。
　図６（ａ）および（ｂ）に示す構成例は、開口２３０の先端側の一部に窓部２３０ａが設けられている。窓部２３０ａは開口２３０の一部が広く設けられた部分であり、保持部２０に指Ｆを差し込んだ際に爪Ｎの上に位置するところに設けられる。窓部２３０ａは、爪Ｎが外から見える程度の大きさになっている。開口２３０にこのような窓部２３０ａが設けられていることで指Ｆを差し込んだ際に爪Ｎの上に把持部２１が重ならなくなる。したがって、例えば爪Ｎが長い場合や、爪Ｎに装飾を施している場合であっても、把持部２１によって爪Ｎがダメージを受けることを抑制することができる。
　また、把持部２１の先端には、指Ｆの先端が突き当たるストッパ部２５０が設けられる。生体関連情報計測装置１を指Ｆに取り付ける際、指Ｆの先端がストッパ部２５０に突き当たる位置まで把持部２１に差し込む。これにより、丁度、指Ｆの腹の部分にセンサモジュール１０が位置することになり、指Ｆをセンサモジュール１０に対して正確に位置合わせできるようになる。
　なお、図６（ａ）および（ｂ）に示す構成例において、開口２３０は第１方向Ｄ１に沿って把持部２１の全長にわたり設けられているが、窓部２３０ａの部分だけ設けられていてもよい。この場合、把持部２１の窓部２３０ａとは反対側から指Ｆを第１方向Ｄ１に差し込むようにすればよい。
　図７（ａ）および（ｂ）は、使用態様の例を示す模式図である。
　図８は、使用態様の例におけるブロック図である。
　図７（ａ）に示す使用態様は、被検体Ｓの指Ｆなどに装着する生体関連情報計測装置１Ｂの例である。すなわち、生体関連情報計測装置１Ｂを被検体Ｓ（本実施形態では指Ｆ）に装着し、手首にリストバンドＢを巻いて使用する例である。
　生体関連情報計測装置１Ｂは、受発光部１５と、保持部２０とによって構成される。生体関連情報計測装置１Ｂに制御部３０は設けられていない。生体関連情報計測装置１ＢとリストバンドＢとはケーブルＣによって接続される。リストバンドＢには、制御部３０およびバッテリー６０が設けられている。このため、図８に示すように、センサモジュール１０には制御部３０およびバッテリー６０を設ける必要はない。すなわち、センサモジュール１０には、受発光部１５、ドライブ回路１１ｂ、増幅回路１２ｂおよび温度測定部４０が含まれ、このセンサモジュール１０が保持部２０に組み込まれて生体関連情報計測装置１Ｂを構成している。
　生体関連情報計測装置１Ｂと外部の制御部３０とによって生体関連情報計測システム１Ｓが構成される。なお、生体関連情報計測システム１Ｓを生体関連情報計測装置と呼んでもよい。これにより、指Ｆに取り付ける生体関連情報計測装置１Ｂを軽量かつコンパクトにすることができる。
　ケーブルＣは、リストバンドＢに設けられた制御部３０と生体関連情報計測装置１Ｂとの間での情報の送受信や、バッテリー６０による電力供給のために用いられる。このような構成によって、指Ｆに生体関連情報計測装置１Ｂを取り付けても負担が少なく、しかもリストバンドＢを手首Ｌに巻いておくことで身動きもとりやすくなる。
　図７（ｂ）に示す使用態様は、本実施形態に係る生体関連情報計測装置１Ｂを指Ｆに装着し、外部のコントロールボックスＣＢとケーブルＣによって接続して使用する例である。コントロールボックスＣＢには制御部３０およびバッテリー６０が設けられる。コントロールボックスＣＢに設けられた制御部３０は、ケーブルＣを介して生体関連情報計測装置１Ｂの各部を制御する。また、バッテリー６０は、外部のコントロールボックスＣＢから指Ｆに装着された生体関連情報計測装置１Ｂに電力を供給する。
　制御部３０やバッテリー６０がコントロールボックスＣＢに設けられていることで、生体関連情報計測装置１Ｂを軽量かつコンパクトにすることができる。また、コントロールボックスＣＢは、必要に応じて被検者から離れた位置（例えば、ベッド脇やナースステーションなど）に置いておくことができる。
　なお、図７（ａ）および（ｂ）に示した構成例において、リストバンドＢやコントロールボックスＣＢの表面に表示部５０を設けてもよい。これにより、リストバンドＢやコントロールボックスＣＢの表示部５０で生体関連情報を確認することができる。
　なお、上記説明した生体関連情報計測装置１Ｂでは、ケーブルＣによる有線で受発光部１５と制御部３０との間の情報通信を行っているが、無線による情報通信を行ってもよい。
　図９は、無線通信機能を備えた生体関連情報計測装置の構成を例示するブロック図である。
　この生体関連情報計測装置１Ｂのセンサモジュール１０には、入出力インタフェース部１６が設けられる。入出力インタフェース部１６は無線通信機能を備えている。生体関連情報計測装置１Ｂには内部の各部を駆動するためのバッテリー（図示せず）が設けられる。一方、外部の制御部３０に接続される入出力インタフェース部１４も無線通信機能を備えている。生体関連情報計測装置１Ｂの入出力インタフェース部１６と、制御部３０に接続された入出力インタフェース部１４との間で無線によって情報通信が行われる。外部の制御部３０には、制御部３０において生成された情報などを表示する表示部８０が接続され、制御部３０の各部や表示部８０を動作させるためのバッテリー６０も制御部３０に接続される。
　このような構成により、有線のケーブルＣに制約されることなく生体関連情報計測装置１Ｂと制御部３０との間の情報通信を行うことができる。
　図１０は、ネットワークを用いたシステム構成を例示する模式図である。
　外部の制御部３０と無線または有線によって接続される生体関連情報計測装置１Ｂを用いることで、インターネットやＬＡＮなどのネットワークＮＷを用いたシステム構成を構築することができる。すなわち、制御部３０をネットワークＮＷに接続しておき、このネットワークＮＷに無線または有線によって生体関連情報計測装置１Ｂを接続する。ネットワークＮＷには複数の生体関連情報計測装置１Ｂを接続することができる。
　各生体関連情報計測装置１Ｂで収集された情報は、ネットワークＮＷを介して制御部３０に送られる。制御部３０は、ネットワークＮＷに接続されたコンピュータやサーバ内に設けておく。これにより、制御部３０に送られた情報に基づき各生体関連情報計測装置１Ｂに対応して推定した生体関連情報を一括して処理および管理することができる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、適切な接触圧で計測でき、またセンサモジュール１０を簡単に被検体Ｓに取り付け、取り外し可能で、計測位置の合わせが容易な生体関連情報計測装置１を提供することが可能になる。
　なお、上記に本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の説明では被検体Ｓとして指Ｆの例を示したが、指Ｆ以外の部位（例えば、手首、腕、足首、胴、首、頭）であってもよい。この場合、生体関連情報計測装置１を取り付ける部位に合わせた大きさの把持部２１を構成すればよい。
　また、保持部２０に対してセンサモジュール１０を容易に着脱可能に取り付けておいてもよい。そして、被検体Ｓの部位やサイズ（例えば、指Ｆの太さ）に応じて複数種類の保持部２０を用意しておき、被検体Ｓのサイズにマッチした保持部２０にセンサモジュール１０を取り付けるようにすれば、各部位、各サイズの被検体Ｓに対応可能となる。
　また、開口２３０の方向は第１方向Ｄ１と非平行であってもよい。例えば、第１方向Ｄ１に対して傾斜していてもよいし、スパイラル状や曲線状に設けられていてもよい。
　また、前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
１，１Ｂ…生体関連情報計測装置
１Ｓ…生体関連情報計測システム
１０…センサモジュール
１０ａ…受発光面
１１…発光部
１１ａ１…第１発光素子
１１ａ２…第２発光素子
１１ｂ…ドライブ回路
１２…受光部
１２ａ…受光素子
１２ｂ…増幅回路
１４…入出力インタフェース部
１５…受発光部
１６…入出力インタフェース部
２０…保持部
２１…把持部
２２…配置部
２５…バネ
３０…制御部
３１…演算部
３２…メモリ
３３…タイマー
４０…温度測定部
５０，８０…表示部
６０…バッテリー
１００…基板
２１０…第１把持部分
２２０…第２把持部分
２２１…延出片
２３０…開口
２３０ａ…窓部
２５０…ストッパ部
Ｆ…指
Ｌ…手首
Ｍ…マーク
Ｎ…爪
Ｓ…被検体
Ｂ…リストバンド
ＣＢ…コントロールボックス
Ｃ…ケーブル
ＮＷ…ネットワーク
 
 

Claims (15)

  1. 　被検体に向けて所定波長の光を放出する発光部、および前記被検体を経由した前記光を受ける受光部を有する受発光部と、
    　前記被検体を把持する把持部、および前記受発光部を配置する配置部、を有する保持部と、
    　を備え、
    　前記保持部は、把持された状態にある前記被検体の位置を視認可能な開口を有することを特徴とする生体関連情報計測装置。
  2. 　前記保持部は第１方向に延びる筒状に設けられた、請求項１記載の生体関連情報計測装置。
  3. 　前記開口は前記第１方向に延びるよう設けられた、請求項２記載の生体関連情報計測装置。
  4. 　前記把持部は、前記開口を間にした第１把持部分と第２把持部分とを有し、
    　前記第１把持部分の端部と前記第２把持部分の端部との一部が互いに重なって設けられた、請求項１または２に記載の生体関連情報計測装置。
  5. 　前記把持部は、前記被検体が差し込まれた状態で前記被検体側に押圧力を与えるように付勢された、請求項１～４のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  6. 　前記保持部の材料はポリウレタンである、請求項１～５のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  7. 　前記保持部は、前記光に対する遮光性を有する、請求項１～６のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  8. 　前記保持部の前記被検体と対向する面の少なくとも一部には粘着部材が設けられた、請求項１～７のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  9. 　前記受発光部は平坦面を有し、前記平坦面が前記被検体と接する、請求項１～８のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  10. 　前記発光部および前記受光部が並ぶ方向は、前記保持部の長手方向と一致する、請求項１～９のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  11. 　前記保持部に設けられ、生体関連情報を表示する表示部をさらに備えた、請求項１～１０のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  12. 　各部を制御し、前記受光部から出力された信号に基づき生体関連情報を推定する制御部をさらに備えた、請求項１～１１のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
  13. 　前記制御部は、前記配置部に配置された、請求項１２記載の生体関連情報計測装置。
  14. 　前記制御部は、前記保持部の外に設けられた、請求項１２記載の生体関連情報計測装置。
  15. 　前記制御部は、無線または有線により前記受発光部との間で情報通信を行う、請求項１２～１４のいずれか１つに記載の生体関連情報計測装置。
     
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