JP2003210465A - 光式生体情報測定装置 - Google Patents

光式生体情報測定装置

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JP2003210465A JP2002016548A JP2002016548A JP2003210465A JP 2003210465 A JP2003210465 A JP 2003210465A JP 2002016548 A JP2002016548 A JP 2002016548A JP 2002016548 A JP2002016548 A JP 2002016548A JP 2003210465 A JP2003210465 A JP 2003210465A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体情報を、再現性良く高精度に測定するこ
とができる、小型の光式生体情報測定装置を提供する。 【解決手段】 生体を照明する光源部と、光源部から生
体内部を伝搬して生体表面より出射した光を受光する受
光部と、生体表面を所定の形状に成形する成形部と、受
光部において受光した受光量に基づき生体の生体情報を
算出する演算部とを有する光式生体情報測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、皮下脂肪厚み、体
脂肪率、生体内部グルコース濃度、生体内部酸素濃度等
の生体情報を光学的に測定することができる、光式生体
情報測定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】生体表面に配置された光源から生体内部
に入射した光のうち、生体内部で散乱、吸収されながら
伝搬して再び生体表面にあらわれた光を受光することで
生体内部の吸収物質の濃度もしくは組織の厚みを測定す
る方法が考案されている。図15はその一例である特開
2000−155091号公報に記載の皮下脂肪厚測定
装置における光源と受光素子と生体との位置関係を表し
たものである。生体表面1に光源2と測定用受光素子3
を配置している。生体は図15のように皮膚4、皮下脂
肪5および筋肉6の三層の平行平板の構造であるとする
と、測定用受光素子3の受光する光7は各生体組織の吸
収、散乱特性の違いから皮下脂肪5の厚みに相関性があ
る。しかしながら、測定用受光素子3の受光する光7の
受光量は皮膚4および皮下の血流の変化の影響も多く受
けて変動している。したがって、光源2の近傍(1から
6mmの距離)に補正用受光素子8を配置し、補正用受
光素子8の受光する光9の光量により測定用受光素子3
の受光のする光7を補正することで、精度の良い皮下脂
肪厚みの測定が可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体の
組織が図16のように厳密には平行平板でないことや、
図17のように腕や足などは円筒状の形状をしているこ
とから、局所的な厚みの変化を受けて測定精度が悪化し
ていた。
【0004】また、生体組織は柔らかく変形しやすいた
めに、同一人物、同一の部位でも測定ごとに生体表面1
の形状が変化するために受光量がばらつき測定再現性が
悪化していた。
【0005】また、皮下脂肪5が厚い場合には、生体内
部のより深い部分を伝搬してくる光を測定用受光素子3
で受光するために、光源2と測定用受光素子3の距離を
離すことが必要となる。そのため、測定装置の大きさが
大きくなるという問題点を有していた。
【0006】また、光源2と測定用受光素子3の距離が
離れるため測定用受光素子3での受光量が小さくなり、
測定精度が悪くなっていた。
【0007】また、測定用受光素子3での受光感度を上
げる必要があるために、測定用受光素子3を高精度化お
よび高感度化せねばならず、高価な部品が必要となると
いう問題点を有していた。
【0008】また、測定用受光素子3の感度を上げたと
しても、太陽光などの光源2以外からの生体への入射光
を測定してしまうために、生体表面1を十分に遮光する
必要があった。
【0009】そこで本発明は上記従来の問題点に鑑み、
皮下脂肪厚み、体脂肪率等の生体情報を、再現性良く高
精度に測定することができる、小型の光式生体情報測定
装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の光式生体情報測定装置は、生体を照明す
る光源部と、前記光源部から前記生体内部を伝搬して前
記生体表面より出射した光を受光する受光部と、前記生
体表面を所定の形状に成形する成形部と、前記受光部に
おいて受光した受光量に基づき前記生体の生体情報を算
出する演算部とを有することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の光式生体情報測定装置
は、生体を照明する光源部と、前記光源部から前記生体
内部を伝搬して前記生体表面より出射した光を受光する
受光部と、前記生体表面を所定の形状に成形する成形部
と、前記受光部において受光した受光量に基づき前記生
体の生体情報を算出する演算部とを有することを特徴と
する。
【0012】ここで、成形部の生体表面と接する面が平
面形状であることが好ましい。
【0013】また、成形部の生体表面と接する面の反射
率が実質的に0であることが好ましい。
【0014】また、成形部の生体表面と接する面に突起
部を備えていることが好ましい。
【0015】ここで、突起部が光源部と受光部の間に設
けられていてもよい。その場合、突起部が光源部から3
〜30mmの位置に配置されていることが好ましい。
【0016】また、光源部または/および受光部が突起
部に設けられていてもよい。
【0017】ここで突起部は、縦方向が3〜10mm、
横方向が3〜50mmの生体表面の領域を、深さ方向に
2〜20mm凹む方向に生体を変形させる形状を有する
ことが好ましい。
【0018】また、光源部または/および受光部は複数
であってもよい。
【0019】また、本発明の光式生体情報測定装置は、
光源部が、成形部の第1の所定位置に設けられた第1の
光源部と、突起部の第2の所定位置に設けられた第2の
光源部とを備え、受光部が、前記突起部をはさんで前記
第1の所定位置と反対側の前記成形部の第3の所定位置
に設けられた第1の受光部と、前記突起部の第4の所定
位置に設けられた第2の受光部とを備えることが好まし
い。
【0020】さらに、受光部が、第2の所定位置と第4
の所定位置との間の第5の所定位置に設けられた第3の
受光部を備えることが好ましい。
【0021】ここで、第1の所定位置と突起部との距離
が1〜20mmの間であり、前記突起部と第3の所定位
置との距離が1〜20mmの間であることが好ましい。
また、第2の所定位置と第5の所定位置との距離が1〜
20mmであり、前記第2の所定位置と第4の所定位置
との距離が20〜50mmであることが好ましい。
【0022】また、第1の所定位置と第3の所定位置と
の間の第5の所定位置に第3の受光部が設けられていて
もよい。
【0023】また本発明の光式皮下脂肪厚測定装置は、
さらに演算部で算出された生体情報を表示する表示部
と、前記生体情報を外部の機器と通信する通信部と、測
定条件を入力する入力部を備えていることが好ましい。
【0024】本発明において、生体情報としては、皮下
脂肪、生体内部グルコース濃度、生体内部酸素濃度等が
挙げられる。ここで、生体情報が生体内部グルコース濃
度の場合は、光源部から出射される光の中心波長が45
0nm〜1000nmであることが好ましく、生体情報
が生体内部酸素濃度の場合は、光源部から出射される光
の中心波長が1000nm〜2000nmであることが
好ましい。
【0025】以下、図面を用いて、本発明の光式生体情
報測定装置を詳細に説明する。
【0026】(実施の形態1)図1は本発明の実施の形
態1における光式生体情報測定装置の構成図である。
【0027】本実施の形態における光式生体情報測定装
置には、生体表面1を平らに成形する成形部10に光源
部11と受光部12が配置されている。ここで、特に限
定するものではないが、例えば成形部10の大きさは縦
25mm、横40mmの角型であり、成形部10の面積
は1000mm2以上が好ましい。ただし、成形部10
は角型である必要はない。成形部10の材料は、生体表
面1に押し当てた際に、成形部10の形状が変化しない
程度の強度を有するものであればよい。
【0028】成形部10は、光源部11から出射される
光の波長の領域で生体表面1と接する面の反射率が実質
的に0である黒色ABSなどの材料で形成されている。
ここでいう実質的に0とは反射率2%以下とする。な
お、その他の方法として、成形部10に反射率が2%以
下のコーティングもしくは塗装がされていても良い。
【0029】光源部11にはLED光源、レーザ光源ま
たは電球などの光源が組み込まれている。光源部11よ
り出力される光の中心波長は500nmから1000n
mもしくは1000nmから2000nmである。ま
た、光源部11は光源を生体表面1から離して配置し生
体表面1までを光ファイバーなどで導光する構成でもよ
い。
【0030】受光部12はホトダイオード、アバランシ
ェホトダイオード、CdSセルなどの受光センサを備え
る。また、生体表面1から受光センサまでを光ファイバ
などで導光する構成でもよい。
【0031】演算部14は、受光部12で受光する光1
3の受光量に応じて皮下脂肪厚みを算出し、表示部15
は、演算部14で求められた生体情報である皮下脂肪厚
みなどを表示する。また、通信部16は、演算部14で
求めた生体情報である皮下脂肪厚みの情報や、測定開始
などの制御データを外部の機器と通信する。また、入力
部17により、被験者の測定部位、性別、年齢、身長、
体重などの測定条件の入力や測定開始などの制御を行う
ことができる。
【0032】次に、本実施の形態における光式生体情報
測定装置の動作を以下に説明する。
【0033】光源部11から出射された光は生体内部の
皮膚4、皮下脂肪5、筋肉6を散乱、吸収されながら伝
播する。生体内部を伝搬した光のうち受光部12で受光
された光13の受光量は、皮膚4、皮下脂肪5、筋肉6
の光の吸収特性、散乱特性の違いがあるために、皮下脂
肪5の厚みが厚いほど受光量が増加する。皮下脂肪5の
厚みと受光量の関係は図2のようになる。図2のような
関係のグラフをあらかじめ求めて演算部14に記憶させ
ておくておくことで、演算部14では、受光部12で受
光された光13の受光量を用いて皮下脂肪厚みを求める
ことができる。演算部14では、入力部17や通信部1
6で入力された測定条件と皮下脂肪厚みから被験者の体
脂肪率を算出することができる。また、複数の測定条件
をあらかじめ記憶しておくこともできる。
【0034】この動作において、成形部10により生体
表面1を平らにすることで、生体表面1の局所的な形状
の変化による光の伝搬の変化を抑制することができる。
また、成形部10がある一定以上の面積を有することで
生体表面1に押し当てた力がその面積分に分散するの
で、生体表面1を成形部10が押し当てる力のばらつき
によって測定ごとに生体が変形することも防止してい
る。これらの効果により生体の形状を常に一定の形状に
成形することができるので、測定ごとの生体形状のばら
つきを抑えることができるため、精度の高い測定が可能
となる。なお、生体表面1を必ずしも平らにする必要は
なく、例えば図3に示すように、成形部10の生体と接
する部分を凹面形状にすることによっても、常に測定時
の生体の形状を一定に成形することができるため、再現
性の良い測定が可能となる。
【0035】また、成形部10の生体表面1に接する面
の反射率がほぼ0であることにより一度生体表面1から
生体外部に出た光が再び生体内部へ入射することを防ぐ
ことができる。したがって、受光部12で受光する光1
3の生体内部の浅い部分を伝搬してきた光の成分を減ら
すことができるために受光量と皮下脂肪厚みの相関性が
向上する。
【0036】また光源部11の波長を、対象とする物質
の吸収帯域に選択することや、受光部12の受光特性
を、対象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光
量によって生体内部酸素濃度や生体内部グルコース濃度
を測定することも可能となる。生体内部酸素濃度の場合
は、波長450nmから800nmまでの波長と、80
0nmから1000nmまでの波長の2波長の光源素子
を持つ光源部11を用いるか、または、波長450nm
から800nmまでの波長と、800nmから1000
nmまでの波長帯域の2波長に感度特性のある2つ以上
の受光センサを備えた受光部12を持つことで皮下脂肪
5と同様の高精度な生体内部酸素濃度を測定することが
可能となる。また、生体内部グルコース濃度に関しては
1000nmから2000nmの波長の光源素子からな
る光源部11と1000nmから2000nmの波長に
感度がある受光センサからなる受光部12を用いること
で高精度の測定が可能となる。
【0037】(実施の形態2)図4は本発明の実施の形
態2における光式生体情報測定装置の構成図である。ま
た、図5は成形部10を上面から見た図である。生体表
面1を平らに成形している成形部10上の光源部11と
受光部12の間に、縦5mm、横50mm、高さ5mm
の突起部18を有している。
【0038】ここで、特に限定するものではないが、例
えば成形部10の大きさは縦25mm、横40mmの角
型であり、成形部10の面積は1000mm2以上が好
ましい。ただし、成形部10は角型である必要はない。
また、突起部18の縦、横および高さの寸法は必ずしも
この値である必要はない。
【0039】成形部10および突起部18は、光源部1
1から出射される光の波長の領域で生体表面1と接する
面の反射率が実質的に0である黒色のABSなどの材料
で形成されている。ここでいう実質的に0とは反射率2
%以下とする。なお、その他の方法として、成形部10
に反射率が2%以下のコーティングもしくは塗装がされ
ていても良い。
【0040】成形部10および突起部18に押さえられ
るために生体表面1は変形している。ただし、ここで突
起部18の幅が狭いために図4のように生体組織で一番
柔らかい皮下脂肪5の突起部18直下の部分のみが突起
部18のない部分へ押し出されるように変形しており、
生体内部では皮下脂肪5の厚みのみが局所的に変化して
いる。
【0041】本実施の形態における光式生体情報測定装
置の光源部11、受光部12、演算部14、表示部1
5、通信部16及び入力部17は、実施の形態1におけ
る光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有す
る。
【0042】本実施の形態における光式生体情報測定装
置によると、成形部10により生体表面1が平らになる
こと、成形部10の生体表面1に接する面の反射率がほ
ぼ0であることから、実施の形態1における光式生体情
報測定装置と同様の効果が得られる。
【0043】さらに、従来例では生体内部のより深い領
域の情報を得るには光源部11と受光部12の距離を離
さなければならなかったが、本実施例では生体表面1付
近の浅い部分を伝搬してきた光は突起部18によって受
光部12まで伝搬するのを阻害されるために、突起部1
8のない場合と比較して、受光部12ではより生体内部
の深い部位を伝搬してきた光の成分がより多く受光され
る。これにより、受光部12で受光される光は、突起部
18がない場合に比べて、より皮下脂肪5の厚み情報を
持つことになる。したがって、光源部11と受光部12
の距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬し
てきた光のみを受光することができる。そのため測定光
学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体
の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響
が軽減でき測定精度が向上する。
【0044】また実施の形態1と同様に、光源部11の
波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、
受光部12の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に
選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生
体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。
【0045】(実施の形態3)図6は本発明の実施の形
態3における光式生体情報測定装置の構成図である。ま
た、図7は成形部10を上面から見た図である。本実施
の形態における光式生体情報測定装置には、生体表面1
を平らに成形している成形部10上に縦5mm、横50
mm、高さ5mmの突起部18を有している。
【0046】ここで、特に限定するものではないが、例
えば成形部10の大きさは縦25mm、横40mmの角
型であり、成形部10の面積は1000mm2以上が好
ましい。ただし、成形部10は角型である必要はない。
また、突起部18の縦、横および高さの寸法は必ずしも
この値である必要はない。突起部18には光源部11と
受光部12が配置されている。
【0047】成形部10および突起部18に押さえられ
るために生体表面は変形している。ただし、ここで突起
部18の幅が狭いために、図6のように一番柔らかい皮
下脂肪5の突起部18直下の部分のみが突起部18のな
い部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪5の厚み
のみが局所的に変化している。
【0048】成形部10および突起部18は光源部から
出射される光の波長の領域で生体表面1と接する面の反
射率が実質的に0である黒色ABSなどの材料で形成さ
れている。ここでいう実質的に0とは反射率2%以下と
する。なお、その他の方法として、成形部10に反射率
が2%以下のコーティングもしくは塗装がされていても
良い。
【0049】本実施の形態における光式生体情報測定装
置の光源部11、受光部12、演算部14、表示部1
5、通信部16及び入力部17は、実施の形態1におけ
る光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有す
る。
【0050】本実施の形態における光式生体情報測定装
置によると、成形部10により生体表面1が平らになる
こと、成形部10の生体表面1に接する面の反射率がほ
ぼ0であることから、実施の形態1における光式生体情
報測定装置と同様の効果が得られる。
【0051】さらに、突起部18に光源部11と受光部
が存在するために、実際に光が伝搬する皮下脂肪5の厚
みは実際の厚みと比較して突起部18の高さ分だけ薄く
なる。測定する皮下脂肪5の厚みが厚くなるほど、光源
部11と受光部12の距離を離さなければならないの
で、逆に皮下脂肪5の厚みが薄くなることで光源部11
と受光部12の距離を近づけることができる。そして、
測定された皮下脂肪厚みに突起部18の高さ分だけの厚
みを足すことで本来の皮下脂肪厚みが算出できる。つま
り、突起部18がない場合と比較して、光源部11と受
光部12の距離を近づけることができる。そのため測定
光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生
体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影
響が軽減でき測定精度が向上する。
【0052】また実施の形態1と同様に、光源部11の
波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、
受光部12の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に
選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生
体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。
【0053】(実施の形態4)図8は本発明の実施の形
態4における光式生体情報測定装置の構成図である。ま
た、図9は成形部10を上面から見た図である。本実施
の形態における光式生体情報測定装置には、生体表面1
を平らに成形している成形部10に、縦5mm、横5m
m、高さ5mmの突起部18と受光部12を有してい
る。
【0054】ここで、特に限定するものではないが、例
えば成形部10の大きさは縦25mm、横40mmの角
型であり、成形部10の面積は1000mm2以上が好
ましい。ただし、成形部10は角型である必要はない。
また、突起部18の縦、横および高さの寸法は必ずしも
この値である必要はない。突起部18上には光源部11
が配置されている。
【0055】成形部10および突起部18に押さえられ
るために生体表面1は変形している。ただし、ここで突
起部18の幅が狭いために図8のように皮下脂肪5の突
起部18直下の部分のみが突起部18のない部分へ押し
出されるように変形し、皮下脂肪5の厚みのみが局所的
に変化している。
【0056】成形部10および突起部18は光源部から
出射される光の波長の領域で生体表面1と接する面の反
射率が実質的に0である黒色ABSなどの材料で形成さ
れている。ここでいう実質的に0とは反射率2%以下と
する。なお、その他の方法として、成形部10に反射率
が2%以下のコーティングもしくは塗装がされていても
良い。
【0057】本実施の形態における光式生体情報測定装
置の光源部11、受光部12、演算部14、表示部1
5、通信部16及び入力部17は、実施の形態1におけ
る光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有す
る。
【0058】本実施の形態における光式生体情報測定装
置によると、成形部10により生体表面1が平らになる
こと、成形部10の生体表面1に接する面の反射率がほ
ぼ0であることから、実施の形態1における光式生体情
報測定装置と同様の効果が得られる。
【0059】さらに、突起部18に光源部11が存在す
るために実際に光が伝搬する生体内部の領域は突起部1
8の高さだけ深くなる。したがって、突起部18のない
場合と比較して、受光部12ではより生体内部の深い部
位を伝搬してきた光の成分がより多く受光される。これ
により、受光部12で受光される光は、突起部18がな
い場合に比べて、より皮下脂肪5の厚み情報を持つこと
になる。したがって、光源部11と受光部12の距離を
離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光
のみを受光することができるため、測定光学系を小型化
することができる。さらに測定対象の生体の領域が減る
ことで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測
定精度が向上する。
【0060】また実施の形態1と同様に、光源部11の
波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、
受光部12の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に
選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生
体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。
【0061】(実施の形態5)図10は本発明の実施の
形態5における光式生体情報測定装置の構成図である。
また、図11は成形部10を上面から見た図である。こ
こで、特に限定するものではないが、例えば成形部10
の大きさは縦25mm、横40mmの角型であり、成形
部10の面積は1000mm2以上が好ましい。ただ
し、成形部10は角型である必要はない。さらに、生体
表面1を平らに成形している成形部10には縦5mm、
横5mm、高さ5mmの突起部18と光源部11を有し
ている。なお、突起部18の縦、横および高さの寸法は
必ずしもこの値である必要はない。また、突起部18上
には受光部12が配置されている。
【0062】成形部10および突起部18に押さえられ
るために生体表面は変形している。ただし、ここで突起
部18の幅が狭いために図10のように一番柔らかい皮
下脂肪5の突起部18直下の部分のみが突起部18のな
い部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪5の厚み
のみが局所的に変化している。
【0063】成形部10および突起部18は光源部から
出射される光の波長の領域で生体表面1と接する面の反
射率が実質的に0である黒色ABSなどの材料で形成さ
れている。ここでいう実質的に0とは反射率2%以下と
する。なお、その他の方法として、成形部10に反射率
が2%以下のコーティングもしくは塗装がされていても
良い。
【0064】本実施の形態における光式生体情報測定装
置の光源部11、受光部12、演算部14、表示部1
5、通信部16及び入力部17は、実施の形態1におけ
る光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有す
る。
【0065】本実施の形態における光式生体情報測定装
置によると、成形部10により生体表面1が平らになる
こと、成形部10の生体表面1に接する面の反射率がほ
ぼ0であることから、実施の形態1における光式生体情
報測定装置と同様の効果が得られる。
【0066】さらに、突起部18に受光部12が存在す
るために実際に光が伝搬する生体内部の領域は突起部1
8の高さだけ深くなる。したがって、突起部18のない
場合と比較して、受光部12ではより生体内部の深い部
位を伝搬してきた光の成分がより多く受光される。これ
により、受光部12で受光される光は、突起部18がな
い場合に比べて、より皮下脂肪5の厚み情報を持つこと
になる。よって、光源部11と受光部12の距離を離す
ことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみ
を受光することができるため、測定光学系を小型化する
ことができる。さらに測定対象の生体の領域が減ること
で局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精
度が向上する。
【0067】また実施の形態1と同様に、光源部11の
波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、
受光部12の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に
選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生
体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。
【0068】(実施の形態6)図12は本発明の実施の
形態5における光式生体情報測定装置の成形部10の斜
視図である。
【0069】成形部10は実質的に平らであり、そのほ
ぼ中央に突起部18が配置されている。成形部10は直
径60mmの円形状をしている。突起部18の大きさは
縦5mm、横50mm、高さ5mmである。ここで、成
形部10は必ずしも円形状である必要はなく、面積は1
000mm2以上が好ましい。また、突起部18の縦、
横および高さの寸法は必ずしもこの値である必要はな
い。
【0070】突起部18を除く成形部10上であって突
起部18の中心からの距離が15mmの位置(第1の所
定位置)に第1の光源部19が配置され、突起部18の
片端であって突起部18の中心から15mmの位置(第
2の所定位置)に第2の光源部20が配置されている。
第1の光源部19とは反対側に、突起部18の中心から
の距離が15mmの位置(第3の所定位置)に第1の受
光部21が配置され、突起部18上の第2の光源とは反
対側で突起部18の中心からの距離が15mmの位置
(第4の所定位置)に第2の受光部22が配置され、突
起部18の中心(第5の所定位置)に第3の受光部23
が配置されている。ここで、それぞれの光源部、受光部
の位置は必ずしもこの値である必要はない。
【0071】また、図13及び図14に本実施の形態に
おける光式生体情報測定装置の構成図を示す。図13は
成形部10を生体表面1に押し当てた場合におけるA−
aでの断面図であり、同様に図14は成形部10を生体
表面1に押し当てた場合におけるB−bでの断面図であ
る。
【0072】成形部10および突起部18に押さえられ
るために生体表面1は変形している。ただし、ここで突
起部18の幅が狭いために図13および図14のように
皮下脂肪5の突起部18直下の部分のみが突起部18の
ない部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪5の厚
みのみが局所的に変化している。
【0073】成形部10および突起部18は第1の光源
部19および第2の光源部20から出射される光の波長
の領域で生体表面1と接する面の反射率が実質的に0で
ある黒色ABSなどの材料で形成されている。ここでい
う実質的に0とは反射率2%以下とする。なお、その他
の方法として、成形部10に反射率が2%以下のコーテ
ィングもしくは塗装がされていても良い。
【0074】第1の光源部19および第2の光源部20
にはLED光源、レーザ光源または電球などの光源が組
み込まれている。第1の光源部19および第2の光源部
20より出力される光の中心波長は500nmから10
00nmもしくは1000nmから2000nmであ
る。また、第1の光源部19および第2の光源部20は
生体表面1から離して配置し生体表面1までを光ファイ
バーなどで導光する構成でもよい。
【0075】第1の受光部21、第2の受光部22およ
び第3の受光部23はホトダイオート゛、アバランシェホ
トダイオート゛、CdSセルなどの受光センサを備える。
また、各受光部は生体表面1から受光センサまでを光フ
ァイバなどで導光する構成でもよい。
【0076】演算部14は、第1の受光部21、第2の
受光部22および第3の受光部23で受光する光の受光
量に応じて皮下脂肪厚みを算出し、表示部15は、演算
部14で求められた生体情報である皮下脂肪厚みなどを
表示する。また、通信部16は、演算部14で求めた生
体情報である皮下脂肪厚みの情報や、測定開始などの制
御データを外部の機器と通信する。また、入力部17に
より、被験者の測定部位、性別、年齢、身長、体重など
の測定条件の入力や測定開始などの制御を行うことがで
きる本実施の形態による光式生体情報測定装置の動作を
以下に説明する。
【0077】図13において、第1の光源部19から出
射された光は生体内部の皮膚4、皮下脂肪5、筋肉6を
散乱、吸収されながら伝播する。生体内部を伝搬した光
のうち第3の受光部23で受光された光24の受光量を
用いて測定することにより、実施の形態5と同様の効果
が得られる。また、生体内部を伝搬した光のうち第1の
受光部21で受光された光25の受光量を用いることに
より、実施の形態2と同様に、第1の光源部19と第1
の受光部21の距離を離すことなく生体内部のより深い
部位を伝搬してきた光のみを受光することができるため
測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象
の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつき
の影響が軽減でき測定精度が向上する。さらに、突起部
18に設けた第3の受光部23で受光された光を用い
て、従来例と同様に補正を行うことにより、精度の高い
測定が可能となる。
【0078】図14において、第2の光源部20から出
射された光は生体内部の皮膚4、皮下脂肪5および筋肉
6を散乱または吸収されながら伝搬する。生体内部を伝
搬した光のうち第3の受光部23で受光された光26お
よび第2の受光部22で受光された光27の受光量は、
実施の形態3と同様に、第2の光源部20と第3の受光
部23及び第2の受光部22との距離を離すことなく生
体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光する
ことができるため、測定光学系を小型化することができ
る。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な
組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上す
る。さらに、突起部18に設けた第3の受光部23で受
光された光を用いて、従来例と同様に補正を行うことに
より、精度の高い測定が可能となる。
【0079】また、これら2つの測定を同時に行い得ら
れる皮下脂肪厚みを演算部14で平均化することで、よ
り精度の高い測定が可能となる。
【0080】また実施の形態1と同様に、第1の光源部
19および第2の光源部20の波長を、対象とする物質
の吸収帯域に選択することや、第1の受光部21、第2
の受光部22および第3の受光部23の受光特性を、対
象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光量によ
って生体内部酸素濃度や生体内部グルコース濃度を測定
することも可能となる。
【0081】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、皮下脂肪厚み、体脂肪率、体内グルコース濃度、体
内酸素濃度等の生体情報を、再現性良く高精度に測定す
ることができる、小型の光式生体情報測定装置を提供す
ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における光式生体情報測
定装置の構成図
【図2】本発明の光式生体情報測定装置における受光量
と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフ
【図3】本発明の一実施の形態における、成形部の形状
が異なる光式生体情報測定装置の構成図
【図4】本発明の他の実施の形態における光式生体情報
測定装置の構成図
【図5】同光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図
【図6】本発明のさらに他の実施の形態における光式生
体情報測定装置の構成図
【図7】同光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図
【図8】本発明のさらに他の実施の形態における光式生
体情報測定装置の構成図
【図9】同光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図
【図10】本発明のさらに他の実施の形態における光式
生体情報測定装置の構成図
【図11】同光式生体情報測定装置の成形部を示す上面
【図12】本発明のさらに他の実施の形態における光式
生体情報測定装置の成形部を示す斜視図
【図13】同光式生体情報測定装置の構成図
【図14】同光式生体情報測定装置の異なる断面を示す
構成図
【図15】従来の皮下脂肪厚測定装置の構造図
【図16】従来の皮下脂肪厚測定装置における問題点を
示す概念図
【図17】従来の皮下脂肪厚測定装置における他の問題
点を示す概念図
【符号の説明】
1 生体表面 2 光源 3 測定用受光素子 4 皮膚 5 皮下脂肪 6 筋肉 7 測定用受光素子の受光する光 8 補正用受光素子 9 補正用受光素子の受光する光 10 成形部 11 光源部 12 受光部 13 受光部で受光する光 14 演算部 15 表示部 16 通信部 17 入力部 18 突起部 19 第1の光源部 20 第2の光源部 21 第1の受光部 22 第2の受光部 23 第3の受光部 24,26 第3の受光部で受光された光 25 第1の受光部で受光された光 27 第2の受光部で受光された光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA30 BB05 CC16 DD02 FF44 FF46 FF61 GG02 GG04 GG07 JJ01 JJ18 PP01 2G059 AA01 AA05 AA06 BB12 BB14 CC16 DD13 EE01 EE02 GG01 GG02 GG03 GG10 HH01 HH02 HH06 JJ17 KK01 KK03 MM10 PP04 PP06 4C038 KK01 KK10 KL05 KL07 KM00 KM01 KY01 KY03 KY04

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体を照明する光源部と、前記光源部か
    ら前記生体内部を伝搬して前記生体表面より出射した光
    を受光する受光部と、前記生体表面を所定の形状に成形
    する成形部と、前記受光部において受光した受光量に基
    づき前記生体の生体情報を算出する演算部とを有する光
    式生体情報測定装置。
  2. 【請求項2】 成形部の生体表面と接する面が平面形状
    であることを特徴とする、請求項1記載の光式生体情報
    測定装置。
  3. 【請求項3】 成形部の生体表面と接する面の反射率が
    実質的に0であることを特徴とする、請求項1または2
    記載の光式生体情報測定装置。
  4. 【請求項4】 成形部の生体表面と接する面に突起部を
    備えたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項
    に記載の光式生体情報測定装置。
  5. 【請求項5】 突起部が光源部と受光部との間に設けら
    れたことを特徴とする、請求項4記載の光式生体情報測
    定装置。
  6. 【請求項6】 突起部が光源部から3〜30mmの位置
    に配置されたことを特徴とする、請求項5記載の光式生
    体情報測定装置。
  7. 【請求項7】 光源部が突起部に設けられたことを特徴
    とする、請求項4記載の光式生体情報測定装置。
  8. 【請求項8】 受光部が突起部に設けられたことを特徴
    とする、請求項4または7記載の光式生体情報測定装
    置。
  9. 【請求項9】 光源部が、成形部の第1の所定位置に設
    けられた第1の光源部と、突起部の第2の所定位置に設
    けられた第2の光源部とを備え、受光部が、前記突起部
    をはさんで前記第1の所定位置と反対側の前記成形部の
    第3の所定位置に設けられた第1の受光部と、前記突起
    部の第4の所定位置に設けられた第2の受光部とを備え
    ることを特徴とする、請求項4記載の光式生体情報測定
    装置。
  10. 【請求項10】 受光部が、第2の所定位置と第4の所
    定位置との間の第5の所定位置に設けられた第3の受光
    部をさらに備えることを特徴とする、請求項9記載の光
    式生体情報測定装置。
  11. 【請求項11】 受光部が、第1の所定位置と第3の所
    定位置との間の第5の所定位置に設けられた第3の受光
    部をさらに備えることを特徴とする、請求項9記載の光
    式生体情報測定装置。
  12. 【請求項12】 演算部で算出された生体情報を表示す
    る表示部と、前記生体情報を外部の機器と通信する通信
    部と、測定条件を入力する入力部を備えたことを特徴と
    する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の光式生体
    情報測定装置。
  13. 【請求項13】 生体情報が皮下脂肪、生体内部グルコ
    ース濃度、または生体内部酸素濃度であることを特徴と
    する、請求項1〜12のいずれか1項に記載の光式生体
    情報測定装置。
  14. 【請求項14】 生体情報が生体内部グルコース濃度で
    あって、光源部から出射される光の中心波長が450n
    m〜1000nmであることを特徴とする、請求項1〜
    12のいずれか1項に記載の光式生体情報測定装置。
  15. 【請求項15】 生体情報が生体内部酸素濃度であっ
    て、光源部から出射される光の中心波長が1000nm
    〜2000nmであることを特徴とする、請求項1〜1
    2のいずれか1項に記載の光式生体情報測定装置。
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