JP5581697B2 - 生体情報検出器及び生体情報測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体情報検出器及び生体情報測定装置等に関する。

生体情報測定装置は、例えば人間の脈拍数、血液中の酸素飽和度、体温、心拍数等の生体情報を測定し、生体情報測定装置の一例は、脈拍数を測定する脈拍計である。また、脈拍計等の生体情報測定装置は、時計、携帯電話、ページャー、パーソナルコンピューター等の電子機器に組み込まれてもよく、又は電子機器と組み合わせてもよい。生体情報測定装置は、生体情報を検出する生体情報検出器を有し、生体情報検出器は、被検査体（例えば、ユーザー）の被検出部位に向けて光を発光する発光部と、被検出部位からの生体情報を有する光を受光する受光部とを含む。

特許文献１は、脈拍計（広義には、生体情報測定装置）を開示し、脈拍計の受光部（例えば、特許文献１の図１６の受光部１２）は、被検出部位での反射光（例えば、特許文献１の図１６の点線）を拡散反射面（例えば、特許文献１の図１６の反射部１３１）を介して受光する。特許文献１の光プローブ１（広義には、生体情報検出器）は、平面視において発光部１１と受光部１２とが重なり、光プローブ１の小型化を図る。

特開２００４−３３７６０５号公報

特許文献１の光プローブ１では、例えば外光に起因するノイズが多い場合等、生体情報検出器の検出精度がよくない。

本発明の幾つかの態様によれば、検出精度又は測定精度を向上可能な生体情報検出器及び生体情報測定装置を提供できる。

本発明の一態様は、被検査体の被検出部位に向かう第１の光及び前記被検出部位とは異なる方向に向かう第２の光を発する発光部と、
前記第２の光を反射させて前記被検出部位に導く第１の反射部と、
前記第１の光及び前記第２の光が前記被検出部位にて反射された、生体情報を有する光を受ける受光部と、
前記被検出部位からの前記生体情報を有する光を反射させて前記受光部に導く第２の反射部と、を含むことを特徴とする生体情報検出器に関係する。

本発明の一態様によれば、被検査体（例えば、ユーザー）の被検出部位に直接到達しない第２の光も、第１の反射部を介して被検出部位に到達する。従って、被検出部位に到達する光量が増加し、生体情報検出器の検出精度（ＳＮ比）は向上する。

また、本発明の一態様では、前記発光部は、
前記被検出部位と対向し、前記第１の光を発する第１の発光面と、
前記第１の発光面の側面であって、前記第２の光を発する第２の発光面と、
を有してもよく、
前記第１の反射部は、前記第２の発光面を囲む壁部を有してもよく、
前記壁部は、前記第２の光を前記被検出部位に向けて反射させる第１の反射面を有してもよい。

このように、発光部の第２の発光面を囲む壁部（第１の反射部）が第１の反射面を有することにより、被検出部位に到達する光量が増加し、生体情報検出器の検出精度はさらに向上する。

また、本発明の一態様では、前記壁部は、前記被検査体の表面にて反射された生体情報を有しない光を反射させることによって、前記生体情報を有しない光が前記受光部に入射することを抑制する第２の反射面をさらに有してもよい。

このように、第１の反射部の第２の反射面によって、生体情報を有しない光（無効光：ノイズ）が受光部に入射されることを抑制して、Ｓ／Ｎ（ＳＮ比）を向上させることができる。

また、本発明の一態様では、前記第１の反射部は、前記発光部よりも前記被検出部位に向けて突出してもよい。

言い換えれば、前記第１の反射部と前記被検査体の表面との間の最短距離は、前記発光部と前記被検査体の表面との間の最短距離よりも短くてもよい。このように、第１の反射部は、被検査体の表面との間の最短距離を規定する発光部の面（例えば第１の発光面）を基準として、例えば所与の高さΔｈ１だけ、被検出部位に向かって突出させてもよい。言い換えれば、発光部と被検査体の表面との間の最短距離である隙間（例えばΔｈ０＝Δｈ１＋Δｈ２）よりも、第１の反射部と被検査体の表面との間の隙間（例えばΔｈ２＝Δｈ０−Δｈ１）を小さくすることができる。従って、第１の反射部は、例えば発光部からの突出量Δｈ１の存在により第１の反射面の面積が増加して、被検出部位に到達する光量を増加させることができる。また、被検出部位における反射光は、例えばΔｈ２の存在により、光が被検査部位より第２の反射部に到達する光路を確保することができる。また、第１の反射部が第２の反射面を有する場合には、Δｈ１及びΔｈ２を調整することで、生体情報を有する光（有効光）と生体情報を有しない光（無効光：ノイズ）が受光部へ入射する量をそれぞれ調整でき、それによりＳ／Ｎをさらに向上させることができる。

また、本発明の一態様では、生体情報検出器は、
第１の面及び前記第１の面と対向する第２の面を有する基板を
さらに含んでもよく、
前記第１の面に前記受光部が配置されてもよく、
前記第２の面に前記第１の反射部が配置されてもよく、
断面視において、前記第１の面に平行な方向における前記第１の反射部の長さの最大値をＷ１とし、前記第１の面に平行な方向における前記受光部の長さの最大値をＷ２とすると、Ｗ１≦Ｗ２の関係式を満たしてもよい。

このように、第１の反射部の長さの最大値Ｗ１を受光部の長さの最大値Ｗ２以下にすることにより、第２の反射部に到達する有効な光量を増加させることができる。言い換えれば、第１の反射部が被検出部位における反射光（生体情報を有する反射光）を遮断または反射しないように、第１の反射部の長さの最大値Ｗ１を設定することができる。

また、本発明の一態様では、前記第２の反射部の反射面は、球面又は放物面であってもよく、
前記球面を規定する円弧の中心は、前記被検査体の内部にあってもよく又は前記放物面を規定する放物線の焦点は、前記受光部の受光面を基準として前記被検査体の側にあってもよい。

被検査体の内部に被検出部位がある場合、被検査体の表面での反射光は、生体情報を有しない。第２の反射部の反射面を球面で構成し、球面を規定する円弧の中心が被検査体の内部にある場合、本発明者らは、第２の反射部が被検査体の表面での反射光（広義には、ノイズ）を抑制することを認識した。また、第２の反射部の反射面を放物面で構成し、放物面を規定する放物線の焦点が受光部の受光面を基準として被検査体の側にある場合、被検査体の表面に垂直な光に近い光（例えば、第１の光の反射光（有効光））が受光部の受光面に集まり易くなる。

また、本発明の一態様では、生体情報検出器は、
前記生体情報検出器を前記被検査体の腕に取り付け可能なリストバンドを
さらに含んでもよい。

このように、被検出部位を被検査体（ユーザー）の腕に設定することができる。言い換えれば、外光に起因するノイズが多い環境に、検出精度が向上された生体情報検出器を適用することができる。

また、本発明の他の態様は、上記に記載の生体情報検出器と、
前記受光部において生成される受光信号から前記生体情報を測定する生体情報測定部と、を含むことを特徴とする生体情報測定装置に関係する。

本発明の他の態様によれば、検出精度が向上された生体情報検出器を用いて、生体情報測定装置の測定精度を向上させることができる。

本実施形態の生体情報検出器の構成例。 図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、第１の反射部の構成例。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、第１の反射部及び発光部の外観例。 本実施形態の生体情報検出器の他の構成例。 受光部の外観例。 第２の反射部の設定位置の説明図。 第２の反射部の設定位置と受光部での受光量との関係図。 図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、生体情報検出器を含む生体情報測定装置の外観例。 生体情報測定装置の構成例。

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． 生体情報検出器
図１は、本実施形態の生体情報検出器の構成例を示す。図１に示されるように、生体情報検出器は、発光部１４、第１の反射部１２、受光部１６及び第２の反射部１８を含む。発光部１４は、被検査体（例えば、ユーザー）の被検出部位Ｏに向かう第１の光Ｒ１及び被検出部位Ｏとは異なる方向（第１の反射部１２）に向かう第２の光Ｒ２を発する。第１の反射部１２は、第２の光Ｒ２を反射させて被検出部位Ｏに導く。受光部１６は、第１の光Ｒ１及び第２の光Ｒ２が被検出部位Ｏにて反射された、生体情報を有する光Ｒ１’、Ｒ２’（反射光）を受ける。第２の反射部１８は、被検出部位Ｏからの生体情報を有する光Ｒ１’、Ｒ２’（反射光）を反射させて受光部１６に導く。第１の反射部１２の存在により、被検査体（ユーザー）の被検出部位Ｏに直接到達しない第２の光Ｒ２も、被検出部位Ｏに到達する。言い換えれば、第１の反射部１２を介して被検出部位Ｏに到達する光量が増加し、発光部１４の効率が高まる。従って、生体情報検出器の検出精度（ＳＮ比）は向上する。

なお、特許文献１は、第２の反射部１８に対応する構成（特許文献１の図１６の反射部１３１）を開示する。具体的には、特許文献１の図１６の受光部１２は、被検出部位での反射光を反射部１３１を介して受光する。しかしながら、特許文献１は、第１の反射部１２に対応する構成を開示していない。言い換えれば、本出願時において、当業者は、特許文献１の図１６の発光部１１の効率を高めることを認識していない。

図１の例において、被検出部位Ｏ（例えば、血管）は、被検査体の内部にある。図１に示されるように、発光部１４は、被検出部位Ｏと対向し、第１の光Ｒ１を発する第１の発光面１４Ａを有することができる。第１の光Ｒ１は、被検査体の内部に進み、表皮、真皮及び皮下組織で拡散又は散乱する。その後、第１の光Ｒ１は、被検出部位Ｏに到達し、被検出部位Ｏで反射される。被検出部位Ｏでの反射光Ｒ１’は、皮下組織、真皮及び表皮で拡散又は散乱し、第２の反射部１８に向かう。なお、第１の光Ｒ１は、血管（広義には、被検出部位Ｏ）で部分的に吸収される。従って、脈拍の影響により、血管での吸収率が変化し、被検出部位Ｏでの反射光Ｒ１’の光量も変化する。このように、生体情報（例えば、脈拍数）は、被検出部位Ｏでの反射光Ｒ１’に反映される。

図１の例において、発光部１４は、第１の発光面１４Ａの側面であって、第２の光Ｒ２を発する第２の発光面１４Ｂをさらに有することができる。この場合、第１の反射部１２は、第２の発光面１４Ｂを囲む壁部を有することができ、この壁部は、第２の光Ｒ２を被検出部位Ｏに向けて反射させる第１の反射面（図２（Ａ）〜図２（Ｃ）に示す符号１２−２に対応）を有することができる。なお、第２の光Ｒ２は必ずしも第２の発光面１４Ｂから発せられるものに限らない。要は、第１の反射面（図２（Ａ）〜図２（Ｃ）の符号１２−２）は、発光部１４から直接に被検出部位Ｏに向う光以外の光（第２の光Ｒ２）を反射させて、被検出部位Ｏに導くものである。

第２の光Ｒ２も、被検査体の内部に進み、被検出部位Ｏでの反射光Ｒ２’は、第２の反射部１８に向かう。生体情報（脈拍数）は、被検出部位Ｏでの反射光Ｒ２’にも反映される。図１の例において、第１の光Ｒ１は、被検査体の表面（例えば、皮膚表面）ＳＡで部分的に反射される。被検出部位Ｏが被検査体の内部にある場合、生体情報（脈拍数）は、被検査体の表面ＳＡでの反射光Ｒ１’’（直接反射光）に反映されない。

第１の反射部１２の壁部は、被検査体の表面にて反射された生体情報を有しない光（無効光：ノイズ）を反射させることによって、生体情報を有しない光が受光部に入射することを抑制する第２の反射面（図２（Ａ）及び図２（Ｃ）に示す符号１２−３に対応）をさらに有することができる。

生体情報検出器の構成例は、図１によって限定されず、構成例の一部（例えば第１の反射部１２）の形状等は、変更してもよい。また、生体情報は、血液中の酸素飽和度、体温、心拍数等であってもよく、被検出部位Ｏが被検査体の表面ＳＡにあってもよい。図１の例において、第１の光Ｒ１及び第２の光Ｒ２がそれぞれ１つの線として描かれているが、実際には、発光部１４は、様々な方向に多くの光を発する。

発光部１４は、例えばＬＥＤであり、ＬＥＤが発する光の波長は、例えば４２５［ｎｍ］〜６２５［ｎｍ］の範囲に強度の最大値（広義には、ピーク値）を持ち、例えば緑色の光が発せられる。発光部１４の厚さは、例えば、２０［μｍ］〜１０００［μｍ］である。受光部１６は、例えばフォトダイオードであり、一般的にはＳｉフォトダイオードで構成できる。受光部１６の厚さは、例えば、２０［μｍ］〜１０００［μｍ］である。Ｓｉフォトダイオードが受ける光の波長は、例えば８００［ｎｍ］〜１０００［ｎｍ］の範囲に感度の最大値（広義には、ピーク値）を持つ。好ましくは、受光部１６は、ＧａＡｓＰフォトダイオードで構成され、ＧａＡｓＰフォトダイオードが受ける光の波長は、例えば５５０［ｎｍ］〜６５０［ｎｍ］の範囲に感度の最大値（広義には、ピーク値）を持つ。生体（水やヘモグロビン）は、７００［ｎｍ］〜１１００［ｎｍ］の範囲に含まれる赤外線を透過させ易いので、ＧａＡｓＰフォトダイオードで構成される受光部１６は、例えばＳｉフォトダイオードで構成される受光部１６と比較して、外光に起因するノイズ成分を減少させることができる。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）は、図１の第１の反射部１２の構成例を示す。図２（Ａ）に示されるように、第１の反射部１２は、発光部１４を支持する支持部１２−１と、発光部１４の第２の発光面１４Ｂを囲む壁部の内壁面１２−２及び頂面１２−３と、を有することができる。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）において、発光部１４は省略されている。図２（Ａ）の例において、第１の反射部１２は、内壁面１２−２において第２の光Ｒ２を被検出部位Ｏに反射させることができ（図１参照）、内壁面１２−２に第１の反射面を有する。支持部１２−１の厚さは、例えば、５０［μｍ］〜１０００［μｍ］であり、壁部（１２−３）の厚さは、例えば、１００［μｍ］〜１０００［μｍ］である。なお、第１の反射部１２は必ずしも支持部１２−１を有しなくてもよく、発光部１４を第１の反射部１２以外の他の部に支持させてもよい。

図２（Ａ）の例では、内壁面１２−２は、断面視において、幅方向（第１の方向）にて第１の反射部１２の中心から遠ざかる位置ほど、高さ方向（第１の方向と直交する方向）にて被検出部位Ｏ側に変位する斜面（１２−２）を有する。図２（Ａ）の斜面（１２−２）は、断面視において、傾斜平面で形成されているが、例えば図２（Ｃ）で示される湾曲面等の斜面であってもよい。内壁面１２−２は傾斜角度が異なる複数の傾斜平面で形成されてもよく、或いは複数の曲率を持つ湾曲面で形成されてもよい。第１の反射部１２の内壁面１２−２が斜面を有する場合、この第１の反射部１２の内壁面１２−２は、第２の光Ｒ２を被検出部位Ｏに向けて反射させることができる。言い換えれば、この第１の反射部１２の内壁面１２−２の斜面は、発光部１４の指向性を高めた第１の反射面と言うことができる。このような場合、被検出部位Ｏに到達する光量は、さらに増加する。また、図２（Ａ）、図２（Ｃ）の頂面１２−３は、例えば図２（Ｂ）に示されるように省略してもよい。第１の反射部１２が頂面１２−３を有する場合、被検査体の表面ＳＡでの反射光Ｒ１’’（直接反射光）を被検出部位Ｏ又はその周辺に反射させることができ、その反射光Ｒ１’’は、受光部１６に到達することが抑制される（図１参照）。つまり、図２（Ａ）、図２（Ｃ）の頂面１２−３は、第２の反射部１８及び受光部１６に到達しようとする直接反射光（広義には、ノイズ）を反射させてノイズを減少させる第２の反射面と言うことができる。なお、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）では、符号１２−４で示す範囲が鏡面部として機能する。

図１の例において、第１の反射部１２は、被検査体の表面ＳＡとの間の最短距離を規定する発光部１４の面（例えば第１の発光面１４Ａ）を基準として、例えば所与の高さΔｈ１（例えば、Δｈ１＝５０［μｍ］〜９５０［μｍ］）だけ、被検出部位Ｏに向かって突出させてもよい。言い換えれば、発光部１４と被検査体の表面ＳＡとの間の最短距離である隙間（例えばΔｈ０＝Δｈ１＋Δｈ２）よりも、第１の反射部１２と被検査体の表面ＳＡとの間の隙間（例えばΔｈ２＝Δｈ０−Δｈ１＝２００［μｍ］〜１２００［μｍ］）は、小さくすることができる。従って、第１の反射部１２は、例えば発光部１４からの突出量Δｈ１の存在により第１の反射面（１２−２）の面積が増加して、被検出部位Ｏに到達する光量を増加させることができる。また、被検出部位Ｏにおける反射光は、第１の反射部１２と被検査体の表面ＳＡとの間の隙間Δｈ２の存在により、光が被検出部位Ｏより第２の反射部１８に到達する光路を確保することができる。また、第１の反射部１２が第２の反射面（１２−３）を有する場合には、Δｈ１及びΔｈ２を調整することで、生体情報を有する光（有効光）と生体情報を有しない光（無効光：ノイズ）が受光部１６へ入射する量をそれぞれ調整でき、それによりＳ／Ｎをさらに向上させることができる。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）は、図１の第１の反射部１２及び発光部１４の平面視での外観例を示す。図３（Ａ）の例では、（例えば、図１の被検出部位Ｏの側の）平面視において、第１の反射部１２の外周は、円を表し、円の直径は、例えば、直径２００［μｍ］〜１１０００［μｍ］である。図３（Ａ）の例において、第１の反射部１２の壁部（１２−２）は、発光部１４を囲む（図１、図２（Ａ）参照）。また、第１の反射部１２の外周は、平面視において、例えば図３（Ｂ）に示すように、四角形（狭義には、正方形）を表してもよい。また、図３（Ａ）、図３（Ｂ）の例では、（例えば、図１の被検出部位Ｏの側の）平面視において、発光部１４の外周は、四角形（狭義には、正方形）を表し、正方形の１辺は、例えば、１００［μｍ］〜１００００［μｍ］である。また、発光部１４の外周は、円形を表してもよい。

第１の反射部１２は、それ自身を金属で形成し、その表面を鏡面加工することで、反射構造（狭義には、鏡面反射構造）を有する。なお、第１の反射部１２は、例えば樹脂で形成し、その表面に鏡面加工してもよい。具体的には、例えば、第１の反射部１２の下地金属を準備し、その後、その表面を例えばめっきする。或いは、例えば、熱可塑性樹脂を第１の反射部１２の金型（図示せず）に充填して成形し、その後、その表面に例えば金属膜を蒸着する。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）の例では、（例えば、図１の被検出部位Ｏの側の）平面視において、第１の反射部１２は、発光部１４を直接支持する領域以外の領域（支持部１２−１の一部、壁部の内壁面１２−２及び頂面１２−３）が露出する。この露出する領域は、図２（Ａ）の例では、鏡面部１２−４として示されている。なお、図２（Ａ）の例において、鏡面部１２−４を表す点線は、第１の反射部１２の内側に位置しているが、実際には、鏡面部１２−４は、第１の反射部１２の表面に形成されている。

図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図２（Ｃ）の例において、鏡面部１２−４は、高い反射率を有することが好ましい。鏡面部１２−４の反射率は、例えば、８０％〜９０％以上である。また、鏡面部１２−４は、内壁面１２−２の斜面だけに形成することができる。鏡面部１２−４が内壁面１２−２の斜面だけでなく、支持部１２−１にも形成される場合、発光部１４の指向性は、さらに高くなる。鏡面部１２−４が頂面１２−３に形成される場合、この第１の反射部１２は、例えば図１に示されるように、被検査体の表面ＳＡでの反射光Ｒ１’’（直接反射光：無効光）を被検出部位Ｏ又はその周辺に反射させることができ、その反射光Ｒ１’’は、第２の反射部１８及び受光部１６に到達することが抑制される。発光部１４の指向性が高くなり、また、直接反射光（広義には、ノイズ）が減少するので、生体情報検出器の検出精度は向上する。

図４は、本実施形態の生体情報検出器の他の構成例を示す。図４に示されるように、生体情報検出器は、第１の面（例えば、表面）及び第１の面と対向する第２の面（例えば、裏面）を有する基板４１をさらに含むことができる。また、上述した構成例と同一の構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。図４の例において、第１の面に受光部１６が配置され、第２の面に第１の反射部１２が配置される。断面視において、第１の面に平行な方向における第１の反射部１２の長さの最大値をＷ１とし、その方向における受光部１６の長さの最大値をＷ２とすると、Ｗ１≦Ｗ２の関係式を満たすことができる。

基板４１は、例えば透明な材料（例えば、ポリイミド）で構成され、被検出部位Ｏに発せられる第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’等を透過させる。第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１を受光部１６の長さの最大値Ｗ２以下にすることにより、第２の反射部１８に到達する光量を増加させることができる。言い換えれば、第１の反射部１２が被検出部位Ｏにおける反射光Ｒ１’を遮断または反射しないように、第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１を設定することができる。基板４１の厚さは、例えば、１０［μｍ］〜１０００［μｍ］である。基板４１には、発光部１４への配線及び受光部１６への配線を形成することができる。基板４１は、例えばプリント基板であるが、一般には、プリント基板は、例えば特許文献１の基板１５のように、透明な材料で構成されていない。言い換えれば、本発明者らは、プリント基板を少なくとも発光部１４の発光波長に対して透明な材料で構成することをあえて採用した。

なお、図４の例において、被検出部位Ｏに第１の反射部１２を介して発せられる第２の光Ｒ２や、被検出部位Ｏにおける反射光Ｒ２’や、被検査体の表面ＳＡでの反射光Ｒ１’’（直接反射光）は、省略されている（図１参照）。当業者であれば、第２の光Ｒ２の経路や、第１の光Ｒ１の正確な経路も、容易に理解できるであろう。

図４に示されるように、生体情報検出器は、第１の反射部１２及び発光部１４を保護する保護部４９をさらに含むことができる。保護部４９は、例えば透明な材料（例えば、ガラス）で構成され、被検出部位Ｏに発せられる第１の光Ｒ１及び第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’等を透過させる。また、保護部４９は、第１の反射部１２と被検出部位Ｏとの間の隙間（例えばΔｈ２）を確保することができる。さらに、第１の反射部１２と保護部４９との間の隙間（例えばΔｈ２’）も存在する。保護部４９の厚さは、例えば、１［μｍ］〜１０００［μｍ］である。

基板４１は、第２の反射部１８と保護部４９との間に狭持され、受光部１６は、第２の反射部１８の側に基板４１（狭義には、基板４１の第１の面）の上に置かれ、発光部１４は、保護部４９の側に基板４１（狭義には、基板４１の第２の面）の上に置かれる。基板４１は、第２の反射部１８と保護部１９との間に狭持されるので、発光部１４及び受光部１６が基板４１に配置されたとしても、基板４１それ自身を支持する機構を別途設ける必要がなく、部品点数が減少する。また、基板４１は、発光波長に対して透明な材料で構成されるので、発光部１４から受光部１６に至る光路途中に基板４１を配置でき、基板４１を光路以外の位置例えば第２の反射部１８の内部に格納する必要がない。このように、容易に組み立て可能な生体情報検出器を提供することができる。

図５は、図４の受光部１６の外観例を示す。図５の例では、（例えば、図４の第２の反射部１８の側の）平面視において、受光部１６の外周は、四角形（狭義には、正方形）を表し、正方形の１辺は、例えば、１００［μｍ］〜１００００［μｍ］である。また、第１の反射部１２の外周は、（例えば、図４の第２の反射部１８の側の）平面視において、円を表す。第１の反射部１２の外周は、図３（Ｂ）の例のように、四角形（狭義には、正方形）を表してもよい。また、受光部１６の外周は、円形を表してもよい。

図５の例において、線分Ａ−Ａ’で示されるように、第１の反射部１２の長さの最大値をＷ１とし、受光部１６の長さの最大値をＷ２とすると、Ｗ１≦Ｗ２の関係式を満たすことができる。図５の線分Ａ-Ａ’を用いた断面図は、図４に対応する。図５の線分Ｂ-Ｂ’を用いた断面図は、図１に類似し、第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１は、受光部１６の長さの最小値より大きい。第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１は、受光部１６の長さの最小値以下に設定してもよいが、第１の反射部１２の効率（広義には、発光部１４の効率）は、減少する。図５の例では、発光部１４の効率を維持しながら反射光Ｒ１’を遮断または反射しないように、第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１は、受光部１６の長さの最大値Ｗ２以下に設定し、且つ第１の反射部１２の長さの最大値Ｗ１は、受光部１６の長さの最小値より大きく設定する。

図６は、図１又は図４の第２の反射部１８の設定位置の説明図である。第２の反射部１８の反射面は、被検出部位Ｏにおける第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’を受光部１６に反射させるように、例えば球面（広義には、ドーム面）で構成することができる。図６に示されるように、断面視において、第２の反射部１８の反射面は、円弧を表す。円弧の半径は、例えば、１０００［μｍ］〜１５０００［μｍ］である。球面を規定する円弧の中心Ｃは、被検査体の内部に配置される。被検査体の内部に被検出部位Ｏがある場合、被検査体の表面ＳＡでの反射光Ｒ１’’（直接反射光）は、生体情報を有しない無効光である。第２の反射部１８の反射面を球面で構成し、球面を規定する円弧の中心Ｃを被検査体の内部に設定する場合、本発明者らは、第２の反射部１８が被検査体の表面ＳＡでの反射光（広義には、ノイズ）を抑制することを認識した。なお、図６において、受光部１６の受光面と球面を規定する円弧の中心Ｃの距離は、Δｈで表されている。

なお、第２の反射部１８の反射面は、球面の代わりに放物面（広義には、ドーム面）で構成してもよい。図６に示されるように、断面視において、第２の反射部１８の反射面は、円弧を表すが、円弧の代わりに放物線を表してもよい。図６において、第２の反射部１８の反射面が放物面であると仮定する場合、放物面を規定する放物線の焦点を符号Ｆとして表している。放物面を規定する放物線の焦点Ｆは、受光部１６の受光面を基準として被検査体側に配置される。被検査体の表面ＳＡに垂直な光は、第２の反射部１８の反射面（放物面）で反射し、放物面を規定する放物線の焦点Ｆに収束するので、焦点Ｆを受光部１６の受光面に一致させないことにより、被検査体の表面ＳＡに垂直な光に近い光（例えば、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’（有効光））が受光部１６の受光面に集まり易くなる。

第２の反射部１８は、例えば樹脂で形成し、その表面（受光部１６側の反射面）に鏡面加工することで、反射構造（狭義には、鏡面反射構造）を有する。言い換えれば、第２の反射部１８は、光を拡散反射させずに、光を鏡面反射させることができる。第２の反射部１８が鏡面反射構造を有する場合、この第２の反射部１８は、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’の反射角と異なる反射角を有する第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’’（直接反射光）を受光部１６に反射させないこともできる。このような場合、生体情報検出器の検出精度はさらに向上する。なお、図６に示されるように、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’は、被検査体の内部にある被検出部位Ｏが起点となるので、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’の反射角（被検査体の表面ＳＡに垂直な直線を基準にした反射角）は、概して小さい。一方、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’’は、被検査体の表面ＳＡが起点となるので、第１の光Ｒ１の反射光Ｒ１’’の反射角は、概して大きい。

ところで、特許文献１の図１６は、反射部１３１を開示し、特許文献１の段落［００４６］、［００５９］、［００７７］によれば、反射部１３１は、拡散反射構造を有し、反射率を向上させることによって受光部１２の効率を高める。しかしながら、本出願時において、当業者は、特許文献１の反射部１３１では、直接反射光（広義には、ノイズ）も受光部１２に反射させてしまうことを認識していない。言い換えれば、本発明者らは、直接反射光に起因するノイズ成分を受光信号から低減させることによって受光部の効率を高めることを認識した。言い換えれば、本発明者らは、第２の反射部１８が鏡面反射構造を有する場合、生体情報検出器の検出精度がさらに向上することを認識した。

図７は、図６の第２の反射部１８の設定位置と受光部１６での受光量との関係図である。図７に示されるように、受光部１６の受光面と球面を規定する円弧の中心Ｃとの距離Δｈが大きくなるにつれて、被検査体の表面ＳＡでの直接反射光（広義には、例えば反射光Ｒ１’’に対応するノイズ）は減少する一方、被検出部位Ｏでの反射光（広義には、例えば反射光Ｒ１’に対応する生体情報）は増加して減少する。そこで、Δｈの位置を最適化することができる。第２の反射部１８の反射面が放物面である場合、受光部１６の受光面と放物面を規定する放物線の焦点Ｆとの距離も、最適化することができる。

２． 生体情報測定装置
図８（Ａ）、図８（Ｂ）は、図１等の生体情報検出器を含む生体情報測定装置の外観例である。図８（Ａ）に示されるように、例えば図１の生体情報検出器は、生体情報検出器を被検査体（ユーザー）の腕（狭義には、手首）に取り付け可能なリストバンド８０をさらに含むことができる。図８（Ａ）の例において、生体情報は、脈拍数であり、例えば「７２」が示されている。また、生体情報検出器は、腕時計に組み込まれ、時刻（例えば、午前８時１５分）が示されている。また、図８（Ｂ）に示されるように、腕時計の裏蓋に開口部が設けられ、開口部に例えば図４の保護部４９が露出する。図８（Ｂ）の例において、第２の反射部１８及び受光部１６は、腕時計に組み込まれている。図８（Ｂ）の例において、第１の反射部１２、発光部１４、リストバンド８０等は、省略されている。

図９は、生体情報測定装置の構成例を示す。生体情報測定装置は、図１等の生体情報検出器と、生体情報検出器の受光部１６において生成される受光信号から生体情報を測定する生体情報測定部とを含む。図９に示すように、生体情報検出器は、発光部１４と受光部１６と発光部１４の制御回路９１とを有することができる。生体情報検出器は、受光部１６の受光信号の増幅回路９２をさらに有することができる。また、生体情報測定部は、受光部１６の受光信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路９３と脈拍数を算出する脈拍数算出回路９４とを有することができる。生体情報測定部は、脈拍数を表示する表示部９５をさらに有することができる。

生体情報検出器は、加速度検出部９６を有することができ、生体情報測定部は、加速度検出部９６の受光信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換回路９７とデジタル信号を処理するデジタル信号処理回路９８とをさらに有することができる。生体情報測定装置の構成例は、図９によって限定されない。図９の脈拍数算出回路９４は、例えば生体情報検出器を組み込む電子機器のＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。

図９の制御回路９１は、発光部１４を駆動する。制御回路９１は、例えば、定電流回路であり、所与の電圧（例えば、６［Ｖ］）を保護抵抗を介して発光部１４に供給し、発光部１４に流れる電流を所与の値（例えば、２［ｍＡ］）に保つ。なお、制御回路９１は、消費電流を低減するために、発光部１４を間欠的に（例えば、１２８［Ｈｚ］で）駆動することができる。制御回路９１は、例えばマザーボードに形成され、制御回路９１と発光部１４との配線は、例えば、図４の基板４１に形成される。

図９の増幅回路９２は、受光部１６において生成される受光信号（電流）から直流成分を除去し、交流成分だけを抽出し、その交流成分を増幅して、交流信号を生成することができる。増幅回路９２は、例えばハイパスフィルターで所与の周波数以下の直流成分を除去し、例えばオペアンプで交流成分をバッファーする。なお、受光信号は、脈動成分及び体動成分を含む。増幅回路９２又は制御回路９１は、受光部１６を例えば逆バイアスで動作させるための電源電圧を受光部１６に供給することができる。発光部１４が間欠的に駆動される場合、受光部１６の電源も間欠的に供給され、また交流成分も間欠的に増幅される。増幅回路９２は、例えばマザーボードに形成され、増幅回路９２と受光部１６との配線は、例えば、図４の基板４１に形成される。また、増幅回路９２は、ハイパスフィルターの前段で受光信号を増幅する増幅器を有してもよい。増幅回路９２が増幅器を有する場合、増幅器は、例えば、図４の基板４１に形成される。

図９のＡ／Ｄ変換回路９３は、増幅回路９２において生成される交流信号をデジタル信号（第１のデジタル信号）に変換する。図９の加速度検出部９６は、例えば３軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の重力加速度を検出して、加速度信号を生成する。体（腕）の動き、従って生体情報測定装置の動きは、加速度信号に反映される。図９のＡ／Ｄ変換回路９７は、加速度検出部９６において生成される加速度信号をデジタル信号（第２のデジタル信号）に変換する。

図９のデジタル信号処理回路９８は、第２のデジタル信号を用いて、第１のデジタル信号の体動成分を除去し又は低減させる。デジタル信号処理回路９８は、例えば、ＦＩＲフィルター等の適応フィルターで構成することができる。デジタル信号処理回路９８は、第１のデジタル信号及び第２のデジタル信号を適応フィルターに入力し、ノイズが除去又は低減されたフィルター出力信号を生成する。

図９の脈拍数算出回路９４は、フィルター出力信号を例えば高速フーリエ変換（広義には、拡散フーリエ変換）によって周波数解析する。脈拍数算出回路９４は、周波数解析の結果に基づき脈動成分を表す周波数を特定し、脈拍数を算出する。

なお、上記のように本実施形態について詳細に説明したが、本発明の新規事項及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、より広義又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。

１２ 第１の反射部、 １２−１ 支持部、 １２−２ 内壁面（第１の反射面）、
１２−３ 頂面（第２の反射面）、 １２−４ 鏡面部、 １４ 発光部、
１４Ａ 第１の発光面、１４Ｂ 第２の発光面、 １６ 受光部、
１８ 第２の反射部、 ４１ 基板、 ４９ 保護部、 ８０ リストバンド、
９１ 制御回路、 ９２ 増幅回路、 ９３，９７ Ａ／Ｄ変換回路、
９４ 脈拍数算出回路、９５ 表示部、 ９６ 加速度検出部、
９８ デジタル信号処理回路、 Ｃ 球面を規定する円弧の中心、
Ｆ 放物面を規定する放物線の焦点、 Ｏ 被検出部位、 Ｒ１ 第１の光、
Ｒ２ 第２の光、 Ｒ１’，Ｒ２’ 反射光（有効光）、
Ｒ１’’ 直接反射光（無効光）、 ＳＡ 被検査体の表面、
Ｗ１ 第１の反射部の長さの最大値、 Ｗ２ 受光部の長さの最大値、
Δｈ 距離、 Δｈ０，Δｈ１ 高さ、 Δｈ２，Δｈ２’ 隙間

Claims (8)

1. 被検査体の被検出部位に向かう第１の光及び前記被検出部位とは異なる方向に向かう第
   ２の光を発する発光部と、
   前記第２の光を反射させて前記被検出部位に導く第１の反射部と、
   前記第１の光及び前記第２の光が前記被検出部位にて反射された、生体情報を有する光
   を受ける受光部と、
   第１の面及び前記第１の面と対向する第２の面を有する基板と、
   を含み、
   前記第１の面に前記受光部が配置され、
   前記第２の面に前記第１の反射部が配置され、
   断面視において、前記第１の面に平行な方向における前記第１の反射部の長さの最大値
   をＷ１とし、前記第１の面に平行な方向における前記受光部の長さの最大値をＷ２とする
   と、Ｗ１≦Ｗ２の関係式を満たすことを特徴とする生体情報検出器。
2. 請求項１において、
   前記発光部は、
   前記被検出部位と対向し、前記第１の光を発する第１の発光面と、
   前記第１の発光面の側面であって、前記第２の光を発する第２の発光面と、
   を有し、
   前記第１の反射部は、前記第２の発光面を囲む壁部を有し、
   前記壁部は、前記第２の光を前記被検出部位に向けて反射させる第１の反射面を有する
   ことを特徴とする生体情報検出器。
3. 請求項２において、
   前記壁部は、前記被検査体の表面にて反射された生体情報を有しない光を反射させるこ
   とによって、前記生体情報を有しない光が前記受光部に入射することを抑制する第２の反
   射面をさらに有することを特徴とする生体情報検出器。
4. 請求項１乃至３の何れかにおいて、
   前記第１の反射部は、前記発光部よりも前記被検出部位に向けて突出していることを特
   徴とする生体情報検出器。
5. 請求項１乃至４の何れかにおいて、
   前記被検出部位からの前記生体情報を有する光を反射させて前記受光部に導く第２の反
   射部をさらに含み、
   前記第２の反射部の反射面は、球面又は放物面であり、
   前記球面を規定する円弧の中心は、前記被検査体の内部にあること又は前記放物面を規
   定する放物線の焦点は、前記受光部の受光面を基準として前記被検査体の側にあることを
   特徴とする生体情報検出器。
6. 請求項１乃至５の何れかにおいて、
   前記生体情報検出器を前記被検査体の腕に取り付け可能なリストバンドを
   さらに含むことを特徴とする生体情報検出器。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の生体情報検出器と、
   前記受光部において生成される受光信号から前記生体情報を測定する生体情報測定部と
   、を含むことを特徴とする生体情報測定装置。
8. 請求項７において、前記生体情報は脈拍数であることを特徴とする生体情報測定装置。

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