JPWO2006132221A1 - 生体情報計測センサ - Google Patents

Abstract

生体情報計測センサ（１０）は、生体からの光を受光する受光素子（２０）に設けられた受光領域（２１，２２）と、上記光が入射する入口側開口部（１４ａ）および上記光が出射する出口側開口部（１４ｂ）を含み、受光領域（２１，２２）に対応して設けられて上記光を受光領域（２１，２２）に導く導波路（１５）とを備える。導波路（１５）は、入口側開口部（１４ａ）寄りに位置しかつ入口側開口部（１４ａ）から出口側開口部（１４ｂ）側に向かうにつれてその開口面積が徐々に大きくなるように形成された前方側導波路（１５ａ）と、出口側開口部（１４ｂ）寄りに位置しかつ入口側開口部（１４ａ）側から出口側開口部（１４ｂ）に向か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た後方側導波路（１５ｂ）とを含む。このように構成することにより、生体からの光を効率よく受光することができる生体情報計測センサとすることができる。

Description

本発明は、生体情報を生体から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。

医療分野においては、生体情報を計測することが頻繁に行なわれている。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、オキシヘモグロビン、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。

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いる。

このように、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計測する非侵襲的計測方法においては、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。

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、生体か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）や特表２００１−５０３９９９号公報（特許文献２）等がある。
特開２００３−７０７５１号公報 特表２００１−５０３９９９号公報

上述の生体情報計測センサにおいてより精度よく生体情報を計測するためには、受光手段による受光効率を向上させることが必要である。特に、別途光源を有さず、生体から発せられる放射光のみを捉えて生体情報を計測する場合には、生体から放射される放射光が非常に微弱であるため、受光効率の向上が必要不可欠である。

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、その目的とするところは、生体からの光を効率よく受光することができる生体情報計測センサを提供することにより、高精度に生体情報を計測することを可能にすることにある。

本発明に基づく生体情報計測センサは、生体情報を生体から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を備える。上記受光領域は、生体からの光を受光する受光手段に設けられる。上記導波路は、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。上記導波路は、上記入口側開口部寄りに位置しかつ上記入口側開口部側から上記出口側開口部側に向かうにつれてその開口面積が徐々に大きくなるように形成された第１の領域と、上記出口側開口部寄りに位置しかつ上記入口側開口部側から上記出口側開口部側に向か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た第２の領域とを含む。

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。

このように構成することにより、導波路の第１の領域においては、入口側開口部の開口面に対して斜めに入射した光をその壁面で反射することによってより導波路の延在方向に平行な方向に進む光に変換することができ、また導波路の第２の領域においては、その開口面積が徐々に絞らるように構成されているため、その形状に沿って第２の領域を通過する光の単位面積当たりの光量を増加させることができる。したがって、受光領域に対してより垂直に入射する光の光量を増大させることができるようになり、受光領域における受光効率の向上が図られ、精度よく生体情報を計測することができるようになる。

また、導波路の第２の領域においては、徐々に開口面積が小さくなるように構成されているため、導波路の第２の領域に入射した光を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て集光することができるようになり、反射時における光の吸収や散乱が防止され、より高い受光効率を実現することができる。

さらには、導波路の入口側開口部寄りの形状を先細の形状にすることができるため、これに応じて導波路を形成する部材の先端の形状を先細とすることができる。したがって、周りの障害物に接触することなく導波路を形成する部材の先端を被検出部位に近付けることができるようになり、結果として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、被検出部位からの光を効率的に導波路に導入することができるようになり、結果として受光領域における受光効率が向上し、生体情報を精度よく計測することができるようになる。

上記本発明に基づく生体情報計測センサにあっては、上記導波路が筒状の導波路形成部材の内周面によって構成されていることが好ましく、その場合に、上記導波路の上記第１の領域における内周面と上記導波路形成部材の中心軸とが成す角が、上記導波路の上記第２の領域における内周面と上記導波路形成部材の中心軸とが成す角よりも大きいことが好ましい。

ここで、導波路形成部材の内周面と導波路形成部材の中心軸とが成す角とは、これら内周面と中心軸とが成す角のうちの狭角側の角度を指している。

導波路の第１の領域においてより多くの光をより平行光に近い状態に変換するためには、導波路を形成する導波路形成部材の内周面を中心軸に対してより急峻にすることが必要である。また、より平行光に近い状態に変換された光の平行度を損なわずに導波路の第２の領域においてこれら光を集光するためには、導波路を形成する導波路形成部材の内周面がなだらかであることが必要である。したがって、これらの条件を満たす一例として上述の如くの構成とすることにより、大幅な受光効率の向上が見込まれる。

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いることが好ましい。

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、より高い受光効率を実現することができる。

本発明によれば、生体からの光を効率よく受光することができる生体情報計測センサを提供することが可能となり、より精度よく生体情報を計測することが可能になる。

本発明の実施の形態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１に示す生体情報計測センサの模式断面図である。 図１および図２に示す生体情報計測センサに導入された光の光路を示す図である。 従来例に係る生体情報計測センサに導入された光の光路を示す図である。 図３Ａおよび図３Ｂに示す生体情報計測センサにて入射された光の受光領域に対する入射角の違いについて説明するための模式図である。 本実施の形態における導波路形成部材の内周面の傾斜状態を示す図である。 本実施の形態における生体情報計測センサの変形例を示す模式断面図である。 本実施の形態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る。 本実施の形態における生体情報計測センサの導波路形成部材の他の変形例を示す図である。 本実施の形態における生体情報計測センサの導波路形成部材のさらに他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

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、１３ａ 防塵窓、１４ 導波路形成部材、１４Ａ，１４Ｂ 部材、１４ａ 入口側開口部、１４ｂ 出口側開口部、１４ｃ 内周面、１４ｃ１ 入口側内周面、１４ｃ２ 出口側内周面、１５ 導波路、１５ａ 前方側導波路、１５ｂ 後方側導波路、２０ 受光素子、２１，２２ 受光領域、２３，２４ フィルタ、３０ 鼓膜（被検出部位）４０ａ，４０ｂ 入射光、Ａ１ 第１の領域、Ａ２ 第２の領域。

以下、本発明の一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。

図１は、本発明の実施の形態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、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ついて説明する。

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に対峙させ、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グルコース濃度の計測が行なわれる。

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および受光手段としての受光素子２０によって主に構成されている。

上述の保護筐体１２は、前面開口の筒状の部材からなる。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いる。

図２に示すように、導波路形成部材１４は、内部に導波路１５を有しており、導波路１５は、導波路形成部材１４の内周面１４ｃによって規定されている。導波路形成部材１４は、たとえば樹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１４ｃ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が、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。

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に対峙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２０が配置されている。導波路１５は、前面に鼓膜３０から放射された放射光が入射する入口側開口部１４ａが設けられており、背面に導波路１５を通過した上記放射光が出射する出口側開口部１４ｂが設けられている。

導波路１５は、入口側開口部１４ａ寄りに位置する前方側導波路１５ａと、出口側開口部１４ｂ寄りに位置する後方側導波路１５ｂとを含んでいる。ここで、前方側導波路１５ａは、導波路１５の第１の領域Ａ１に相当する部分であり、後方側導波路１５ｂは、導波路１５の第２の領域Ａ２に相当する部分である。導波路１５の第１の領域Ａ１においては、入口側開口部１４ａから出口側開口部１４ｂ側に向かうにつれて導波路１５の開口面積が徐々に大きくなるように、導波路形成部材１４の入口側内周面１４ｃ１が傾斜状に形成されている。一方、導波路１５の第２の領域Ａ２においては、入口側開口部１４ａ側から出口側開口部１４ｂに向かうにつれて導波路１５の開口面積が徐々に小さくなるように、導波路形成部材１４の出口側内周面１４ｃ２が傾斜状に形成されている。

導波路形成部材１４の後方に配置された受光素子２０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２０の主表面には、２つの受光領域２１，２２が設けられている。これら受光領域２１，２２は、生体からの光を受光する領域である。なお、受光素子２０としては、たとえば２つのフォトダイオードが単一の半導体基板に作り込まれたものを使用したり、１つのフォトダイオードが単一の半導体基板に作り込まれたものを２つ使用したりすることができる。

受光領域２１，２２の表面には、フィルタ２３，２４がそれぞれ貼り付けられている。フィルタ２３，２４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分光手段である。本実施の形態においては、フィルタ２３として血中グルコース濃度に依存する波長９μｍ〜１０μｍの中赤外線を透過するものを使用し、フィルタ２４として血中グルコース濃度に依存しない波長８μｍ〜９μｍ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、これらフィルタ２３，２４を介して受光素子２０の受光領域２１，２２に面している。なお、本実施の形態においては、分光手段としてフィルタを用いた場合を例示しているが、この他にも回折格子やプリズム等を利用することもできる。

以上のような構成とすることにより、鼓膜から放射されて導波路１５に入射した放射光が導波路１５内にて集光され、フィルタ２３，２４に照射される。フィルタ２３，２４に照射された放射光は、フィルタ２３，２４において２つの帯域の波長の中赤外線に分光され、それぞれの帯域の波長に分光された中赤外線のみが受光素子２０の受光領域２１，２２のそれぞれに入射することになる。そして、受光素子２０にて受光された光が光電変換されて出力され、血糖計本体においてこの出力信号に基づいてスペクトルが検出され、血中グルコース濃度の決定が行なわれる。

図３Ａは、図１および図２に示す生体情報計測センサに導入された光の光路を示す図であり、図３Ｂは、比較のための従来例に係る生体情報計測センサに導入された光の光路を示す図である。また、図４は、図３Ａおよび図３Ｂに示す生体情報計測センサにて入射された光の受光領域に対する入射角の違いについて説明するための模式図である。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とすることによって得られる効果である受光効率の向上について説明する。

図３Ａ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においては、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａの開口面に所定の角度をもって斜め方向から入射した放射光４０ａが、前方側導波路１５ａを規定する導波路形成部材１４の入口側内周面１４ｃ１に入射し、この入口側内周面１４ｃ１において反射される。上述のように、導波路形成部材１４の入口側内周面１４ｃ１は所定の傾斜形状を有しているため、入口側内周面１４ｃ１にて反射した放射光４０ａは、より導波路１５の延在方向（すなわち導波路形成部材１４の中心軸の延在方向）に平行な方向に進む光に変換されることになる。したがって、この前方側導波路１５ａの存在により、後方側導波路１５ｂに導入された放射光は、より平行光に近い状態に調整されることになる。

そして、後方側導波路１５ｂに入射した放射光は、後方側導波路１５ｂを規定する導波路形成部材１４の出口側内周面１４ｃ２の形状に沿って集光され、出口側開口部１４ｂを介して受光素子２０の受光領域２１，２２へと入射される。なお、ここで、後方側導波路１５ｂは、入口側開口部１４ａ側から出口側開口部１４ｂに向かうにつれてその開口面積が徐々に減じるように形成されているため、後方側導波路１５ｂに入射した放射光は、出口側内周面１４ｃ２にて必要最小限の回数だけ反射されることになる。したがって、反射時における放射光の吸収や散乱が防止され、出口側開口部１４ｂから出射される放射光の光量の減少が防止されている。

一方、図３Ｂに示すように、導波路形成部材１４をストレートなパイプ形状とした従来例に係る生体情報計測センサにおいては、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａの開口面に所定の角度をもって斜め方向から入射した放射光４０ｂが、導波路１５ａを規定する導波路形成部材１４の内周面１４ｃによって繰り返し反射され、より導波路１５の延在方向に平行な方向に進む光に変換されることなく出口側開口部１４ｂを通過し、そのまま受光素子２０の受光領域２１，２２へと至ることになる。この内周面１４ｃにおける繰り返しの反射により、放射光４０ｂは、内周面１４ｃによってその一部が吸収されたり散乱されたりすることになり、光量が減少した状態で受光領域２１，２２に入射されることになる。

ここで、図４に示すように、受光素子２０には、受光領域２１，２２に入射した光の受光が可能な角度範囲が存在し、一般にこれを開口角と呼んでいる。図４においては、この開口角を角θで表わしている。この開口角は、受光領域２１，２２の受光面の法線からの傾きを示す角であり、入射光とこの法線とが成す角が所定角度以上となった場合には（すなわち、受光面に対して開口角よりもより大きい角度で入射する入射光については）、その入射光の受光ができなくなる臨界角である。

上述のように、本実施の形態における生体情報計測センサ１０においては、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａの開口面に斜めに入射した放射光４０ａについても、前方側導波路１５ａを規定する入口側内周面１４ｃ１においてこれを反射させることにより、より導波路１５の延在方向に平行な方向に進む光に変換している。したがって、変換後の放射光は、より受光領域２１，２２の受光面の法線に平行となるように近付いた状態で受光領域２１，２２に入射することになる。これに対し、従来例に係る生体情報計測センサにおいては、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａの開口面に斜めに入射した放射光４０ｂは、受光領域２１，２２の受光面の法線と同じ角度を維持したまま受光領域２１，２２に入射することとなる。

したがって、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａの開口面に対して同じだけ角度をもって斜めに入射した放射光４０ａ，４０ｂは、図４に示すように、受光領域２１，２２の受光面に異なる角度をもって入射することになる。その場合の放射光４０ａ，４０ｂと受光領域２１，２２の受光面の法線とが成す角をそれぞれα１，α２とした場合、これらの角と開口角との関係が、α１＜θ＜α２となる場合が存在することになる。したがって、従来例に係る生体情報計測センサによっては受光されない放射光が、本実施の形態における生体情報計測センサ１０によっては受光されるという状況が生じ、本実施の形態における生体情報計測センサ１０が従来例に係る生体情報計測センサに比べて受光効率の面で大幅に向上することが分かる。

以上において説明したように、本実施の形態における生体情報計測センサ１０とすることにより、前方側導波路１５ａにおいては、入口側開口部１４ａの開口面に対して斜めに入射した放射光を入口側内周面１４ｃ１にて反射させることによってより導波路１５の延在方向に平行な方向に進む光に変換することができ、また後方側導波路１５ｂにおいては、その開口面積が徐々に絞らるように構成されているため、その形状に沿って後方側導波路１５ｂを通過する放射光の単位面積当たりの光量を増加させることができる。したがって、受光領域２１，２２に対してより垂直に入射する光の光量を増大させることができるようになり、受光領域２１，２２における受光効率の向上が図られ、精度よく生体情報を計測することができる。

また、後方側導波路１５ｂにおいては、その開口面積が徐々に小さくなるように構成されているため、後方側導波路１５ｂに入射した放射光を後方側導波路１５ｂの出口側内周面１４ｃ２にて反射させる回数を必要最小限に抑えた上で出口側開口部１４ｂにて集光することができるようになる。そのため、反射時における光の吸収や散乱が防止され、より高い受光効率を実現する。

図５は、本実施の形態における導波路形成部材の内周面の傾斜状態を示す図である。前方側導波路１５ａにおいてより多くの放射光をより平行光に近い状態に変換するためには、前方側導波路１５ａを規定する入口側内周面１４ｃ１を導波路形成部材１４の中心軸に対してより急峻にすることが必要である。また、前方側導波路１５ａにおいてより平行光に近い状態に変換された光の平行度を損なわずに後方側導波路１５ｂにおいてこれら放射光を集光するためには、後方側導波路１５ｂを規定する出口側内周面１４ｃ２が導波路形成部材１４の中心軸に対してなだらかであることが必要である。

これを満足するための１つの条件として、前方側導波路１５ａを規定する入口側内周面１４ｃ１と導波路形成部材１４の中心軸とが成す角が、後方側導波路１５ｂを規定する出口側内周面１４ｃ２と導波路形成部材１４の中心軸とが成す角よりも大きくなるように構成することが考えられる。ここで、入口側および出口側内周面１４ｃ１，１４ｃ２と導波路形成部材１４の中心軸とが成す角とは、これら入口側および出口側内周面１４ｃ１，１４ｃ２と導波路形成部材１４の中心軸とが成す角のうちの狭角側の角度を指している。

このような条件を満たすことにより、前方側導波路１５ａにおいてより多くの放射光をより平行光に近い状態に変換することができ、また、前方側導波路１５ａにおいてより平行光に近い状態に変換された光の平行度を損なわずに後方側導波路１５ｂにおいてこれら放射光を集光することができるため、大幅な受光効率の向上が見込まれる。

図６は、本実施の形態における生体情報計測センサの変形例を示す模式断面図である。本変形例に係る生体情報計測センサにあっては、前方側導波路１５ａの形状に応じて、導波路形成部材の先端の形状を先細形状としたものである。そして、さらにこの先細形状の導波路形成部材１４に合わせて血糖計のプローブ部１１の先端形状を先細形状にしている。

このように構成することにより、図２に示す生体情報計測センサを含む血糖計に比べ、図６において破線Ｂで示す分だけプローブ部１１の先端形状を狭小化することができるため、プローブ部１１を耳孔に挿入する際に、より耳孔の深遠部にまでプローブ部１１の先端面を挿入することができるようになる。そのため、導波路形成部材１４の入口側開口部１４ａを被検出部位である鼓膜３０により近付けることができるようになり、結果として鼓膜３０から発せられる放射光を効率的に導波路１５に導入することができるようになる。したがって、受光領域２１，２２における受光効率が向上し、生体情報を精度よく計測することができる。

以上においては、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、ヘモグロビン、オキシヘモグロビン、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。

計測対象が異なる場合には、生体情報計測センサの構成も種々変更する必要がある。また、計測対象が上記のグルコースである場合にも、生体情報計測センサの構成を種々変更することが可能である。以下においては、それらの一例について説明する。

図７ないし図９は、本実施の形態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る。なお、図９において、（ａ）は導波路形成部材の側面図であり、（ｂ）は導波路形成部材の入口側端面の形状を示す図であり、（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。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導波路形成部材の変形例について説明する。

図７に示す変形例は、導波路形成部材１４を中心軸の延在方向に２つの部材１４Ａ，１４Ｂに分割して構成し、これら部材１４Ａ，１４Ｂを接着等によって組合わせることによって一体化した場合のものである。部材１４Ａには前方側導波路１５ａが設けられ、部材１４Ｂには後方側導波路１５ｂが設けられる。

このように、内部に導波路が形成された複数部材を相互に組合わせて一体化して導波路形成部材を形成した場合にも、上述の本実施の形態における効果と同様の効果が得られる。このように複数部材を相互に組合わせて一体化して形成した場合の利点としては、導波路形成部材を金属の切削や樹脂の成型にて製作する場合にこれら加工によっては形状が出し難い場合が想定されるが、その場合にも本構成の採用で製作が容易化することが挙げられる。

図８に示す変形例は、導波路形成部材１４に２つの導波路１５を形成した場合のものである。これら２つの導波路１５は、図示しない受光素子に設けられた２つの受光領域に対応して設けられたものであり、導波路形成部材１４の前面に設けられた入口側開口部１４ａから導波路１５に入射したそれぞれの放射光は、それぞれの導波路１５内を通過して導波路形成部材１４の背面に設けられたそれぞれの出口側開口部１４ｂにおいて集光されて出射し、図示しない受光素子の２つの受光領域にそれぞれ照射されて受光される。

このように構成することにより、導波路形成部材１４の出口側開口部１４ｂのそれぞれの形状を受光領域の形状にそれぞれ合わせることができるため、導波路１５内に導入された放射光をロスすることなく受光素子にて光電変換させることが可能になる。したがって、より高精度に生体情報を計測することが可能になる。

図９に示す変形例は、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た場合のものである。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、導波路の入口側開口部と出口側開口部の開口形状を異形にした場合には、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。

以上において説明した実施の形態においては、生体の被測定部位から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。

また、以上において説明した実施の形態およびその変形例においては、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く、生体の様々な部位とすることが可能である。

このように、今回開示した上記実施の形態およびその変形例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 (3)

1. 生体情報を生体から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を備え、
   前記導波路は、前記入口側開口部寄りに位置し、かつ前記入口側開口部側から前記出口側開口部側に向かうにつれてその開口面積が徐々に大きくなるように形成された第１の領域と、前記出口側開口部寄りに位置し、かつ前記入口側開口部側から前記出口側開口部側に向か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た第２の領域とを含む、生体情報計測センサ。
2. 前記導波路は、筒状の導波路形成部材の内周面によって構成され、
   前記導波路の前記第１の領域における内周面と前記導波路形成部材の中心軸とが成す角が、前記導波路の前記第２の領域における内周面と前記導波路形成部材の中心軸とが成す角よりも大きい、請求項１に記載の生体情報計測センサ。
3. 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。

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