光学式生体測定装置
【課題】薄型化が可能な構成を有する光学式生体測定装置を提供する。
【解決手段】生体の内部に入射させる光を出射する発光面ＬＥＳ１を有する光源部ＬＳ１、生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の外部に出射する光を受光する受光面ＬＲＳ１を有し、受光面ＬＲＳ１は、発光面ＬＥＳ１と平行する平面に沿う方向を向く受光部ＬＲ１と、光源部が出射する光の進行方向を変化させて光を生体の表面から生体の内部に入射させ、或いは光源部が出射し、生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて光を受光面ＬＥＳ１に導く導光部材ＩＳ１とを有する。
【解決手段】生体の内部に入射させる光を出射する発光面ＬＥＳ１を有する光源部ＬＳ１、生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の外部に出射する光を受光する受光面ＬＲＳ１を有し、受光面ＬＲＳ１は、発光面ＬＥＳ１と平行する平面に沿う方向を向く受光部ＬＲ１と、光源部が出射する光の進行方向を変化させて光を生体の表面から生体の内部に入射させ、或いは光源部が出射し、生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて光を受光面ＬＥＳ１に導く導光部材ＩＳ１とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学式生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体を照明する光源部と、光源部から生体内部を伝播し生体表面から出射した光を受光する受光部と、生体表面を成形する成形部と、受光部が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等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３７１９５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ１９８９／００８４２８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１０５７５号公報
【特許文献４】特開２００３−２１０４６５号公報
【特許文献５】国際公開Ｗ０２００４／１１０２７３号公報
【特許文献６】特開平８−１５１４２号公報
【特許文献７】特開２００９−２３３２８５号公報
【特許文献８】特開２００５−２５９３６１号公報
【特許文献９】特開２００６−１８４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄型化が可能な構成を有する光学式生体測定装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光学式生体測定装置は、生体の表面から生体の内部に入射させる光を出射する発光面を有する光源部を有する。光学式生体測定装置は更に、光源部の発光面が出射し、生体の表面から生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の表面から生体の外部に出射する光を受光する受光面を有する受光部を有する。又、受光部の受光面は、光源部の発光面と平行する平面に沿う方向を向き、受光部は受光面が受光する受光量に応じた値を有する信号を出力する。光学式生体測定装置は更に、光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて光を生体の表面から生体の内部に入射させる導光部材を有する。或いは導光部材は、光源部の発光面が出射し、生体の表面から生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の表面から生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて光を受光部の受光面に導く。尚、このように生体内を伝播する光を以下、伝播光と称する。
【発明の効果】
【０００６】
受光部の受光面が光源部の発光面に平行な方向を向くようにすることにより、光源部の発光面或いは受光部の受光面を生体の表面の延在方向に向ける配置が可能になる。その結果、光源部の発光面に直交する長さが発光面に平行する長さよりも大きい場合、或いは受光部の受光面に直交する長さが受光面に平行する長さよりも大きい場合、光学的生体測定装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】参考例の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図である。
【図２】本発明の実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図である。
【図３】本発明の実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図４Ｃ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す底面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図４Ｄ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部の導光板の機能について説明する側面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図５】本発明の実施例３の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施例４の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図７】本発明の実施例５の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部の機能について説明する側面図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例６の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例及び機能について説明する側面図である。
【図９】本発明の各実施例の光学式生体測定装置のセンサ部の機能について説明する図である。
【図１０Ａ】本発明の各実施例の光学式生体測定装置の全体の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示される皮下脂肪厚算出部の機能について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施例につき詳細に説明する。
【０００９】
以下に説明する本発明の各実施例による光学式生体測定装置は、生体（例えば人間の身体に含まれる腹部、腕部、脚部等）に関する情報（例えば皮下脂肪の厚さ）を測定する装置である。すなわち本発明の各実施例による光学式生体測定装置の一例は、光を用いて脂肪厚を求める脂肪厚測定装置である。上記光学式生体測定装置は、生体に光を入射させ、上記生体内の例えば脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層の表面で吸収によって差し引かれ上記生体から戻ってくる光の光量に基づいて上記生体に関する情報を得る装置である。尚、上記生体内の例えば脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層の表面で吸収によって差し引かれて上記生体から戻ってくる光を「戻り光」と称する場合がある。
【００１０】
尚、測定する生体に関する情報は、皮下脂肪の厚さ以外に、上記生体に含まれる特定の物質の量（例えば水分量）であってもよい。ここで、生体内の物質によって、特定の波長の光が吸収される量が異なる。又、特定の物質によって吸収される光の量は、使用する光の波長によって異なる。例えば波長６５０ｎｍ以下の可視光はヘモグロビンによって多く吸収され、波長１１００ｎｍ以上の光は水によって多く吸収される。又、メラニンは広い帯域で安定して吸収する。すなわち、生体内の物質により、各波長の光に対する吸光特性（伝播光の減衰量）が異なる。この性質を利用し、異なる複数の波長の光を生体に入射させ、夫々の波長の光を入射させた場合の生体からの戻り光の光量を測定し、測定結果を分析する。このようにして生体内の特定の物質の量を測定することができる。
【００１１】
本発明の各実施例による光学式生体測定装置を皮下脂肪の厚さを測定する用途に使用する場合、使用する光の波長として、例えば８１０ｎｍを使用することができる。上記の如く波長６５０ｎｍ以下の可視光はヘモグロビンによって多く吸収され、波長１１００ｎｍ以上の光は水によって多く吸収される。これに対し、この中間の６５０〜１１００ｎｍの光は生体組織内での透過率が高く、生体組織を傷つけることなく深部に到達することができることから「光の窓」と呼ばれている。又、波長９７５ｎｍの光は水分による吸収が高いため、波長９７５ｎｍ以上の波長は避けることが望ましい。したがって上記の如く、本発明の各実施例による光学式生体測定装置を皮下脂肪の厚さを測定する用途に使用する場合、使用する光の波長として、例えば８１０ｎｍを使用することができる。尚、８１０ｎｍを含む７００〜１５００ｎｍ程度の波長の光は近赤外光と称されることがある。
【００１２】
図１，図２とともに、実施例１の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係について説明する。ここで光源部は生体に対し入射させる光を発光する装置であり、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。受光部は光源部が発光し、上記生体に入射され、生体の内部を伝播した後に生体から出射する光を受光し、受光量に応じた信号を出力する装置であり、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。
【００１３】
図１は参考例の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係を示す図である。図１の例では、光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とが、夫々発光面ＬＥＳ１、受光面ＬＲＳ１を図中、下方向に向けて配置される。尚、図１の例の場合、光学式生体測定装置は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１及び受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１を、夫々、測定対象である生体の表面（図示を省略）に接触させて使用される。すなわち図１の例では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から出射された光が生体の表面から生体の内部に入射される。入射された光のうち、生体内の例えば脂肪層で散乱し、或いは筋肉層で反射されて生体の表面から生体の外部に出射された戻り光が受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される。ここで光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ1１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ1２であり、Ｌ1１＞Ｌ1２とする。
【００１４】
図２は本発明の実施例１の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係を示す図である。図２の実施例１では、光源部ＬＳ１は発光面ＬＥＳ１を図中、右方向に向け、受光部ＬＲ１は受光面ＬＲＳ１を図中、下方向に向けて配置される。すなわち図２の実施例１では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１と直交するように光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とを配置する。尚、図２の実施例１の光学式生体測定装置は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１を測定対象である生体の表面（図示を省略）の延在方向に向け、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１を上記生体の表面に接触させて使用される。すなわち図２の実施例１では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から出射された光は、後述する導光部材によって進行方向が図中、下方向に変化されて生体の表面に入射される。入射された光のうち、生体内の例えば脂肪層で散乱し、或いは筋肉層で吸収され差し引かれた光、戻り光が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される。ここでも光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ１１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ１２であり、Ｌ１１＞Ｌ１２とする。
【００１５】
図２の実施例１の光学式生体測定装置によれば、上記の如く、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１を、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１と直交するように光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とを配置する。ここで上記の如く、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ１１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ１２であり、Ｌ１１＞Ｌ１２である。図１の参考例の配置の場合には光源部ＬＳ１の高さはＬ１１であるのに対し、図２の実施例１の配置の場合には光源部ＬＳ１の高さはＬ１２である。上記の如くＬ１１＞Ｌ１２であるため、図２の実施例１の配置の方が、光源部ＬＳ１の高さを低くすることができ、光学的生体測定装置において、光源部ＬＳ１の部分の高さを低減し得る。
【００１６】
図３は上記した実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【００１７】
図３中、実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部ＬＳ１は、上記の如くＬＥＤであり、例えば上記の如く、８１０ｎｍの波長の光を発光する。上記センサ部における受光部ＬＲ１は、上記の如くＰＤであり、上記８１０ｎｍの波長の光を受光し、受光量に応じた電圧（出力信号）を出力する。
【００１８】
又、上記センサ部における導光部材ＩＳ１の材質は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が発光（出射）した光を通過させることができる材質、例えばポリカーボネートとされる。又、導光部材ＩＳ１は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が発光（出射）した光を屈折或いは反射することにより進行方向を変化させ、図３中、下方向に出射する機能を有する。
【００１９】
ここで図３に示す光学式生体測定装置のセンサ部における光源部ＬＳ１，受光部ＬＲ１及び導光部材ＩＳ１は生体の表面に載置されて使用される。図３に示す如く、上記生体は、表皮及び真皮Ｌ１、脂肪層Ｌ２及び筋肉層Ｌ３を有する。図３中、表皮及び真皮Ｌ１の上部の表面が、上記生体の表面である。
【００２０】
図３中、上記の如く導光部材ＩＳ１から下方向に出射した光は生体の表面から生体の内部に入射される。生体の内部に入射された光は表皮及び真皮Ｌ１を透過して脂肪層Ｌ２に至り、脂肪層Ｌ２内で散乱し、筋肉層Ｌ３に吸収され、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部の光ＳＣ１は、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に入射され受光される。
【００２１】
ここで脂肪層Ｌ２が薄いと、生体の内部に入射された光のうち、筋肉層Ｌ３で吸収される光の比率が多くなり、その結果伝播光の減衰量が多くなり、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に受光される光量が少なくなる。逆に、脂肪層Ｌ２が厚いと、生体の内部に入射された光のうち、筋肉層Ｌ３で吸収される光の比率が少なくなり、その結果、その結果伝播光の減衰量が少なくなり、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に受光される光量が多くなる。したがって脂肪層Ｌ２の厚さが大きいほど受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される受光量が多くなり（後述する図１０Ｂ参照）、この性質を利用して生体の脂肪層Ｌ２の厚さを測定することができる。
【００２２】
又、図３中、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から導光部材ＩＳ１に入射された光のうち、光Ｂ１の進行方向は、入射時は図示の如く斜め右上方向である。光Ｂ１は導光部材ＩＳ１へ入射後、導光部材ＩＳ１が有する屈折面ＲＲ１で屈折されて進行方向がほぼ水平右方向に変化し、次に導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ１で反射されて図３中、進行方向が下方向に変化し、出射位置Ｉ１から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される。
【００２３】
同様に、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から導光部材ＩＳ１に入射された光のうち、光Ｂ２の進行方向は、入射時は図示の如く斜め右下方向である。光Ｂ２は導光部材ＩＳ１へ入射後、導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ０で反射されて斜め右上方向に進行方向が変化し、その後導光部材ＩＳ１が有する屈折面ＲＲ２で屈折されて進行方向がほぼ水平右方向に変化する。光Ｂ２は次に導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ２で反射されて図３中、進行方向が下方向に変化し、出射位置Ｉ２から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される。
【００２４】
このように光Ｂ１及び光Ｂ２が夫々２個所の出射位置Ｉ１，Ｉ２から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射されることにより、１個所の出射位置のみから生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される場合に比べ、生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される光量が多くなる。その結果、生体の内部（Ｌ１，Ｌ２）を伝播した後に受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に至り受光される光量が多くなり、脂肪層Ｌ２の厚さの差異に応じた受光部ＬＲ１からの出力信号の電圧差が大きくなる。よって実施例１による光学式生体測定装置における生体の脂肪層Ｌ２の厚さの測定感度が向上する（図９とともに後述する）。上記出射位置Ｉ１，Ｉ２は夫々擬似光源と見なすことができ、図３の場合、２個所の出射位置Ｉ１，Ｉ２に対応し、擬似光源が２個存在することになる。
【００２５】
ここで導光部材ＩＳ１に上記屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，及び反射面ＲＬ１，ＲＬ２を形成する方法について説明する。第１の方法は、図３に示す如く、導光部材ＩＳ１を形成する透明材料の表面に楔形の切り欠きを複数個設けることにより、隣接する切り欠きの間にプリズムを形成する。そして、各切り欠き（プリズム）の表面を、屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，或いは反射面ＲＬ１，ＲＬ２として使用する方法である（特許文献８の図２参照）。
【００２６】
第２の方法は、導光部材ＩＳ１を形成する透明材料にパルスレーザ光を照射或いは集光して照射することにより、透明材料の内部に屈折率が異なる領域を形成する。そして、形成された屈折率が異なる領域を、屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，或いは反射面ＲＬ１，ＲＬ２として使用する方法である（特許文献９参照）。尚、上記第１及び第２の方法は、以下に説明する各実施例において使用される導光部材の全てについて同様に適用することができる。
【００２７】
又、導光部材ＩＳ１は、例えば実施例１の光学式生体測定装置を携帯電話機内に設けるような場合、携帯電話機のイルミネーションを兼ねるようにすることができる。この場合、図３中、携帯電話機１００の内部に光学式生体測定装置の光源部ＬＳ１，受光部ＬＲ１及び導光部材ＩＳ１が設けられる。そして、光学式生体測定装置が脂肪層Ｌ２の厚さの測定等に使用されない場合、出射位置Ｉ１，Ｉ２から光Ｂ１，Ｂ２が携帯電話機１００の外部に出射されることにより、導光部材ＩＳ１がイルミネーションとして機能する。
【００２８】
又、この場合、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ１に実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ２に実装される。又、導光部材ＩＳ１は、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ３に実装される。又、導光部材ＩＳ１及び受光部ＬＲ１の図３における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００の外壁Ｗ１によって覆われる。このように光学式生体測定装置を携帯電話機に設ける場合、少なくとも携帯電話機を光学式生体測定装置として使用する場面では、携帯電話機自体を光学式生体測定装置と見なすこともできる。この点は以下に述べる各実施例においても同様である。
【００２９】
ここで、光源部ＬＳ１であるＬＥＤは、図１，図２とともに上記したように、発光面ＬＥＳ１と直交する方向に沿う長さＬ１１が、発光面ＬＥＳ１に沿う長さＬ１２より長い（Ｌ１１＞Ｌ１２）。そして実施例１の光学式生体測定装置の場合、図３に示すように、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に平行な方向（図３中、右方向）を向くように光源部ＬＳ１が配置され且つ、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１が測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する。すなわち光源部ＬＳ１の長手方向が測定対象の生体の延在方向と一致し、光学式生体測定装置を携帯電話機１００に設ける場合、同時に、携帯電話機１００の外表面の延在方向とも一致する。図３（図２）のような配置では、図１のような配置に比べ、光源部ＬＳ１の、図３中、上下方向に沿う高さが低い。その結果、実施例１の光学式生体測定装置では、センサ部中、光源部ＬＳ１及び導光部材ＩＳ１の部分を薄型化できる。光源部ＬＳ１及び導光部材ＩＳ１の部分を薄型化は、光学式生体測定装置を携帯電話機１００に設ける場合、携帯電話機１００の設計の自由度を向上させ、携帯電話機１００の薄型化に貢献する。
【００３０】
又、図３に示す実施例１の光学式生体測定装置によれば、導光部材ＩＳ２に設ける屈折面ＲＲ１，ＲＲ２、反射面ＲＬ１，ＲＬ２の位置、個数を自由に選定でき、その結果、上記擬似光源を任意の位置に任意の個数設けることができる。
【００３１】
又、図６とともに後述する実施例４のように導光部材を複数並べて相互に貼り合わせて設ける構成とすることにより、複数の導光部材に対応させて複数の光源部を狭ピッチで配置することもできる。その結果、上記の如く導光部材をイルミネーションとしても使用することが可能となる。又、上記複数の光源部の波長を相互に異ならせることにより、上記の如く生体内の物質により吸光特性が異なる性質を利用し、光学式生体測定装置に、皮下脂肪以外の生体内の物質に関する情報を同時に取得する機能を持たせることも可能である。
【００３２】
次に図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄとともに、実施例２の光学式生体測定装置について説明する。
【００３３】
実施例２の光学式生体測定装置は上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の原理を使用している。実施例２の場合も、実施例１と同様に、図４Ａ，４Ｂに示す如く、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２が、受光素子ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に平行な方向（図４Ａ，４Ｂ中、下方向）を向くように光源部ＬＳ１が配置される。しかしながら実施例１と異なり、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２が測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する。すなわち実施例２の場合、受光部ＬＲ２の長手方向が測定対象の生体の延在方向と一致し、又、光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、同時に、携帯電話機１００Ａの外表面の延在方向とも一致する。図４Ｂに示す如く、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に直交する長さＬ２１は、受光面ＬＲＳ２に沿う長さＬ２２より長い（Ｌ２１＞Ｌ２２）。その結果、図４Ａ，４Ｂのような配置とすることにより、図１のような配置に比べ、受光部ＬＲ２の、図４Ａ，４Ｂ中、上下方向に沿う高さが低い。その結果、実施例２の光学式生体測定装置では、センサ部中、受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の部分を薄型化できる。受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の部分を薄型化は、光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、携帯電話機１００Ａの設計の自由度を向上させ、携帯電話機１００Ａの薄型化に貢献する。
【００３４】
尚、実施例２の光学式生体測定装置における光源部ＬＳ２及び受光部ＬＲ２は、夫々上記した実施例１の光学式生体測定装置における光源部ＬＳ１及び受光部ＬＲ１と同様の構成を有するものとすることができる。
【００３５】
図４Ａ，４Ｂに示す実施例２の光学式生体測定装置の場合、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２から発光された光は直接、測定対象の生体へ入射され（Ｌ１→Ｌ２）、その後は実施例１の場合同様、入射された光は脂肪層Ｌ２で散乱し、筋肉層Ｌ３に吸収され、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部の光ＳＣ２が生体の表面から生体の外部に出射し、生体の表面に接している導光部材ＩＳ２の、図４Ａ中、下側の表面から導光部材ＩＳ２の内部に入射される。尚、生体から出射する光は、ほぼ生体の表皮及び真皮Ｌ１の外表面に垂直な方向（法線方向）に出射する。
【００３６】
このようにして導光部材ＩＳ２の内部に入射された伝播光のうち、出射位置Ｅ１で入射された光Ｂ１１は、図４Ａに示す如く上方向に進行した後、導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ１１で反射されてほぼ水平左方向に進行する。光Ｂ１１はその後、導光部材ＩＳ２が有する屈折面ＲＲ１１で屈折されて斜め左下方向に進行し、次に導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ０１で反射されて斜め左上方向に進行し、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。
【００３７】
同様に、導光部材ＩＳ２の内部に入射された光のうち、出射位置Ｅ２で入射された光Ｂ１２は、図４Ａに示す如く上方向に進行した後、導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ１２で反射されてほぼ水平左方向に進行する。光Ｂ１２はその後、導光部材ＩＳ２が有する屈折面ＲＲ１２で屈折されて斜め左下方向に進行し、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。
【００３８】
図４Ａに示す実施例２の光学式生体測定装置における導光部材ＩＳ２は、上述した実施例１の光学式生体測定装置における導光部材ＩＳ１と同様の材質を使用して同様の製造方法で製造することができる。又、上記導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，ＲＬ１２及び屈折面ＲＲ１１，ＲＲ１２も、上記導光部材ＩＳ１の反射面ＲＬ１，ＲＬ１及び屈折面ＲＲ２，ＲＲ２と同様の方法（上記第１或いは第２の方法）で形成することが可能である。
【００３９】
又、実施例２の光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、図４Ａ中、携帯電話機１００Ａの内部に光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２が設けられる。この場合、受光部ＬＲ２は、受光面ＬＲＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ａに実装される。同様に光源部ＬＳ２は、発光面ＬＥＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ａに実装される。又、導光部材ＩＳ２は、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ａに実装される。又、導光部材ＩＳ２及び光源部ＬＳ２の図４Ａにおける下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ａの外壁Ｗ１Ａによって覆われる。
【００４０】
図４Ｃは、図４Ａ，４Ｂとともに上述した実施例２による光学式生体測定装置のセンサ部に含まれる光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の底面図を示す。図４Ｃ中、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２から手前側に発光された光は生体（図４Ｃでは図示を省略）の内部に入射される。そして生体内の脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部が生体の表面から出射して導光部材ＩＳ２に入射される。導光部材ＩＳ２に入射された光は図４Ａとともに上述したように導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，ＲＬ１２及び屈折面ＲＲ１１，ＲＲ１２で反射及び屈折されて進行方向が変化され、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。尚、図４Ｃ中、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２は、例えば縦横２ｍｍ×２ｍｍの正方形とすることができる。又、光源部ＬＳ２の中心から受光部ＬＲ２迄の距離Ｄは、例えば２０ｍｍとすることができる。又、導光部材ＩＳ２の、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に平行な面（図４Ｃの紙面に直交する面）に沿う断面積は、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２の面積の４倍以上とすることが望ましい。
【００４１】
図４Ｄは、図４Ａ〜４Ｃとともに上述した実施例２の光学式生体測定装置が有する導光部材ＩＳ２の基本原理を説明するための図であり、説明の便宜上、上記導光部材ＩＳ２とは異なる構成を有する導光部材ＩＳＸの側面図を使用して説明する。図４Ｄ中、生体（図４Ｄでは図示を省略）内の脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層で吸収によって差し引かれた光のうちの一部が生体の表面から出射して出射位置Ｅ１Ｘ，Ｅ２Ｘにて導光部材ＩＳＸに入射される。導光部材ＩＳ２に入射された光Ｂ１Ｘ，Ｂ２Ｘは、導光部材ＩＳＸが有する反射面ＲＬ１Ｘ，ＲＬ２Ｘにより夫々反射されて進行方向が図４Ｄ中、上方向から斜め右下方向に変化され、受光部の受光面ＬＲＳＸに至り、受光される。
【００４２】
ここで光Ｂ１Ｘが反射面ＲＬ１Ｘで反射される際、反射面ＲＬ１Ｘに沿う平面Ｈ１及びその法線Ｖ１と光Ｂ１Ｘの進行方向との関係は以下の通りである。すなわち、反射面ＲＬ１Ｘに入射する光Ｂ１Ｘと平面Ｈ１とのなす角度θ２と、反射面ＲＬ１Ｘで反射された光Ｂ１Ｘと平面Ｈ１とのなす角度θ２とは等しい。法線Ｖ１と光Ｂ１Ｘとの角度についても同様である。
【００４３】
又、光Ｂ２Ｘが反射面ＲＬ２Ｘで反射される際、反射面ＲＬ２Ｘに沿う平面Ｈ２及びその法線Ｖ２と光Ｂ２Ｘの進行方向との関係は以下の通りである。すなわち、反射面ＲＬ２Ｘに入射する光Ｂ２Ｘと法線Ｖ２とのなす角度θ１と、反射面ＲＬ２Ｘで反射された光Ｂ２Ｘと法線Ｖ２とのなす角度θ１とは等しい。平面Ｈ２と光Ｂ２Ｘとの角度についても同様である。
【００４４】
次に図５とともに、実施例３の光学式生体測定装置のセンサ部に含まれる光源部、受光部及び導光部材の構成について説明する。尚、図５の実施例３の光学式生体測定装置は、図３とともに上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の構成を有し、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
図５の光学式生体測定装置（実施例３）が図３の光学式生体測定装置（実施例１）と異なる点は、遮光部材ＯＣ１が設けられる点である。図５に示すように遮光部材ＯＣ１は導光部材ＩＳ１の下側の表面、すなわち測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する表面を覆うように取り付けられる（例えば光学接着剤や光学用基材レス両面粘着テープ等の各種接着部材によって貼り付けられる）。遮光部材ＯＣ１は、光源部ＬＳ１から光Ｂ１，Ｂ２等が発光され、導光部材ＩＳ１で進行方向が変化されて測定対象の生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）に入射される際、所定の入射位置Ｉ１，Ｉ２以外の位置からの入射を防止する機能を果たす。上記機能の実現のため、遮光部材ＯＣ１は、導光部材ＩＳ１の上記下側の表面を覆う板形状を有し、上記所定の入射位置Ｉ１，Ｉ２に対応する部分に開口部ＯＰ１，ＯＰ２が夫々設けられる。
【００４６】
遮光部材ＯＣ１のうち、開口部ＯＰ１，ＯＰ２は光源部ＬＳ１が発光する光を透過する構成、すなわち例えば開口の構成を有し、開口部ＯＰ１，ＯＰ２以外の板状の部分は上記光を通さない（遮光する）材質で形成される。遮光部材ＯＣ１のうち開口部ＯＰ１，ＯＰ２以外の板状の部分は、例えばシリコン或いはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）の板材の表面を塗装或いは金属メッキすることにより製造することができる。又、開口部ＯＰ１，ＯＰ２は各々、例えば２ｍｍ直径の円形或いは２ｍｍ×２ｍｍのサイズの正方形の開口とすることができる。
【００４７】
又、上記各実施例同様、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｂに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｂに実装される。又、導光部材ＩＳ１は、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｂに実装される。又、遮光部材ＯＣ１及び受光部ＬＲ１の図５における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｂの外壁Ｗ１Ｂによって覆われる。
【００４８】
上述した図５の実施例３の光学式生体測定装置によれば、遮光部材ＯＣ１を設けることにより、光源部ＬＳ１から光が発光され、導光部材ＩＳ１を介して測定対象の生体の内部に入射される際、所定の入射位置以外の位置からの入射を防止することができる。その結果、例えば導光部材ＩＳ１に傷があるような場合であって、傷の存在により意図せぬ光が所定の入射位置以外の位置から生体の内部に入射される可能性があっても、上記意図せぬ光の測定対象の生体への入射が防止される。よって光学式生体測定装置の測定精度を向上することができる。
【００４９】
又、図５の実施例３の光学式生体測定装置によれば、実施例１の場合同様、上記の如く、導光部材ＩＳ１をイルミネーションとしても使用することができる。
【００５０】
次に図６とともに、実施例４の光学式生体測定装置について説明する。実施例４の光学式生体測定装置では、図６に示されるように、導光部材を２個、上下に重ねて設け、２個の導光部材の夫々につき、光源部を夫々設ける。各導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、図３とともに上述した実施例１の導光部材ＩＳ１と同様の構成及び機能を有し、夫々、対応する光源部ＬＳ１，ＬＳ１１の発光面ＬＥＳ１，ＬＥＳ１１から発光される光の進行方向を変化させる。このようにして導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、夫々、光源部ＬＳ１，ＩＳ１１から発光された光の進行方向を、図６中、下方向に向け、導光部材ＩＳ１Ａの下面に面する測定対象の生体（図示を省略）の内部に光を入射させる。このようにして光源部ＬＳ１，ＩＳ１１から発光され生体の内部に入射された光の一部は上記実施例１の場合同様、生体内の脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層で反射され、生体の表面から出射して受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に至り、受光される。
【００５１】
図６の実施例４の光学式生体測定装置によれば、実施例１の場合同様、上記の如く、導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１をイルミネーションとしても使用することができる。又、光源部ＬＳ１，ＩＳ１１の夫々が発光する光の波長を互いに異ならせることができる。その結果、上記の如く、測定対象の生体内の物質により各波長の光に対する吸光特性が異なる性質を利用し、光学式生体測定装置に、皮下脂肪以外の生体内の物質に関する情報を同時に取得する機能を持たせることが可能となる。
【００５２】
尚、図６中、光源部ＬＳ１から発光された光Ｂ１，Ｂ２は、夫々、導光部材ＩＳ１Ａが有する屈折面ＲＲ１，反射面ＲＬ１，反射面ＲＬ０，屈折面ＲＲ２及び反射面ＲＬ２によって、進行方向が変化されて、入射位置Ｉ１，Ｉ２で測定対象の生体の内部に入射される。同様に、上側の光源部ＬＳ１１から発光された光Ｂ２１，Ｂ２２は、夫々、導光部材ＩＳ１１が有する屈折面ＲＲ２１，反射面ＲＬ２１，反射面ＲＬ００，屈折面ＲＲ２２及び反射面ＲＬ２２によって、進行方向が変化される。そして、進行方向が変化された光は、入射位置Ｉ２１，Ｉ２２で下側の導光部材ＩＳ１Ａに入射された後、そのまま導光部材ＩＳ１Ａを透過し、測定対象の生体の内部に入射される。
【００５３】
又、図６の実施例４の場合、光源部ＬＳ１、ＬＳ１１は、夫々の発光面ＬＥＳ１、ＬＥＳ１１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｃに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｃに実装される。又、２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、相互に接着剤等により張り合わされ、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｃに実装される。又、導光部材ＩＳ１１及び受光部ＬＲ１の図６における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１、図６では図示を省略）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｃの外壁Ｗ１Ｃによって覆われる。
【００５４】
尚、図６の実施例４では２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は上下に（鉛直方向）に隣接して並べられている。しかしながら、この例に限られず、２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１に夫々対応する２個の導光部材を水平方向（図６の紙面に直交する方向）に隣接させて並べる構成とすることも可能である。２個の導光部材を鉛直方向に並べるか水平方向に並べるかは、例えば、導光部材を含む光学式生体測定装置を搭載する携帯電話機等における搭載スペースによって決定することができる。更に、隣接して並べる導光部材の個数も、上記の例における２個に限られず、３個以上とすることができる。その場合、光源部も対応して３個以上設けることができる。
【００５５】
次に図７とともに、実施例５の光学式生体測定装置について説明する。実施例５の光学式生体測定装置は、図３とともに上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の構成を有し、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。又、実施例５で使用される導光部材ＩＳ３は、実施例１で使用される導光部材ＩＳ１と同様の材質により同様の製造方法で製造することができる。
【００５６】
図７の光学式生体測定装置では、導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３及び反射面ＲＬ３が以下のように形成される。すなわち導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３及び反射面ＲＬ３は、光源部ＬＳ１から発光された光の進行方向を変化させて測定対象の生体（図７では図示を省略）の内部に入射させる際、生体の表面に対し、図７に示す如く、傾斜させて入射させるように形成される。すなわち、導光部材ＩＳ３で光Ｂ３の進行方向が変化されて生体の内部に入射位置Ｉ３で入射される際、生体の表面の鉛直方向に対し、傾斜して入射される。傾斜の方向は、図７に示す如く、光が生体に近づくにつれて受光部ＬＳ１に近づく方向である。すなわち、生体の内部に入射される光は、一定の角度をなして受光部ＬＲ１へ向くように傾斜される。その結果、例えば仮に光源部ＬＳ１として比較的発光量が小さいＬＥＤを使用するような場合でも、測定対象の生体の内部で散乱し或いは反射した光が受光部ＬＲ１に届きやすくなる。
【００５７】
図７の構成の場合、光源部ＳＬ１が発光した光Ｂ３が導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３で屈折されてほぼ水平右方向に進行し、その後導光部材ＩＳ３の反射面ＲＬ４で反射されて斜め右下方向に進行し、入射位置Ｉ３で測定対象の生体の内部へ入射される。
【００５８】
又、図７の構成の場合、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｄに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｄに実装される。又、導光部材ＩＳ３は、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｄに実装される。又、導光部材ＩＳ３及び受光部ＬＲ１の図７における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１、図７では図示を省略）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｄの外壁Ｗ１Ｄによって覆われる。
【００５９】
次に図８Ａ，８Ｂとともに、実施例６の光学式生体測定装置について、上述した実施例２の光学式生体測定装置と対比しながら説明する。
【００６０】
図８Ａは、図４Ａとともに上述した実施例２の光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の配置の一例を示す側面図である。図８Ａの場合、図４Ａとともに上述の如く、光源部ＬＳ２から発光された光は、測定対象の生体の内部に入射（Ｌ１→Ｌ２）され、脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。上記入射された光のうちの一部の光ＳＣ１１，ＳＣ１２が、出射位置Ｅ１，Ｅ２にて生体から出射し（光Ｂ１１，Ｂ１２）、夫々導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，屈折面ＲＲ１１，反射面ＲＬ０１、反射面ＲＬ１２，屈折面ＲＲ１２によって、進行方向が変化される。光Ｂ１１，Ｂ１２は、このように進行方向が変化されて受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に導かれ、受光される。
【００６１】
図８Ｂは実施例６の光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の配置の一例を示す側面図である。図８Ｂの実施例６が図４Ａ，８Ａとともに上述した実施例２と異なる点は、図５とともに上述した実施例３同様、遮光部材ＯＣ２を有する点である。他の部分は実施例２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６２】
図８Ｂに示すように遮光部材ＯＣ２は導光部材ＩＳ２の下側の表面、すなわち測定対象の生体の表皮及び真皮Ｌ１に面する表面を覆うように取り付けられる（例えば接着剤等によって貼り付けられる）。遮光部材ＯＣ２は、光源部ＬＳ２から発光されて測定対象の生体に入射（Ｌ１→Ｌ２）された伝播光のうちの一部が生体から出射して導光部材ＩＳ３に入射される際、所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２以外の位置での導光部材ＩＳ３への入射を防止する機能を果たす。上記機能の実現のため、遮光部材ＯＣ２は、導光部材ＩＳ２の上記下側の表面を覆う板形状を有し、上記所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２に対応する部分に開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２がそれぞれ設けられる。遮光部材ＯＣ２のうち、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２は光源部ＬＳ２が発光する光を透過する構成、すなわち例えば開口の構成を有し、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２以外の板状の部分は上記光を通さない（遮光する）材質で形成される。遮光部材ＯＣ２のうち開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２以外の板状の部分は、例えばシリコン或いはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）の板材の表面を塗装或いは金属メッキすることにより製造することができる。又、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２は各々、例えば２ｍｍ直径の円形或いは２ｍｍ×２ｍｍのサイズの正方形の開口とすることができる。
【００６３】
又、上記各実施例同様、光源部ＬＳ２は、発光面ＬＥＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｅに実装される。同様に受光部ＬＲ２は、受光面ＬＲＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｅに実装される。又、導光部材ＩＳ２は、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｅに実装される。又、導光部材ＩＳ２及び光源部ＬＳ２の図８Ｂにおける下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｅの外壁Ｗ１Ｅによって覆われる。
【００６４】
図８Ｂとともに上述した実施例６の光学式生体測定装置によれば、遮光部材ＯＣ２を設け、光源部ＬＳ２から発光されて測定対象の生体に入射された光のうちの戻り光が生体から出射されて導光部材ＩＳ２に入射される際、所定の出射位置以外からの入射を防止することができる。その結果、例えば仮に導光部材ＩＳ２に傷がある場合であって、傷の存在により、所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２以外から導光部材ＩＳ２に入射された意図せぬ光が受光部ＬＲ２に導かれるような場合であっても、上記意図せぬ光が受光部ＬＲ２に導かれることを防止し得る。よって光学式生体測定装置の測定精度を向上することができる。
【００６５】
次に図９とともに、上記各実施例の光学式生体測定装置において、皮下脂肪の厚さを測定する際の測定精度を向上させる方法について説明する。図９の横軸は測定対象の生体を伝播光が伝播する水平距離（ｍｍ）を示し、縦軸は受光部が出力する信号の電圧値（出力電圧（Ｖ））を示す。尚、図９に示す数値はあくまで説明のための例示であり、各実施例が上記数値によって限定されることはない。図９に示す如く、測定対象の脂肪層Ｌ２の厚さ（Ｔ＝８（ｍｍ）、Ｔ＝１２（ｍｍ）、及びＴ＝４０（ｍｍ））の相違により、同一の水平距離において、出力電圧が異なる。より具体的には、ある水平距離において、脂肪層Ｌ２が厚いほど、出力電圧が大きい。よって出力電圧から脂肪層Ｌ２の厚さを得ることができる。
【００６６】
又、上記各実施例では、上記の如く、複数の入射位置Ｉ１，Ｉ２にて測定対象の生体に光を入射させ、或いは複数の出射位置Ｅ１，Ｅ２にて測定対象の生体から光を出射させて測定に使用する。すなわち、相互に異なる複数の入射位置Ｉ１，Ｉ２にて測定対象の生体に光を入射させ、或いは相互に異なる複数の出射位置Ｅ１，Ｅ２にて測定対象の生体から光を出射させて測定に使用する。その結果、測定対象の生体を伝播光が伝播する水平距離が相互に異なる複数の測定結果を合計した値を示す出力信号を受光部から得ることができる。
【００６７】
すなわち、例えば図３のような構成において、仮に入射位置Ｉ１で測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３に光が入射され、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到るまでに生体内を伝播する水平距離を３０ｍｍとする。同様に入射位置Ｉ２で測定対象の生体に光が入射され、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到るまでに生体内を伝播する水平距離を２０ｍｍとする。この場合、入射位置Ｉ１，Ｉ２の夫々で入射された光は夫々受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到達して受光される。その際の受光量は入射位置Ｉ１，Ｉ２の夫々で入射された光の合計の受光量である。
【００６８】
例えば図９中、測定対象の脂肪層Ｌ２の厚さがＴ＝４０（ｍｍ）であったとすると、上記の如く伝播の水平距離が３０ｍｍの場合、出力電圧は略０．３Ｖであり、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合、出力電圧は略１．２Ｖである。したがってこの場合、合計の受光量を示す出力電圧として、略１．５Ｖ（０．３＋１．２＝１．５）が得られる。同様に脂肪層Ｌ２の厚さがＴ＝１２（ｍｍ）であったとすると、上記の如く伝播の水平距離が３０ｍｍの場合、出力電圧は略０．２Ｖであり、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合、出力電圧は略０．８Ｖである。したがってこの場合、合計の受光量を示す出力電圧として、略１．０Ｖ（０．２＋０．８＝１．０）が得られる。その結果、両者の差分は略０．５Ｖ（１．５−１．０＝０．５）となり、伝播の水平距離が３０ｍｍの場合の差分０．１Ｖ（０．３−０．２＝０．１）、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合の差分０．４Ｖ（１．２−０．８＝０．４）の各々に比し、明らかに拡大されている。
【００６９】
このようにして、各実施例では、複数の異なる水平距離を伝播する伝播光の合計の受光量を使用して測定を行うため、脂肪層Ｌ２の厚さの差分に対して得られる出力電圧の差分を拡大することができ、皮下脂肪厚測定の差異のＳ／Ｎ（Signal/Noise）比を向上できる。
【００７０】
次に図１０Ａ，１０Ｂとともに、上記した各実施例による光学式生体測定装置の全体構成の一例につき説明する。
【００７１】
各実施例の光学式生体測定装置は、大略、センサ部１０と、皮下脂肪厚算出装置２０と、出力部３１とを有する。センサ部１０は、発光制御部１１，発光部１２及び受光部１３を有する。ここで発光部１１は上記光源部ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１の各々を意味し、受光部１３は、上記受光部ＬＲ１、ＬＲ２の各々を意味する。上記各実施例の説明において説明したように、発光部１２から測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３に対し発光された光の生体からの戻り光が受光部１３で受光される。発光制御部１１は、発光部１１（例えばＬＥＤ）に供給する電流値を制御することにより、発光部１１の発光量を制御する。
【００７２】
皮下脂肪厚算出装置２０は、データ記憶部２１，データ信頼性判定部２２，皮下脂肪厚算出部２３及び皮下脂肪厚判定部２４を有する。データ記憶部２１は受光部１３から出力される受光量に応じた電圧を有する出力信号の電圧値を記憶する。
【００７３】
データ信頼性判定部２２は、発光制御部１１を制御し、まず、第１ステップにおいて、発光部１２が発光しない状態を形成する。発光部１２が発光しない状態において、受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値がデータ記憶部２１に記憶され、データ信頼性判定部２２がデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出し、読み出した電圧値が所定の閾値以下か否かを判定する。この判定によりデータ信頼性判定部２２は、受光部１３の受光面が測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３の表面に接していることを確認する。仮に受光部１３の受光面が生体の表面から離れていた場合、太陽光や部屋の照明器具の照明光等が受光部１２に受光され、発光部１２が発光しない状態であっても、あたかも発光部１２が発光した状態における如くの受光量が得られる。その結果受光部１２の出力信号の電圧値が上記閾値を超えることになり、受光部１３の受光面が生体の表面から離れている状態を検出することができる。このように受光部１３の受光面が生体の表面から離れていた場合には正確な測定ができないため、例えば出力部３１を介して外部にエラー出力を行う。
【００７４】
他方、上記第１ステップでデータ信頼性判定部２２がデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、次の第２ステップを実行する。第２ステップでは、データ信頼性判定部２２は発光制御部１１を制御することにより、発光部１２の発光量を段階的に一定の増加率で増加させる（多段型の発光動作）。その結果、段階的に増加される発光部１２の各発光量に応じた受光量を示す受光部１３の出力信号の電圧値がデータ記憶部２１に記憶される。
【００７５】
次に第３ステップにて、第１ステップ同様、データ信頼性判定部２２は発光制御部１１を制御し、発光部１２が発光しない状態を形成し、第１ステップと同様の方法にて、受光部１３の受光面が測定対象の生体の表面に接していることを確認する。この場合も第１ステップ同様、データ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、データ信頼性判定部２２は、例えば出力部３１を介して外部にエラー出力を行う。
【００７６】
第３ステップでデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、データ信頼性判定部２２は第４ステップを実行する。第４ステップでデータ信頼性判定部２２は、第２ステップにおける多段型の発光動作でデータ記憶部２１に記憶された各発光量に応じた受光量を示す電圧値の中から、所定の発光量に応じた受光量を示す電圧値を読み出し、読み出した電圧値を皮下脂肪厚算出部２３に出力する。
【００７７】
皮下脂肪厚算出部２３は、データ信頼性判定部２２から出力された電圧値に基づき、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（皮下脂肪厚）を、図１０Ｂとともに後述する方法によって算出する。皮下脂肪厚判定部２４は、皮下脂肪厚算出部２３で算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が、予め予測された範囲内の値か否かを判定する。算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が予め予測された範囲外であれば、皮下脂肪厚判定部２４は出力部３１に対し、エラー出力を行う。算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が予め予測された範囲内であれば、皮下脂肪厚判定部２４は出力部３１に対し、算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値を出力する。出力部３１は、例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の表示装置であり、皮下脂肪厚判定部２４が出力した値を、表示出力し、或いは上記の如くエラー出力を行う。
【００７８】
次に図１０Ｂとともに、皮下脂肪厚算出部２３による脂肪層Ｌ２の厚さの算出方法について説明する。図１０Ｂは、発光部１２の発光量が上記所定の発光量に応じた受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）と、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）との関係を示すグラフ（曲線）である。図１０Ｂに示される如く、受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値が大きいほど、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さが大きいことになり、図１０Ｂのグラフは、例えば関数式ｙ＝ａ×Ｌｎ（ｘ）＋ｂで表すことができる。上記関数式中、ｙは測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）を示し、ｘは受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）を示す。したがって皮下脂肪厚算出部２３は、図１０Ｂのグラフ或いは上記関数式を使用し、データ信頼性判定部２２から出力される、所定の発光量に応じた受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）から、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１ 光源部（発光部）
ＬＥＳ１，ＬＥＳ２，ＬＥＳ１１ 発光面
ＬＲ１，ＬＲ２ 受光部
ＬＲＳ１，ＬＲＳ２、ＬＲＳＸ 受光面
ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１ 導光部材（導光部）
ＲＬ０，ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ０１，ＲＬ１１，ＲＬ１２，ＲＬ２１，ＲＬ２２，ＲＬ１Ｘ，ＲＬ２Ｘ 反射面
ＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３，ＲＲ１１，ＲＲ１２，ＲＲ２１，ＲＲ２２ 屈折面
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ１Ｘ，Ｂ２Ｘ 光（伝播光）
Ｉ１，Ｉ２ 所定の入射位置
Ｅ１，Ｅ２ 所定の出射位置
Ｌ１ 表皮及び真皮（測定対象の生体）
Ｌ２ 脂肪層（測定対象の生体）
Ｌ３ 筋肉層（測定対象の生体）
１０ センサ部
１１ 発光制御部
１２ 発光部（光源部）
１３ 受光部
２０ 皮下脂肪厚算出装置（演算部）
２１ データ記憶部
２２ データ信頼性判定部
２３ 皮下脂肪厚算出部
２４ 皮下脂肪厚判定部
３１ 出力部
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学式生体測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体を照明する光源部と、光源部から生体内部を伝播し生体表面から出射した光を受光する受光部と、生体表面を成形する成形部と、受光部が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等が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２３７１９５号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ１９８９／００８４２８号公報
【特許文献３】特開２００３−３１０５７５号公報
【特許文献４】特開２００３−２１０４６５号公報
【特許文献５】国際公開Ｗ０２００４／１１０２７３号公報
【特許文献６】特開平８−１５１４２号公報
【特許文献７】特開２００９−２３３２８５号公報
【特許文献８】特開２００５−２５９３６１号公報
【特許文献９】特開２００６−１８４８９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
薄型化が可能な構成を有する光学式生体測定装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
光学式生体測定装置は、生体の表面から生体の内部に入射させる光を出射する発光面を有する光源部を有する。光学式生体測定装置は更に、光源部の発光面が出射し、生体の表面から生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の表面から生体の外部に出射する光を受光する受光面を有する受光部を有する。又、受光部の受光面は、光源部の発光面と平行する平面に沿う方向を向き、受光部は受光面が受光する受光量に応じた値を有する信号を出力する。光学式生体測定装置は更に、光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて光を生体の表面から生体の内部に入射させる導光部材を有する。或いは導光部材は、光源部の発光面が出射し、生体の表面から生体の内部に入射され、生体の内部を伝播した後に生体の表面から生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて光を受光部の受光面に導く。尚、このように生体内を伝播する光を以下、伝播光と称する。
【発明の効果】
【０００６】
受光部の受光面が光源部の発光面に平行な方向を向くようにすることにより、光源部の発光面或いは受光部の受光面を生体の表面の延在方向に向ける配置が可能になる。その結果、光源部の発光面に直交する長さが発光面に平行する長さよりも大きい場合、或いは受光部の受光面に直交する長さが受光面に平行する長さよりも大きい場合、光学的生体測定装置の薄型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】参考例の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図である。
【図２】本発明の実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図である。
【図３】本発明の実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図４Ａ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図４Ｂ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部（ＬＥＤ）と受光部（ＰＤ）との配置関係を説明するための側面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図４Ｃ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す底面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図４Ｄ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部の導光板の機能について説明する側面図（図４Ａとは、光源部と受光部との配置関係が逆）である。
【図５】本発明の実施例３の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施例４の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図７】本発明の実施例５の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【図８Ａ】本発明の実施例２の光学式生体測定装置のセンサ部の機能について説明する側面図である。
【図８Ｂ】本発明の実施例６の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例及び機能について説明する側面図である。
【図９】本発明の各実施例の光学式生体測定装置のセンサ部の機能について説明する図である。
【図１０Ａ】本発明の各実施例の光学式生体測定装置の全体の構成の一例を示すブロック図である。
【図１０Ｂ】図１０Ａに示される皮下脂肪厚算出部の機能について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に本発明の実施例につき詳細に説明する。
【０００９】
以下に説明する本発明の各実施例による光学式生体測定装置は、生体（例えば人間の身体に含まれる腹部、腕部、脚部等）に関する情報（例えば皮下脂肪の厚さ）を測定する装置である。すなわち本発明の各実施例による光学式生体測定装置の一例は、光を用いて脂肪厚を求める脂肪厚測定装置である。上記光学式生体測定装置は、生体に光を入射させ、上記生体内の例えば脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層の表面で吸収によって差し引かれ上記生体から戻ってくる光の光量に基づいて上記生体に関する情報を得る装置である。尚、上記生体内の例えば脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層の表面で吸収によって差し引かれて上記生体から戻ってくる光を「戻り光」と称する場合がある。
【００１０】
尚、測定する生体に関する情報は、皮下脂肪の厚さ以外に、上記生体に含まれる特定の物質の量（例えば水分量）であってもよい。ここで、生体内の物質によって、特定の波長の光が吸収される量が異なる。又、特定の物質によって吸収される光の量は、使用する光の波長によって異なる。例えば波長６５０ｎｍ以下の可視光はヘモグロビンによって多く吸収され、波長１１００ｎｍ以上の光は水によって多く吸収される。又、メラニンは広い帯域で安定して吸収する。すなわち、生体内の物質により、各波長の光に対する吸光特性（伝播光の減衰量）が異なる。この性質を利用し、異なる複数の波長の光を生体に入射させ、夫々の波長の光を入射させた場合の生体からの戻り光の光量を測定し、測定結果を分析する。このようにして生体内の特定の物質の量を測定することができる。
【００１１】
本発明の各実施例による光学式生体測定装置を皮下脂肪の厚さを測定する用途に使用する場合、使用する光の波長として、例えば８１０ｎｍを使用することができる。上記の如く波長６５０ｎｍ以下の可視光はヘモグロビンによって多く吸収され、波長１１００ｎｍ以上の光は水によって多く吸収される。これに対し、この中間の６５０〜１１００ｎｍの光は生体組織内での透過率が高く、生体組織を傷つけることなく深部に到達することができることから「光の窓」と呼ばれている。又、波長９７５ｎｍの光は水分による吸収が高いため、波長９７５ｎｍ以上の波長は避けることが望ましい。したがって上記の如く、本発明の各実施例による光学式生体測定装置を皮下脂肪の厚さを測定する用途に使用する場合、使用する光の波長として、例えば８１０ｎｍを使用することができる。尚、８１０ｎｍを含む７００〜１５００ｎｍ程度の波長の光は近赤外光と称されることがある。
【００１２】
図１，図２とともに、実施例１の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係について説明する。ここで光源部は生体に対し入射させる光を発光する装置であり、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）である。受光部は光源部が発光し、上記生体に入射され、生体の内部を伝播した後に生体から出射する光を受光し、受光量に応じた信号を出力する装置であり、例えばＰＤ（Ｐｈｏｔｏ Ｄｉｏｄｅ）である。
【００１３】
図１は参考例の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係を示す図である。図１の例では、光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とが、夫々発光面ＬＥＳ１、受光面ＬＲＳ１を図中、下方向に向けて配置される。尚、図１の例の場合、光学式生体測定装置は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１及び受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１を、夫々、測定対象である生体の表面（図示を省略）に接触させて使用される。すなわち図１の例では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から出射された光が生体の表面から生体の内部に入射される。入射された光のうち、生体内の例えば脂肪層で散乱し、或いは筋肉層で反射されて生体の表面から生体の外部に出射された戻り光が受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される。ここで光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ1１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ1２であり、Ｌ1１＞Ｌ1２とする。
【００１４】
図２は本発明の実施例１の光学式生体測定装置における光源部と受光部との配置関係を示す図である。図２の実施例１では、光源部ＬＳ１は発光面ＬＥＳ１を図中、右方向に向け、受光部ＬＲ１は受光面ＬＲＳ１を図中、下方向に向けて配置される。すなわち図２の実施例１では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１と直交するように光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とを配置する。尚、図２の実施例１の光学式生体測定装置は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１を測定対象である生体の表面（図示を省略）の延在方向に向け、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１を上記生体の表面に接触させて使用される。すなわち図２の実施例１では、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から出射された光は、後述する導光部材によって進行方向が図中、下方向に変化されて生体の表面に入射される。入射された光のうち、生体内の例えば脂肪層で散乱し、或いは筋肉層で吸収され差し引かれた光、戻り光が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される。ここでも光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ１１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ１２であり、Ｌ１１＞Ｌ１２とする。
【００１５】
図２の実施例１の光学式生体測定装置によれば、上記の如く、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１を、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１と直交するように光源部ＬＳ１と受光部ＬＲ１とを配置する。ここで上記の如く、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１と直交する方向の長さはＬ１１であり、発光面ＬＥＳ１と平行な方向の長さはＬ１２であり、Ｌ１１＞Ｌ１２である。図１の参考例の配置の場合には光源部ＬＳ１の高さはＬ１１であるのに対し、図２の実施例１の配置の場合には光源部ＬＳ１の高さはＬ１２である。上記の如くＬ１１＞Ｌ１２であるため、図２の実施例１の配置の方が、光源部ＬＳ１の高さを低くすることができ、光学的生体測定装置において、光源部ＬＳ１の部分の高さを低減し得る。
【００１６】
図３は上記した実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部、受光部及び導光部材の配置の一例を示す側面図である。
【００１７】
図３中、実施例１の光学式生体測定装置のセンサ部における光源部ＬＳ１は、上記の如くＬＥＤであり、例えば上記の如く、８１０ｎｍの波長の光を発光する。上記センサ部における受光部ＬＲ１は、上記の如くＰＤであり、上記８１０ｎｍの波長の光を受光し、受光量に応じた電圧（出力信号）を出力する。
【００１８】
又、上記センサ部における導光部材ＩＳ１の材質は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が発光（出射）した光を通過させることができる材質、例えばポリカーボネートとされる。又、導光部材ＩＳ１は、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が発光（出射）した光を屈折或いは反射することにより進行方向を変化させ、図３中、下方向に出射する機能を有する。
【００１９】
ここで図３に示す光学式生体測定装置のセンサ部における光源部ＬＳ１，受光部ＬＲ１及び導光部材ＩＳ１は生体の表面に載置されて使用される。図３に示す如く、上記生体は、表皮及び真皮Ｌ１、脂肪層Ｌ２及び筋肉層Ｌ３を有する。図３中、表皮及び真皮Ｌ１の上部の表面が、上記生体の表面である。
【００２０】
図３中、上記の如く導光部材ＩＳ１から下方向に出射した光は生体の表面から生体の内部に入射される。生体の内部に入射された光は表皮及び真皮Ｌ１を透過して脂肪層Ｌ２に至り、脂肪層Ｌ２内で散乱し、筋肉層Ｌ３に吸収され、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部の光ＳＣ１は、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に入射され受光される。
【００２１】
ここで脂肪層Ｌ２が薄いと、生体の内部に入射された光のうち、筋肉層Ｌ３で吸収される光の比率が多くなり、その結果伝播光の減衰量が多くなり、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に受光される光量が少なくなる。逆に、脂肪層Ｌ２が厚いと、生体の内部に入射された光のうち、筋肉層Ｌ３で吸収される光の比率が少なくなり、その結果、その結果伝播光の減衰量が少なくなり、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に受光される光量が多くなる。したがって脂肪層Ｌ２の厚さが大きいほど受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１で受光される受光量が多くなり（後述する図１０Ｂ参照）、この性質を利用して生体の脂肪層Ｌ２の厚さを測定することができる。
【００２２】
又、図３中、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から導光部材ＩＳ１に入射された光のうち、光Ｂ１の進行方向は、入射時は図示の如く斜め右上方向である。光Ｂ１は導光部材ＩＳ１へ入射後、導光部材ＩＳ１が有する屈折面ＲＲ１で屈折されて進行方向がほぼ水平右方向に変化し、次に導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ１で反射されて図３中、進行方向が下方向に変化し、出射位置Ｉ１から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される。
【００２３】
同様に、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１から導光部材ＩＳ１に入射された光のうち、光Ｂ２の進行方向は、入射時は図示の如く斜め右下方向である。光Ｂ２は導光部材ＩＳ１へ入射後、導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ０で反射されて斜め右上方向に進行方向が変化し、その後導光部材ＩＳ１が有する屈折面ＲＲ２で屈折されて進行方向がほぼ水平右方向に変化する。光Ｂ２は次に導光部材ＩＳ１が有する反射面ＲＬ２で反射されて図３中、進行方向が下方向に変化し、出射位置Ｉ２から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される。
【００２４】
このように光Ｂ１及び光Ｂ２が夫々２個所の出射位置Ｉ１，Ｉ２から生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射されることにより、１個所の出射位置のみから生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される場合に比べ、生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）へ入射される光量が多くなる。その結果、生体の内部（Ｌ１，Ｌ２）を伝播した後に受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に至り受光される光量が多くなり、脂肪層Ｌ２の厚さの差異に応じた受光部ＬＲ１からの出力信号の電圧差が大きくなる。よって実施例１による光学式生体測定装置における生体の脂肪層Ｌ２の厚さの測定感度が向上する（図９とともに後述する）。上記出射位置Ｉ１，Ｉ２は夫々擬似光源と見なすことができ、図３の場合、２個所の出射位置Ｉ１，Ｉ２に対応し、擬似光源が２個存在することになる。
【００２５】
ここで導光部材ＩＳ１に上記屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，及び反射面ＲＬ１，ＲＬ２を形成する方法について説明する。第１の方法は、図３に示す如く、導光部材ＩＳ１を形成する透明材料の表面に楔形の切り欠きを複数個設けることにより、隣接する切り欠きの間にプリズムを形成する。そして、各切り欠き（プリズム）の表面を、屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，或いは反射面ＲＬ１，ＲＬ２として使用する方法である（特許文献８の図２参照）。
【００２６】
第２の方法は、導光部材ＩＳ１を形成する透明材料にパルスレーザ光を照射或いは集光して照射することにより、透明材料の内部に屈折率が異なる領域を形成する。そして、形成された屈折率が異なる領域を、屈折面ＲＲ１，ＲＲ２，或いは反射面ＲＬ１，ＲＬ２として使用する方法である（特許文献９参照）。尚、上記第１及び第２の方法は、以下に説明する各実施例において使用される導光部材の全てについて同様に適用することができる。
【００２７】
又、導光部材ＩＳ１は、例えば実施例１の光学式生体測定装置を携帯電話機内に設けるような場合、携帯電話機のイルミネーションを兼ねるようにすることができる。この場合、図３中、携帯電話機１００の内部に光学式生体測定装置の光源部ＬＳ１，受光部ＬＲ１及び導光部材ＩＳ１が設けられる。そして、光学式生体測定装置が脂肪層Ｌ２の厚さの測定等に使用されない場合、出射位置Ｉ１，Ｉ２から光Ｂ１，Ｂ２が携帯電話機１００の外部に出射されることにより、導光部材ＩＳ１がイルミネーションとして機能する。
【００２８】
又、この場合、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ１に実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ２に実装される。又、導光部材ＩＳ１は、携帯電話機１００の内部に設けられた配線基板Ｐ３に実装される。又、導光部材ＩＳ１及び受光部ＬＲ１の図３における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００の外壁Ｗ１によって覆われる。このように光学式生体測定装置を携帯電話機に設ける場合、少なくとも携帯電話機を光学式生体測定装置として使用する場面では、携帯電話機自体を光学式生体測定装置と見なすこともできる。この点は以下に述べる各実施例においても同様である。
【００２９】
ここで、光源部ＬＳ１であるＬＥＤは、図１，図２とともに上記したように、発光面ＬＥＳ１と直交する方向に沿う長さＬ１１が、発光面ＬＥＳ１に沿う長さＬ１２より長い（Ｌ１１＞Ｌ１２）。そして実施例１の光学式生体測定装置の場合、図３に示すように、光源部ＬＳ１の発光面ＬＥＳ１が、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に平行な方向（図３中、右方向）を向くように光源部ＬＳ１が配置され且つ、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１が測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する。すなわち光源部ＬＳ１の長手方向が測定対象の生体の延在方向と一致し、光学式生体測定装置を携帯電話機１００に設ける場合、同時に、携帯電話機１００の外表面の延在方向とも一致する。図３（図２）のような配置では、図１のような配置に比べ、光源部ＬＳ１の、図３中、上下方向に沿う高さが低い。その結果、実施例１の光学式生体測定装置では、センサ部中、光源部ＬＳ１及び導光部材ＩＳ１の部分を薄型化できる。光源部ＬＳ１及び導光部材ＩＳ１の部分を薄型化は、光学式生体測定装置を携帯電話機１００に設ける場合、携帯電話機１００の設計の自由度を向上させ、携帯電話機１００の薄型化に貢献する。
【００３０】
又、図３に示す実施例１の光学式生体測定装置によれば、導光部材ＩＳ２に設ける屈折面ＲＲ１，ＲＲ２、反射面ＲＬ１，ＲＬ２の位置、個数を自由に選定でき、その結果、上記擬似光源を任意の位置に任意の個数設けることができる。
【００３１】
又、図６とともに後述する実施例４のように導光部材を複数並べて相互に貼り合わせて設ける構成とすることにより、複数の導光部材に対応させて複数の光源部を狭ピッチで配置することもできる。その結果、上記の如く導光部材をイルミネーションとしても使用することが可能となる。又、上記複数の光源部の波長を相互に異ならせることにより、上記の如く生体内の物質により吸光特性が異なる性質を利用し、光学式生体測定装置に、皮下脂肪以外の生体内の物質に関する情報を同時に取得する機能を持たせることも可能である。
【００３２】
次に図４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄとともに、実施例２の光学式生体測定装置について説明する。
【００３３】
実施例２の光学式生体測定装置は上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の原理を使用している。実施例２の場合も、実施例１と同様に、図４Ａ，４Ｂに示す如く、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２が、受光素子ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に平行な方向（図４Ａ，４Ｂ中、下方向）を向くように光源部ＬＳ１が配置される。しかしながら実施例１と異なり、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２が測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する。すなわち実施例２の場合、受光部ＬＲ２の長手方向が測定対象の生体の延在方向と一致し、又、光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、同時に、携帯電話機１００Ａの外表面の延在方向とも一致する。図４Ｂに示す如く、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に直交する長さＬ２１は、受光面ＬＲＳ２に沿う長さＬ２２より長い（Ｌ２１＞Ｌ２２）。その結果、図４Ａ，４Ｂのような配置とすることにより、図１のような配置に比べ、受光部ＬＲ２の、図４Ａ，４Ｂ中、上下方向に沿う高さが低い。その結果、実施例２の光学式生体測定装置では、センサ部中、受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の部分を薄型化できる。受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の部分を薄型化は、光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、携帯電話機１００Ａの設計の自由度を向上させ、携帯電話機１００Ａの薄型化に貢献する。
【００３４】
尚、実施例２の光学式生体測定装置における光源部ＬＳ２及び受光部ＬＲ２は、夫々上記した実施例１の光学式生体測定装置における光源部ＬＳ１及び受光部ＬＲ１と同様の構成を有するものとすることができる。
【００３５】
図４Ａ，４Ｂに示す実施例２の光学式生体測定装置の場合、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２から発光された光は直接、測定対象の生体へ入射され（Ｌ１→Ｌ２）、その後は実施例１の場合同様、入射された光は脂肪層Ｌ２で散乱し、筋肉層Ｌ３に吸収され、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部の光ＳＣ２が生体の表面から生体の外部に出射し、生体の表面に接している導光部材ＩＳ２の、図４Ａ中、下側の表面から導光部材ＩＳ２の内部に入射される。尚、生体から出射する光は、ほぼ生体の表皮及び真皮Ｌ１の外表面に垂直な方向（法線方向）に出射する。
【００３６】
このようにして導光部材ＩＳ２の内部に入射された伝播光のうち、出射位置Ｅ１で入射された光Ｂ１１は、図４Ａに示す如く上方向に進行した後、導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ１１で反射されてほぼ水平左方向に進行する。光Ｂ１１はその後、導光部材ＩＳ２が有する屈折面ＲＲ１１で屈折されて斜め左下方向に進行し、次に導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ０１で反射されて斜め左上方向に進行し、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。
【００３７】
同様に、導光部材ＩＳ２の内部に入射された光のうち、出射位置Ｅ２で入射された光Ｂ１２は、図４Ａに示す如く上方向に進行した後、導光部材ＩＳ２が有する反射面ＲＬ１２で反射されてほぼ水平左方向に進行する。光Ｂ１２はその後、導光部材ＩＳ２が有する屈折面ＲＲ１２で屈折されて斜め左下方向に進行し、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。
【００３８】
図４Ａに示す実施例２の光学式生体測定装置における導光部材ＩＳ２は、上述した実施例１の光学式生体測定装置における導光部材ＩＳ１と同様の材質を使用して同様の製造方法で製造することができる。又、上記導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，ＲＬ１２及び屈折面ＲＲ１１，ＲＲ１２も、上記導光部材ＩＳ１の反射面ＲＬ１，ＲＬ１及び屈折面ＲＲ２，ＲＲ２と同様の方法（上記第１或いは第２の方法）で形成することが可能である。
【００３９】
又、実施例２の光学式生体測定装置を携帯電話機１００Ａに設ける場合、図４Ａ中、携帯電話機１００Ａの内部に光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２が設けられる。この場合、受光部ＬＲ２は、受光面ＬＲＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ａに実装される。同様に光源部ＬＳ２は、発光面ＬＥＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ａに実装される。又、導光部材ＩＳ２は、携帯電話機１００Ａの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ａに実装される。又、導光部材ＩＳ２及び光源部ＬＳ２の図４Ａにおける下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ａの外壁Ｗ１Ａによって覆われる。
【００４０】
図４Ｃは、図４Ａ，４Ｂとともに上述した実施例２による光学式生体測定装置のセンサ部に含まれる光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の底面図を示す。図４Ｃ中、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２から手前側に発光された光は生体（図４Ｃでは図示を省略）の内部に入射される。そして生体内の脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射された光のうちの一部が生体の表面から出射して導光部材ＩＳ２に入射される。導光部材ＩＳ２に入射された光は図４Ａとともに上述したように導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，ＲＬ１２及び屈折面ＲＲ１１，ＲＲ１２で反射及び屈折されて進行方向が変化され、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に至り、受光される。尚、図４Ｃ中、光源部ＬＳ２の発光面ＬＥＳ２は、例えば縦横２ｍｍ×２ｍｍの正方形とすることができる。又、光源部ＬＳ２の中心から受光部ＬＲ２迄の距離Ｄは、例えば２０ｍｍとすることができる。又、導光部材ＩＳ２の、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に平行な面（図４Ｃの紙面に直交する面）に沿う断面積は、受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２の面積の４倍以上とすることが望ましい。
【００４１】
図４Ｄは、図４Ａ〜４Ｃとともに上述した実施例２の光学式生体測定装置が有する導光部材ＩＳ２の基本原理を説明するための図であり、説明の便宜上、上記導光部材ＩＳ２とは異なる構成を有する導光部材ＩＳＸの側面図を使用して説明する。図４Ｄ中、生体（図４Ｄでは図示を省略）内の脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層で吸収によって差し引かれた光のうちの一部が生体の表面から出射して出射位置Ｅ１Ｘ，Ｅ２Ｘにて導光部材ＩＳＸに入射される。導光部材ＩＳ２に入射された光Ｂ１Ｘ，Ｂ２Ｘは、導光部材ＩＳＸが有する反射面ＲＬ１Ｘ，ＲＬ２Ｘにより夫々反射されて進行方向が図４Ｄ中、上方向から斜め右下方向に変化され、受光部の受光面ＬＲＳＸに至り、受光される。
【００４２】
ここで光Ｂ１Ｘが反射面ＲＬ１Ｘで反射される際、反射面ＲＬ１Ｘに沿う平面Ｈ１及びその法線Ｖ１と光Ｂ１Ｘの進行方向との関係は以下の通りである。すなわち、反射面ＲＬ１Ｘに入射する光Ｂ１Ｘと平面Ｈ１とのなす角度θ２と、反射面ＲＬ１Ｘで反射された光Ｂ１Ｘと平面Ｈ１とのなす角度θ２とは等しい。法線Ｖ１と光Ｂ１Ｘとの角度についても同様である。
【００４３】
又、光Ｂ２Ｘが反射面ＲＬ２Ｘで反射される際、反射面ＲＬ２Ｘに沿う平面Ｈ２及びその法線Ｖ２と光Ｂ２Ｘの進行方向との関係は以下の通りである。すなわち、反射面ＲＬ２Ｘに入射する光Ｂ２Ｘと法線Ｖ２とのなす角度θ１と、反射面ＲＬ２Ｘで反射された光Ｂ２Ｘと法線Ｖ２とのなす角度θ１とは等しい。平面Ｈ２と光Ｂ２Ｘとの角度についても同様である。
【００４４】
次に図５とともに、実施例３の光学式生体測定装置のセンサ部に含まれる光源部、受光部及び導光部材の構成について説明する。尚、図５の実施例３の光学式生体測定装置は、図３とともに上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の構成を有し、同一の構成部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００４５】
図５の光学式生体測定装置（実施例３）が図３の光学式生体測定装置（実施例１）と異なる点は、遮光部材ＯＣ１が設けられる点である。図５に示すように遮光部材ＯＣ１は導光部材ＩＳ１の下側の表面、すなわち測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に面する表面を覆うように取り付けられる（例えば光学接着剤や光学用基材レス両面粘着テープ等の各種接着部材によって貼り付けられる）。遮光部材ＯＣ１は、光源部ＬＳ１から光Ｂ１，Ｂ２等が発光され、導光部材ＩＳ１で進行方向が変化されて測定対象の生体の内部（Ｌ１→Ｌ２）に入射される際、所定の入射位置Ｉ１，Ｉ２以外の位置からの入射を防止する機能を果たす。上記機能の実現のため、遮光部材ＯＣ１は、導光部材ＩＳ１の上記下側の表面を覆う板形状を有し、上記所定の入射位置Ｉ１，Ｉ２に対応する部分に開口部ＯＰ１，ＯＰ２が夫々設けられる。
【００４６】
遮光部材ＯＣ１のうち、開口部ＯＰ１，ＯＰ２は光源部ＬＳ１が発光する光を透過する構成、すなわち例えば開口の構成を有し、開口部ＯＰ１，ＯＰ２以外の板状の部分は上記光を通さない（遮光する）材質で形成される。遮光部材ＯＣ１のうち開口部ＯＰ１，ＯＰ２以外の板状の部分は、例えばシリコン或いはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）の板材の表面を塗装或いは金属メッキすることにより製造することができる。又、開口部ＯＰ１，ＯＰ２は各々、例えば２ｍｍ直径の円形或いは２ｍｍ×２ｍｍのサイズの正方形の開口とすることができる。
【００４７】
又、上記各実施例同様、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｂに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｂに実装される。又、導光部材ＩＳ１は、携帯電話機１００Ｂの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｂに実装される。又、遮光部材ＯＣ１及び受光部ＬＲ１の図５における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｂの外壁Ｗ１Ｂによって覆われる。
【００４８】
上述した図５の実施例３の光学式生体測定装置によれば、遮光部材ＯＣ１を設けることにより、光源部ＬＳ１から光が発光され、導光部材ＩＳ１を介して測定対象の生体の内部に入射される際、所定の入射位置以外の位置からの入射を防止することができる。その結果、例えば導光部材ＩＳ１に傷があるような場合であって、傷の存在により意図せぬ光が所定の入射位置以外の位置から生体の内部に入射される可能性があっても、上記意図せぬ光の測定対象の生体への入射が防止される。よって光学式生体測定装置の測定精度を向上することができる。
【００４９】
又、図５の実施例３の光学式生体測定装置によれば、実施例１の場合同様、上記の如く、導光部材ＩＳ１をイルミネーションとしても使用することができる。
【００５０】
次に図６とともに、実施例４の光学式生体測定装置について説明する。実施例４の光学式生体測定装置では、図６に示されるように、導光部材を２個、上下に重ねて設け、２個の導光部材の夫々につき、光源部を夫々設ける。各導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、図３とともに上述した実施例１の導光部材ＩＳ１と同様の構成及び機能を有し、夫々、対応する光源部ＬＳ１，ＬＳ１１の発光面ＬＥＳ１，ＬＥＳ１１から発光される光の進行方向を変化させる。このようにして導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、夫々、光源部ＬＳ１，ＩＳ１１から発光された光の進行方向を、図６中、下方向に向け、導光部材ＩＳ１Ａの下面に面する測定対象の生体（図示を省略）の内部に光を入射させる。このようにして光源部ＬＳ１，ＩＳ１１から発光され生体の内部に入射された光の一部は上記実施例１の場合同様、生体内の脂肪層内で散乱し、或いは筋肉層で反射され、生体の表面から出射して受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に至り、受光される。
【００５１】
図６の実施例４の光学式生体測定装置によれば、実施例１の場合同様、上記の如く、導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１をイルミネーションとしても使用することができる。又、光源部ＬＳ１，ＩＳ１１の夫々が発光する光の波長を互いに異ならせることができる。その結果、上記の如く、測定対象の生体内の物質により各波長の光に対する吸光特性が異なる性質を利用し、光学式生体測定装置に、皮下脂肪以外の生体内の物質に関する情報を同時に取得する機能を持たせることが可能となる。
【００５２】
尚、図６中、光源部ＬＳ１から発光された光Ｂ１，Ｂ２は、夫々、導光部材ＩＳ１Ａが有する屈折面ＲＲ１，反射面ＲＬ１，反射面ＲＬ０，屈折面ＲＲ２及び反射面ＲＬ２によって、進行方向が変化されて、入射位置Ｉ１，Ｉ２で測定対象の生体の内部に入射される。同様に、上側の光源部ＬＳ１１から発光された光Ｂ２１，Ｂ２２は、夫々、導光部材ＩＳ１１が有する屈折面ＲＲ２１，反射面ＲＬ２１，反射面ＲＬ００，屈折面ＲＲ２２及び反射面ＲＬ２２によって、進行方向が変化される。そして、進行方向が変化された光は、入射位置Ｉ２１，Ｉ２２で下側の導光部材ＩＳ１Ａに入射された後、そのまま導光部材ＩＳ１Ａを透過し、測定対象の生体の内部に入射される。
【００５３】
又、図６の実施例４の場合、光源部ＬＳ１、ＬＳ１１は、夫々の発光面ＬＥＳ１、ＬＥＳ１１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｃに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｃに実装される。又、２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は、相互に接着剤等により張り合わされ、携帯電話機１００Ｃの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｃに実装される。又、導光部材ＩＳ１１及び受光部ＬＲ１の図６における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１、図６では図示を省略）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｃの外壁Ｗ１Ｃによって覆われる。
【００５４】
尚、図６の実施例４では２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１は上下に（鉛直方向）に隣接して並べられている。しかしながら、この例に限られず、２個の導光部材ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１に夫々対応する２個の導光部材を水平方向（図６の紙面に直交する方向）に隣接させて並べる構成とすることも可能である。２個の導光部材を鉛直方向に並べるか水平方向に並べるかは、例えば、導光部材を含む光学式生体測定装置を搭載する携帯電話機等における搭載スペースによって決定することができる。更に、隣接して並べる導光部材の個数も、上記の例における２個に限られず、３個以上とすることができる。その場合、光源部も対応して３個以上設けることができる。
【００５５】
次に図７とともに、実施例５の光学式生体測定装置について説明する。実施例５の光学式生体測定装置は、図３とともに上述した実施例１の光学式生体測定装置と同様の構成を有し、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。又、実施例５で使用される導光部材ＩＳ３は、実施例１で使用される導光部材ＩＳ１と同様の材質により同様の製造方法で製造することができる。
【００５６】
図７の光学式生体測定装置では、導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３及び反射面ＲＬ３が以下のように形成される。すなわち導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３及び反射面ＲＬ３は、光源部ＬＳ１から発光された光の進行方向を変化させて測定対象の生体（図７では図示を省略）の内部に入射させる際、生体の表面に対し、図７に示す如く、傾斜させて入射させるように形成される。すなわち、導光部材ＩＳ３で光Ｂ３の進行方向が変化されて生体の内部に入射位置Ｉ３で入射される際、生体の表面の鉛直方向に対し、傾斜して入射される。傾斜の方向は、図７に示す如く、光が生体に近づくにつれて受光部ＬＳ１に近づく方向である。すなわち、生体の内部に入射される光は、一定の角度をなして受光部ＬＲ１へ向くように傾斜される。その結果、例えば仮に光源部ＬＳ１として比較的発光量が小さいＬＥＤを使用するような場合でも、測定対象の生体の内部で散乱し或いは反射した光が受光部ＬＲ１に届きやすくなる。
【００５７】
図７の構成の場合、光源部ＳＬ１が発光した光Ｂ３が導光部材ＩＳ３の屈折面ＲＲ３で屈折されてほぼ水平右方向に進行し、その後導光部材ＩＳ３の反射面ＲＬ４で反射されて斜め右下方向に進行し、入射位置Ｉ３で測定対象の生体の内部へ入射される。
【００５８】
又、図７の構成の場合、光源部ＬＳ１は、発光面ＬＥＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｄに実装される。同様に受光部ＬＲ１は、受光面ＬＲＳ１と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｄに実装される。又、導光部材ＩＳ３は、携帯電話機１００Ｄの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｄに実装される。又、導光部材ＩＳ３及び受光部ＬＲ１の図７における下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１、図７では図示を省略）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｄの外壁Ｗ１Ｄによって覆われる。
【００５９】
次に図８Ａ，８Ｂとともに、実施例６の光学式生体測定装置について、上述した実施例２の光学式生体測定装置と対比しながら説明する。
【００６０】
図８Ａは、図４Ａとともに上述した実施例２の光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の配置の一例を示す側面図である。図８Ａの場合、図４Ａとともに上述の如く、光源部ＬＳ２から発光された光は、測定対象の生体の内部に入射（Ｌ１→Ｌ２）され、脂肪層Ｌ２内で散乱し、或いは筋肉層Ｌ３で反射される。上記入射された光のうちの一部の光ＳＣ１１，ＳＣ１２が、出射位置Ｅ１，Ｅ２にて生体から出射し（光Ｂ１１，Ｂ１２）、夫々導光部材ＩＳ２の反射面ＲＬ１１，屈折面ＲＲ１１，反射面ＲＬ０１、反射面ＲＬ１２，屈折面ＲＲ１２によって、進行方向が変化される。光Ｂ１１，Ｂ１２は、このように進行方向が変化されて受光部ＬＲ２の受光面ＬＲＳ２に導かれ、受光される。
【００６１】
図８Ｂは実施例６の光学式生体測定装置の光源部ＬＳ２，受光部ＬＲ２及び導光部材ＩＳ２の配置の一例を示す側面図である。図８Ｂの実施例６が図４Ａ，８Ａとともに上述した実施例２と異なる点は、図５とともに上述した実施例３同様、遮光部材ＯＣ２を有する点である。他の部分は実施例２と同様であり、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００６２】
図８Ｂに示すように遮光部材ＯＣ２は導光部材ＩＳ２の下側の表面、すなわち測定対象の生体の表皮及び真皮Ｌ１に面する表面を覆うように取り付けられる（例えば接着剤等によって貼り付けられる）。遮光部材ＯＣ２は、光源部ＬＳ２から発光されて測定対象の生体に入射（Ｌ１→Ｌ２）された伝播光のうちの一部が生体から出射して導光部材ＩＳ３に入射される際、所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２以外の位置での導光部材ＩＳ３への入射を防止する機能を果たす。上記機能の実現のため、遮光部材ＯＣ２は、導光部材ＩＳ２の上記下側の表面を覆う板形状を有し、上記所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２に対応する部分に開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２がそれぞれ設けられる。遮光部材ＯＣ２のうち、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２は光源部ＬＳ２が発光する光を透過する構成、すなわち例えば開口の構成を有し、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２以外の板状の部分は上記光を通さない（遮光する）材質で形成される。遮光部材ＯＣ２のうち開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２以外の板状の部分は、例えばシリコン或いはＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）の板材の表面を塗装或いは金属メッキすることにより製造することができる。又、開口部ＯＰ２１，ＯＰ２２は各々、例えば２ｍｍ直径の円形或いは２ｍｍ×２ｍｍのサイズの正方形の開口とすることができる。
【００６３】
又、上記各実施例同様、光源部ＬＳ２は、発光面ＬＥＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ１Ｅに実装される。同様に受光部ＬＲ２は、受光面ＬＲＳ２と対向する側の実装面が、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ２Ｅに実装される。又、導光部材ＩＳ２は、携帯電話機１００Ｅの内部に設けられた配線基板Ｐ３Ｅに実装される。又、導光部材ＩＳ２及び光源部ＬＳ２の図８Ｂにおける下面は直接測定対象の生体の表皮及び真皮（Ｌ１）に接するように露出されるが、それ以外の部分は携帯電話機１００Ｅの外壁Ｗ１Ｅによって覆われる。
【００６４】
図８Ｂとともに上述した実施例６の光学式生体測定装置によれば、遮光部材ＯＣ２を設け、光源部ＬＳ２から発光されて測定対象の生体に入射された光のうちの戻り光が生体から出射されて導光部材ＩＳ２に入射される際、所定の出射位置以外からの入射を防止することができる。その結果、例えば仮に導光部材ＩＳ２に傷がある場合であって、傷の存在により、所定の出射位置Ｅ１，Ｅ２以外から導光部材ＩＳ２に入射された意図せぬ光が受光部ＬＲ２に導かれるような場合であっても、上記意図せぬ光が受光部ＬＲ２に導かれることを防止し得る。よって光学式生体測定装置の測定精度を向上することができる。
【００６５】
次に図９とともに、上記各実施例の光学式生体測定装置において、皮下脂肪の厚さを測定する際の測定精度を向上させる方法について説明する。図９の横軸は測定対象の生体を伝播光が伝播する水平距離（ｍｍ）を示し、縦軸は受光部が出力する信号の電圧値（出力電圧（Ｖ））を示す。尚、図９に示す数値はあくまで説明のための例示であり、各実施例が上記数値によって限定されることはない。図９に示す如く、測定対象の脂肪層Ｌ２の厚さ（Ｔ＝８（ｍｍ）、Ｔ＝１２（ｍｍ）、及びＴ＝４０（ｍｍ））の相違により、同一の水平距離において、出力電圧が異なる。より具体的には、ある水平距離において、脂肪層Ｌ２が厚いほど、出力電圧が大きい。よって出力電圧から脂肪層Ｌ２の厚さを得ることができる。
【００６６】
又、上記各実施例では、上記の如く、複数の入射位置Ｉ１，Ｉ２にて測定対象の生体に光を入射させ、或いは複数の出射位置Ｅ１，Ｅ２にて測定対象の生体から光を出射させて測定に使用する。すなわち、相互に異なる複数の入射位置Ｉ１，Ｉ２にて測定対象の生体に光を入射させ、或いは相互に異なる複数の出射位置Ｅ１，Ｅ２にて測定対象の生体から光を出射させて測定に使用する。その結果、測定対象の生体を伝播光が伝播する水平距離が相互に異なる複数の測定結果を合計した値を示す出力信号を受光部から得ることができる。
【００６７】
すなわち、例えば図３のような構成において、仮に入射位置Ｉ１で測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３に光が入射され、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到るまでに生体内を伝播する水平距離を３０ｍｍとする。同様に入射位置Ｉ２で測定対象の生体に光が入射され、受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到るまでに生体内を伝播する水平距離を２０ｍｍとする。この場合、入射位置Ｉ１，Ｉ２の夫々で入射された光は夫々受光部ＬＲ１の受光面ＬＲＳ１に到達して受光される。その際の受光量は入射位置Ｉ１，Ｉ２の夫々で入射された光の合計の受光量である。
【００６８】
例えば図９中、測定対象の脂肪層Ｌ２の厚さがＴ＝４０（ｍｍ）であったとすると、上記の如く伝播の水平距離が３０ｍｍの場合、出力電圧は略０．３Ｖであり、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合、出力電圧は略１．２Ｖである。したがってこの場合、合計の受光量を示す出力電圧として、略１．５Ｖ（０．３＋１．２＝１．５）が得られる。同様に脂肪層Ｌ２の厚さがＴ＝１２（ｍｍ）であったとすると、上記の如く伝播の水平距離が３０ｍｍの場合、出力電圧は略０．２Ｖであり、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合、出力電圧は略０．８Ｖである。したがってこの場合、合計の受光量を示す出力電圧として、略１．０Ｖ（０．２＋０．８＝１．０）が得られる。その結果、両者の差分は略０．５Ｖ（１．５−１．０＝０．５）となり、伝播の水平距離が３０ｍｍの場合の差分０．１Ｖ（０．３−０．２＝０．１）、伝播の水平距離が２０ｍｍの場合の差分０．４Ｖ（１．２−０．８＝０．４）の各々に比し、明らかに拡大されている。
【００６９】
このようにして、各実施例では、複数の異なる水平距離を伝播する伝播光の合計の受光量を使用して測定を行うため、脂肪層Ｌ２の厚さの差分に対して得られる出力電圧の差分を拡大することができ、皮下脂肪厚測定の差異のＳ／Ｎ（Signal/Noise）比を向上できる。
【００７０】
次に図１０Ａ，１０Ｂとともに、上記した各実施例による光学式生体測定装置の全体構成の一例につき説明する。
【００７１】
各実施例の光学式生体測定装置は、大略、センサ部１０と、皮下脂肪厚算出装置２０と、出力部３１とを有する。センサ部１０は、発光制御部１１，発光部１２及び受光部１３を有する。ここで発光部１１は上記光源部ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１の各々を意味し、受光部１３は、上記受光部ＬＲ１、ＬＲ２の各々を意味する。上記各実施例の説明において説明したように、発光部１２から測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３に対し発光された光の生体からの戻り光が受光部１３で受光される。発光制御部１１は、発光部１１（例えばＬＥＤ）に供給する電流値を制御することにより、発光部１１の発光量を制御する。
【００７２】
皮下脂肪厚算出装置２０は、データ記憶部２１，データ信頼性判定部２２，皮下脂肪厚算出部２３及び皮下脂肪厚判定部２４を有する。データ記憶部２１は受光部１３から出力される受光量に応じた電圧を有する出力信号の電圧値を記憶する。
【００７３】
データ信頼性判定部２２は、発光制御部１１を制御し、まず、第１ステップにおいて、発光部１２が発光しない状態を形成する。発光部１２が発光しない状態において、受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値がデータ記憶部２１に記憶され、データ信頼性判定部２２がデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出し、読み出した電圧値が所定の閾値以下か否かを判定する。この判定によりデータ信頼性判定部２２は、受光部１３の受光面が測定対象の生体Ｌ１〜Ｌ３の表面に接していることを確認する。仮に受光部１３の受光面が生体の表面から離れていた場合、太陽光や部屋の照明器具の照明光等が受光部１２に受光され、発光部１２が発光しない状態であっても、あたかも発光部１２が発光した状態における如くの受光量が得られる。その結果受光部１２の出力信号の電圧値が上記閾値を超えることになり、受光部１３の受光面が生体の表面から離れている状態を検出することができる。このように受光部１３の受光面が生体の表面から離れていた場合には正確な測定ができないため、例えば出力部３１を介して外部にエラー出力を行う。
【００７４】
他方、上記第１ステップでデータ信頼性判定部２２がデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、次の第２ステップを実行する。第２ステップでは、データ信頼性判定部２２は発光制御部１１を制御することにより、発光部１２の発光量を段階的に一定の増加率で増加させる（多段型の発光動作）。その結果、段階的に増加される発光部１２の各発光量に応じた受光量を示す受光部１３の出力信号の電圧値がデータ記憶部２１に記憶される。
【００７５】
次に第３ステップにて、第１ステップ同様、データ信頼性判定部２２は発光制御部１１を制御し、発光部１２が発光しない状態を形成し、第１ステップと同様の方法にて、受光部１３の受光面が測定対象の生体の表面に接していることを確認する。この場合も第１ステップ同様、データ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、データ信頼性判定部２２は、例えば出力部３１を介して外部にエラー出力を行う。
【００７６】
第３ステップでデータ記憶部２１から記憶された電圧値を読み出した電圧値が所定の閾値以下であった場合、データ信頼性判定部２２は第４ステップを実行する。第４ステップでデータ信頼性判定部２２は、第２ステップにおける多段型の発光動作でデータ記憶部２１に記憶された各発光量に応じた受光量を示す電圧値の中から、所定の発光量に応じた受光量を示す電圧値を読み出し、読み出した電圧値を皮下脂肪厚算出部２３に出力する。
【００７７】
皮下脂肪厚算出部２３は、データ信頼性判定部２２から出力された電圧値に基づき、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（皮下脂肪厚）を、図１０Ｂとともに後述する方法によって算出する。皮下脂肪厚判定部２４は、皮下脂肪厚算出部２３で算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が、予め予測された範囲内の値か否かを判定する。算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が予め予測された範囲外であれば、皮下脂肪厚判定部２４は出力部３１に対し、エラー出力を行う。算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値が予め予測された範囲内であれば、皮下脂肪厚判定部２４は出力部３１に対し、算出された脂肪層Ｌ２の厚さの値を出力する。出力部３１は、例えばＬＣＤ(Liquid Crystal Display)等の表示装置であり、皮下脂肪厚判定部２４が出力した値を、表示出力し、或いは上記の如くエラー出力を行う。
【００７８】
次に図１０Ｂとともに、皮下脂肪厚算出部２３による脂肪層Ｌ２の厚さの算出方法について説明する。図１０Ｂは、発光部１２の発光量が上記所定の発光量に応じた受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）と、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）との関係を示すグラフ（曲線）である。図１０Ｂに示される如く、受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値が大きいほど、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さが大きいことになり、図１０Ｂのグラフは、例えば関数式ｙ＝ａ×Ｌｎ（ｘ）＋ｂで表すことができる。上記関数式中、ｙは測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）を示し、ｘは受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）を示す。したがって皮下脂肪厚算出部２３は、図１０Ｂのグラフ或いは上記関数式を使用し、データ信頼性判定部２２から出力される、所定の発光量に応じた受光部１３の受光量を示す出力信号の電圧値（受光量［Ｖ］）から、測定対象の生体の脂肪層Ｌ２の厚さ（算出脂肪厚［ｍｍ］）を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
ＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ１１ 光源部（発光部）
ＬＥＳ１，ＬＥＳ２，ＬＥＳ１１ 発光面
ＬＲ１，ＬＲ２ 受光部
ＬＲＳ１，ＬＲＳ２、ＬＲＳＸ 受光面
ＩＳ１，ＩＳ２，ＩＳ３，ＩＳ１Ａ，ＩＳ１１ 導光部材（導光部）
ＲＬ０，ＲＬ１，ＲＬ２，ＲＬ３，ＲＬ０１，ＲＬ１１，ＲＬ１２，ＲＬ２１，ＲＬ２２，ＲＬ１Ｘ，ＲＬ２Ｘ 反射面
ＲＲ１，ＲＲ２，ＲＲ３，ＲＲ１１，ＲＲ１２，ＲＲ２１，ＲＲ２２ 屈折面
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ２１，Ｂ２２，Ｂ１Ｘ，Ｂ２Ｘ 光（伝播光）
Ｉ１，Ｉ２ 所定の入射位置
Ｅ１，Ｅ２ 所定の出射位置
Ｌ１ 表皮及び真皮（測定対象の生体）
Ｌ２ 脂肪層（測定対象の生体）
Ｌ３ 筋肉層（測定対象の生体）
１０ センサ部
１１ 発光制御部
１２ 発光部（光源部）
１３ 受光部
２０ 皮下脂肪厚算出装置（演算部）
２１ データ記憶部
２２ データ信頼性判定部
２３ 皮下脂肪厚算出部
２４ 皮下脂肪厚判定部
３１ 出力部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に入射する光を発光する発光面を有する光源部と、
前記光源部の発光面が出射し、前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に前記生体の表面から前記生体の外部に出射する光を受光する受光面であって、前記光源部の発光面に平行な方向を向く受光面を有し、前記受光面が受光する受光量に応じた値を有する信号を出力する受光部と、
前記光源部の発光面から出射され前記受光部の受光面に受光されるまでの光の経路上において、前記光の進行方向を変化させる導光部と、
を有する光学式生体測定装置。
【請求項２】
前記導光部は前記生体を伝播し外部に出射する光の進行方向を変化させて前記光を前記受光部の受光面に導く第１の導光部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学式生体測定装置。
【請求項３】
前記導光部は前記光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて前記光を前記生体の表面から前記生体の内部に導く第２の導光部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式生体測定装置。
【請求項４】
前記導光部は、前記光を反射することにより前記光の進行方向を変化させる反射面、及び前記光を屈折させることにより前記光の進行方向を変化させる屈折面のうちの少なくとも一方を有する、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の光学式生体測定装置。
【請求項５】
前記第２の導光部は、前記光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて、複数の入射位置で前記光を前記生体の表面から前記生体の内部に入射させる、ことを特徴とする請求項３に記載の光学式生体測定装置。
【請求項６】
前記第１の導光部は、前記光源部の発光面が出射し、前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に複数の出射位置で前記生体の表面から前記生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて、前記光を前記受光部の受光面に導く、ことを特徴とする請求項２に記載の光学式生体測定装置。
【請求項７】
前記光源部は波長が異なる複数の光源部を有し、
前記導光部は複数の導光部材を有し、前記複数の導光部材は前記複数の光源部の夫々について設けられ、
前記複数の光源部のうちの一の光源部の発光面が出射した光は、前記一の光源部について設けられた前記複数の導光部材のうちの一の導光部材により進行方向が変化されて前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に前記生体の表面から前記生体の外部に出射した光が前記受光部の受光面に受光されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の光学式生体測定装置。
【請求項１】
生体に入射する光を発光する発光面を有する光源部と、
前記光源部の発光面が出射し、前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に前記生体の表面から前記生体の外部に出射する光を受光する受光面であって、前記光源部の発光面に平行な方向を向く受光面を有し、前記受光面が受光する受光量に応じた値を有する信号を出力する受光部と、
前記光源部の発光面から出射され前記受光部の受光面に受光されるまでの光の経路上において、前記光の進行方向を変化させる導光部と、
を有する光学式生体測定装置。
【請求項２】
前記導光部は前記生体を伝播し外部に出射する光の進行方向を変化させて前記光を前記受光部の受光面に導く第１の導光部を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学式生体測定装置。
【請求項３】
前記導光部は前記光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて前記光を前記生体の表面から前記生体の内部に導く第２の導光部を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の光学式生体測定装置。
【請求項４】
前記導光部は、前記光を反射することにより前記光の進行方向を変化させる反射面、及び前記光を屈折させることにより前記光の進行方向を変化させる屈折面のうちの少なくとも一方を有する、請求項１乃至３のうちの何れか一項に記載の光学式生体測定装置。
【請求項５】
前記第２の導光部は、前記光源部の発光面が出射する光の進行方向を変化させて、複数の入射位置で前記光を前記生体の表面から前記生体の内部に入射させる、ことを特徴とする請求項３に記載の光学式生体測定装置。
【請求項６】
前記第１の導光部は、前記光源部の発光面が出射し、前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に複数の出射位置で前記生体の表面から前記生体の外部に出射する光の進行方向を変化させて、前記光を前記受光部の受光面に導く、ことを特徴とする請求項２に記載の光学式生体測定装置。
【請求項７】
前記光源部は波長が異なる複数の光源部を有し、
前記導光部は複数の導光部材を有し、前記複数の導光部材は前記複数の光源部の夫々について設けられ、
前記複数の光源部のうちの一の光源部の発光面が出射した光は、前記一の光源部について設けられた前記複数の導光部材のうちの一の導光部材により進行方向が変化されて前記生体の表面から前記生体の内部に入射され、前記生体の内部を伝播した後に前記生体の表面から前記生体の外部に出射した光が前記受光部の受光面に受光されることを特徴とする、請求項１乃至６のうちの何れか一項に記載の光学式生体測定装置。
【図１】
【図２】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図２】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図９】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図３】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【公開番号】特開２０１２−６１０９４（Ｐ２０１２−６１０９４Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０６８９１（Ｐ２０１０−２０６８９１）
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１５日（２０１０．９．１５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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