生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器
【課題】 肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができる生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器を提供する。
【解決手段】 発光素子６ａによって観測光を予め定められている発光量の光で皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱された観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光することにより、観測者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定する。また、この測定したメラニン色素の密度に応じて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度との少なくとも一方をＣＰＵ３７で制御し、この制御された制御結果に基づいて、メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する。従って、脈波などの皮膚組織を観測者の肌の色の濃さに応じて測定することができるので、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体情報を正確に確保することができる。
【解決手段】 発光素子６ａによって観測光を予め定められている発光量の光で皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱された観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光することにより、観測者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定する。また、この測定したメラニン色素の密度に応じて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度との少なくとも一方をＣＰＵ３７で制御し、この制御された制御結果に基づいて、メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する。従って、脈波などの皮膚組織を観測者の肌の色の濃さに応じて測定することができるので、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体情報を正確に確保することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人体の脈波などの生体を光学的に測定する生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の腕時計型の生体情報検出装置は、特許文献１に記載されているように、腕時計の裏蓋に所定波長の観測光を発光する発光素子と、この発光素子で発光されて生体で散乱された観測光を受光する受光素子とを備え、発光素子を間欠的に一定周期で一定時間発光させ、この発光素子のパルス発光に応じた生体からの散乱光を受光素子で受光して光電変換し、所定時間連続的に観測して得られた信号を周波数解析して脈波などの生体情報を測定するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の生体情報検出装置では、発光素子を間欠的に一定周期で一定時間発光させ、この発光素子のパルス発光に応じた生体からの散乱光を受光素子で受光して光電変換し、この光電変換された信号を周波数解析して脈波などの生体情報を測定する構成であるから、皮膚の色の濃さによって測定値に差が生じるという問題がある。
【０００５】
すなわち、人体の皮膚は、表面側のメラニン色素を含む表皮と、その内側で脈波の観測対象である毛細血管を含む真皮と、この真皮の内側に位置する皮下組織とからなり、表皮に含まれているメラニン色素の密度は肌の色の濃さによって個人差があり、肌の色の濃い人ほど表皮にメラニン色素が多く含まれているため、肌の色の濃い人ほどメラニン色素によって観測光が吸収されてしまう。
【０００６】
このため、従来の生体情報検出装置では、発光素子によって観測光を皮膚に間欠的に一定周期で一定時間照射しても、肌の色の濃い人は毛細血管を含む真皮まで届いて真皮の組織中で散乱・吸収を繰り返し、再び表皮を透過して受光素子に到達する観測光が微弱であり、十分に観測光を受光素子によって受光することができず、肌の色の濃さによって測定値に差が生じ、脈波などの生体情報を肌の色の濃さに応じて正確に測定することができない。
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体を正確に測定することができる生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
請求項１に記載の発明は、発光素子によって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記皮膚に照射し、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する第１のステップと、この第１のステップで測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出ステップと、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する第１のステップと、この第１のステップにより測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出ステップと、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記第１のステップが、前記発光素子によって前記観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射する照射ステップと、この照射ステップによりそれぞれ照射されて皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光する受光ステップと、この受光ステップにより受光された散乱光に基づいて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定ステップと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出方法である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記第２のステップが、前記第１のステップによる前記測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度とを前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して、前記皮膚組織を観測する観察ステップを備えていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の生体情報検出方法である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子によって発光させて前記皮膚に照射させる観測光照射手段と、この観測光照射手段によって照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光素子で受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段と、前記発光素子を予め定められている発光量で発光させ、この発光した観測光を前記受光素子で受光し、その受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、且つこの測定結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出手段と、を備えていることを特徴とする生体情報検出装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する測定手段と、この測定手段により測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出手段と、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記測定手段が、前記発光素子を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射させ、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光し、この受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定手段を備え、前記制御手段は、前記測定手段による測定結果に応じて前記皮膚のタイプが複数段階のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して前記皮膚組織を観測する観測手段と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載された生体情報検出装置を人体に装着する機器本体に設けたことを特徴とする人体装着機器である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、発光素子によって観測光を予め定められている発光量の光で皮膚に照射し、この皮膚内で散乱された観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、観測者の皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定したメラニン色素の密度に応じて発光素子の発光量と受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御することができる。このために、脈波などの皮膚組織を観測者の肌の色の濃さに応じて測定することができる。このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができる。
【００１７】
また、この発明によれば、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定し、この測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御した上で、この制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出することができる。このため、精度の高い生体情報を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明を適用した腕時計の一実施形態を示した拡大断面図である。
【図２】図１の腕時計の裏蓋を示した拡大平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視における拡大断面図である。
【図４】図３の生体情報検出装置を腕の皮膚に接触させて、脈波などの生体を光学的に測定する状態を示した拡大断面図である。
【図５】図４の皮膚を拡大して概略的に示した要部の拡大断面図である。
【図６】図３の生体情報検出装置の回路構成を示したブロック図である。
【図７】図５の皮膚における生体成分の主な吸収スペクトルを示した図である。
【図８】図５の皮膚に含まれているメラニン色素の密度に応じて皮膚タイプを６段階に分類して表で示した図である。
【図９】図８において発光素子の駆動電流に対する受光素子の受光量を皮膚タイプごとに示した図である。
【図１０】図９において受光素子の受光電流とＡ／Ｄコンバータの入力信号（入力電圧）との関係を示した図である。
【図１１】図８の皮膚タイプを確認するために第１Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ２）とに与える各電圧値を示したテーブル１の図である。
【図１２】図１１の皮膚タイプにおいて脈波を観測するために第１Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ２）とに与える各電圧値を示したテーブル２の図である。
【図１３】図５において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が少ない場合で、発光素子を所定の発光量で発光させた場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１４】図１３において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が多い場合で、発光素子による発光量のみを増大させた場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１５】図１４において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が多い場合で、発光素子による発光量と受光素子の受光感度との両方を調整した場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１６】図６の生体情報検出装置における基本的な動作フローを示した図である。
【図１７】図１６の皮膚タイプを確認する皮膚タイプ確認処理の動作フローを示した図である。
【図１８】図１６の脈波を観測する脈波観測処理の動作フローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図１８を参照して、この発明を腕時計に適用した一実施形態について説明する。
この腕時計は、図１に示すように、腕時計ケース１を備えている。この腕時計ケース１の上部開口部には、時計ガラス２がパッキン２ａを介して取り付けられており、この腕時計ケース１の下部には、裏蓋３が防水リング３ａを介して取り付けられている。この腕時計ケース１の内部には、時計機能に必要な各種の部品を有する時計モジュール４が配置されている。
【００２０】
また、この腕時計ケース１の裏蓋３の中央部には、図１〜図３に示すように、生体情報検出装置５が設けられている。この場合、裏蓋３は、ステンレスなどの金属からなり、図３および図４に示すように、その下面が中央部に向けて緩やかに湾曲しながら下側に突出している。この突出した中央部には、生体情報検出装置５を取り付けるための取付孔３ｂが上下に貫通して設けられている。
【００２１】
生体情報検出装置５は、図３および図４に示すように、人体の皮膚を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光する発光部６と、この発光部６が発光した観測光を導いて皮膚Ｈに環状に拡散照射する導光部材７と、この導光部材７によって照射された環状の照射領域Ｅ内の中央部に位置する皮膚Ｈに接触する観測光採込部８と、この観測光採込部８における皮膚Ｈと反対側に位置する箇所に配置されて観測光採込部８で採り込んだ観測光を受光する受光部９とを備えている。
【００２２】
この場合、発光部６と受光部９とは、図１〜図４に示すように、測定用の回路基板１０の下面に設けられている。この回路基板１０は、導光部材７の上部に位置して腕時計ケース１内に配置されている。導光部材７は、その下部が裏蓋３の取付孔３ｂ内に嵌め込まれ、その上部が腕時計ケース１内の回路基板１０の下面に配置されている。
【００２３】
ところで、発光部６は、側面発光タイプのものであり、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子６ａを素子基板６ｂの側面に設けた構成になっている。この発光素子６ａは、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素が光を吸収する吸光度の低いλｐ＝９４０ｎｍの赤外線光を観測光として発光するように構成されている。この発光部６は、図３および図４に示すように、導光部材７の外周に対応する回路基板１０の下面における１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応する４箇所にそれぞれ設けられている。
【００２４】
導光部材７は、図３および図４に示すように、導光リング部１１、拡散反射リング部１２、拡散リング部１３、および拡散照射リング部１４を備えている。導光リング部１１は、光透過性の高い透明な樹脂または透明なガラスなどの材料からなり、全体がほぼ正方形の平板状に形成されている。この導光リング部１１は、その中央部に円形孔１１ａが形成されていると共に、各角部にそれぞれ発光部６が対応して配置される入射面１１ｂが形成された構成になっている。
【００２５】
この場合、導光リング部１１は、各角部の入射面１１ｂが１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応するように回路基板１０の下面に配置されている。すなわち、導光リング部１１の入射面１１ｂは、図２に示すように、導光リング部１１の各角部に半円形状に食い込んで形成された切欠凹部であり、この半円形状の切欠凹部内に発光部６の発光素子６ａが挿入された状態で配置されている。これにより、導光リング部１１は、発光素子６ａで発光した観測光が導光リング部１１の４つの角部から中央部の円形孔１１ａに向けて４方向から放射状に入射するように構成されている。
【００２６】
また、この導光リング部１１は、中央部の円形孔１１ａの内周面が出射面１１ｃに形成されている。これにより、導光リング部１１は、図４に示すように、発光部６で発光した観測光を４方向の各角部の入射面１１ｂから内部に採り込み、この採り込んだ観測光を４方向から中央部の円形孔１１ａに向けて導き、この導いた観測光を円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃから放出するように構成されている。
【００２７】
この場合、導光リング部１１の外表面には、図３および図４に示すように、各角部の入射面１１ｂおよび円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃを除いて、導光リング部１１の内部に入射した観測光が導光リング部１１の外部に漏れるのを防ぐための第１反射層１５がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００２８】
また、拡散反射リング部１２は、図３および図４に示すように、光拡散性を有する白濁または乳白色のアクリル樹脂などの合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング形状に形成されている。この拡散反射リング部１２は、その厚みが導入リング部１１とほぼ同じ厚みに形成され、導光リング部１１の円形孔１１ａ内に配置されている。この場合、拡散反射リング部１２は、その外周面が入射面１２ａに形成され、この入射面１２ａが導光リング部１１の円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃに密着して配置されるように構成されている。
【００２９】
また、この拡散反射リング部１２の下面は、図３および図４に示すように、その外周面の入射面１２ａから採り込んだ観測光を皮膚Ｈに向けて放出する出射面１２ｂに形成されている。さらに、この拡散反射リング部１２の内周部には、その外周面の入射面１２ａから採り込んだ観測光を下面の出射面１２ｂに向けて反射する反射面１２ｃが環状に連続して形成されている。この反射面１２ｃは、逆円錐面の一部つまり下側に向けて先細になる逆円錐面の一部に形成されている。
【００３０】
さらに、この拡散反射リング部１２の外表面には、図３および図４に示すように、外周面の入射面１２ａおよび下面の出射面１２ｂを除いて、拡散反射リング部１２の内部に入射した観測光が拡散反射リング部１２の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第２反射層１６がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３１】
これにより、拡散反射リング部１２は、導光リング部１１の内周面である出射面１１ｃから放出された観測光を外周面の入射面１２ａから内部に採り込み、この採り込んだ観測光を拡散反射リング部１２の環状に沿って導きながら拡散すると共に、内周部に設けられた反射面１２ｃによって下面の出射面１２ｂに向けて反射し、この拡散反射された観測光を下面の出射面１２ｂから下側に放出するように構成されている。
【００３２】
拡散リング部１３は、図３および図４に示すように、光拡散性を有する合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング状に形成されている。この拡散リング部１３は、その厚みが薄いシート状に形成され、拡散反射リング部１２の下面の出射面１２ｂに密着して配置されている。この拡散リング部１３の外周面および内周面の各周面にも、拡散反射リング部１２と同様、入射した観測光が拡散リング部１３の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第２反射層１６がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３３】
これにより、拡散リング部１３は、図３および図４に示すように、拡散反射リング部１２の出射面１２ｂから放出された観測光を上面から内部に採り込み、この採り込んだ観測光を拡散リング部１３の環状に沿って導きながら均一になるように十分に拡散し、この拡散された観測光を下面から皮膚Ｈに向けて斑なく均等に放出するように構成されている。
【００３４】
拡散照射リング部１４は、図３および図４に示すように、拡散性を有するアクリル樹脂などの合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング形状に形成されている。この拡散照射リング部１４は、拡散反射リング部１２の下側に拡散リング部１３を介して配置され、裏蓋３の取付孔３ｂ内に第１防水パッキン１７を介して嵌め込まれている。この場合、拡散照射リング部１４は、その外周が拡散反射リング部１２の外周よりも少し大きく、内周が拡散反射リング部１２の内周よりも少し小さく形成されている。
【００３５】
これにより、拡散照射リング部１４は、拡散反射リング部１２から放出されて拡散リング部１３で斑なく環状に拡散された観測光を上面から採り込み、この採り込んだ観測光を更に拡散し、この拡散された観測光を下面から環状に放出させることにより、観測光を皮膚Ｈにリング状の広い面積に均一に拡散照射するように構成されている。
【００３６】
この場合にも、拡散照射リング部１４の外周面および内周面には、図３および図４に示すように、その上面および下面を除いて、拡散照射リング部１４の内部に入射した観測光が拡散照射リング部１４の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第３反射層１８がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３７】
また、この拡散照射リング部１４は、裏蓋３の取付孔３ｂに設けられた突起部３ｃに当接して腕時計ケース１内に押し込まれないように位置規制されている。この場合、拡散照射リング部１４は、図３および図４に示すように、その下面が裏蓋３の下面における最下部と同じ高さで配置され、これにより拡散照射リング部１４の下面と裏蓋３の下面とが段差を生じることなく、裏蓋３の下面と共に皮膚Ｈに接触するように構成されている。
【００３８】
この拡散照射リング部１４の内側には、図３および図４に示すように、皮膚Ｈ内に照射された観測光を採り込むための観測光採込部８が設けられている。この観測光採込部８は、高屈折率の透明な樹脂または透明なガラスなどの材料からなり、全体が円形の平板状に形成されている。この場合、観測光採込部８は、その厚みが拡散照射リング部１４とほぼ同じ厚みに形成されている。これにより、観測光採込部８と拡散照射リング部１４とは、その各上面および各下面がそれぞれほぼ同一平面上に配置されている。
【００３９】
また、この観測光採込部８は、図３および図４に示すように、その外周面と拡散照射リング部１４の内周面との間に第２防水パッキン１９を介して拡散照射リング部１４内に取り付けられている。この観測光採込部８は、その下面が拡散照射リング部１４によって照射されたリング状の照射領域Ｅ内の中央部に位置する皮膚Ｈに接触するように構成されている。これにより、観測光採込部８は、皮膚Ｈ内に照射された観測光を下面から採り込み、この採り込んだ散乱光を上面から受光部９に向けて照射させるように構成されている。
【００４０】
受光部９は、観測光採込部８で採り込んだ観測光を受光して光電変換するものであり、シリコンフォトダイオードなどの受光素子９ａを素子基板９ｂの下面に下向きに設けた構成になっている。この受光部９は、図３および図４に示すように、受光素子９ａがホルダ部２１内に収納された状態で、観測光採込部８における皮膚Ｈと反対側（図３では上方）に位置する箇所、つまり観測光採込部８の光軸上における焦点位置付近に位置する箇所の回路基板１０の下面に設けられている。
【００４１】
この受光部９の受光素子９ａは、波長（λ）が９４０ｎｍ程度の特定波長帯域の光に最も強く反応する分光感度特性を有している。すなわち、この受光素子９ａは、波長が９４０ｎｍ以下の波長帯域の光に対してはその波長が短くなるに伴って徐々に受光感度が低下し、逆に波長が９４０ｎｍ程度以上の波長帯域の光に対しては急激に受光感度が低下し、波長が９４０ｎｍの波長の光に対して最も受光感度が高くなるように構成されている。
【００４２】
この受光素子９ａの下側、つまり受光素子９ａと観測光採込部８との間には、図３および図４に示すように、光学フィルタ２０が、受光素子９ａの下側に位置するホルダ部２１内に配置されている。この光学フィルタ２０は、波長が９００ｎｍ以上の特定波長帯域の光を透過し、波長が９００ｎｍ以下の波長帯域の光を遮断することにより、受光素子９ａが太陽光などの外来光による測定変動の影響を軽減するように構成されている。
【００４３】
この場合、受光部９のホルダ部２１は、アルミなどの遮光性を有する金属からなり、その表面に反射機能を有するアルマイト処理が施され、これにより受光素子９ａを光学的に保護するように構成されている。このホルダ部２１は、図３および図４に示すように、発光部６の厚み（上下方向の長さ）と同じ厚みで形成され、拡散反射リング部１２の中央部内に配置されている。
【００４４】
これにより、発光部６、導光リング部１１、拡散反射リング部１２、および受光部９は、これらの厚みが発光部６の厚み（上下方向の長さ）内に形成され、これら各上下面がほぼ同一平面上に配置され、この状態で全体が約１ｍｍの厚みで平面的に配置されている。また、光学フィルタ２０は、その厚みが拡散リング部１３とほぼ同じ厚みで形成され、拡散リング部１３と共に裏蓋３の内面（図３では上面）とほぼ同一平面上に配置されるように構成されている。
【００４５】
次に、図６に示されたブロック図を参照して、この生体情報検出装置５の回路構成について説明する。
この生体情報検出装置５の回路構成は、制御装置２５と、発光素子６ａおよび受光素子９ａを有する光電信号検出部２６と、この光電信号検出部２６の発光素子６ａを駆動する発光部駆動回路２７と、この発光部駆動回路２７によって駆動される発光素子６ａの発光量を制御する発光制御回路２８とを備えている。
【００４６】
また、この生体情報検出装置５の回路構成は、図６に示すように、光電信号検出部２６の受光素子９ａから出力された電流信号（受光電流Ｉｐｄ）を電圧信号（受光電圧Ｖｉｎ）に変換するＩ／Ｖ変換回路２９と、このＩ／Ｖ変換回路２９に基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を与えるための基準電圧発生回路３０と、Ｉ／Ｖ変換回路２９からの出力信号（受光電圧Ｖｉｎ）を取り込んで制御装置２５に与えると共に受光素子９ａの受光感度を制御する受光制御回路３１とを備えている。
【００４７】
さらに、この生体情報検出装置５の回路構成は、脈波などの生体の測定結果を生体情報として表示する表示部３２、各部に電源電圧を供給する電源部３３と、ユーザによって入力操作されるスイッチ部３４とを備えている。電源部３３は、発光部駆動回路２７に電源を供給するほか、制御装置２５に電源を供給する制御電源回路３５と、発光制御回路２８、基準電圧発生回路３０、受光制御回路３１などのアナログ回路に電源を供給するアナログ電源回路３６とを備えている。
【００４８】
ところで、制御装置２５は、回路の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）３７と、予め定められたプログラムが格納されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３８と、随時書き込み読み出し可能なＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３９と、時間を計測する計時回路４０と、スイッチ部３４の操作に応じてスイッチ信号を出力するスイッチ回路４１と、表示部３２を駆動する表示駆動回路４２と、各部に動作信号を出力すると共に受光制御回路３１からの出力信号を取り込むＩＯポート４３とを備え、これらがＣＰＵ３７とバスライン４４によって接続されている。
【００４９】
ＣＰＵ３７は、ＬＳＩ（大規模集積回路）などの集積回路である。光電信号検出部２６は、特定波長帯域の観測光を発光する発光素子６ａ、および、この発光素子６ａで発光された観測光が皮膚Ｈに照射されて皮膚Ｈ内で散乱・吸収された際に、その観測光を受光し、その受光量に応じて電流信号（受光電流Ｉｐｄ）を出力する受光素子９ａなどを有している。この場合、発光素子６ａは、１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応する４箇所に配置されており、この４つの発光素子６ａは、直列に接続されている。
【００５０】
発光部駆動回路２７は、電源部３３からの電源電圧を発光素子６ａの駆動に必要な電圧まで昇圧するステップアップ電源回路であり、その入力端子ＥＮが制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ１）に接続されている。発光制御回路２８は第１Ｄ／Ａコンバータ４５と定電流回路４６とを備えている。定電流回路４６はオペアンプ４６ａとトランジスタＴｒと抵抗Ｒａとで構成されている。
【００５１】
第１Ｄ／Ａコンバータ４５は、その制御端子（ＳＹＮＣＢ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ２〜ＯＵＴ４）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。また、この第１Ｄ／Ａコンバータ４５は、その出力端子（Ｖｏｕｔ１）が定電流回路４６のオペアンプ４６ａに接続され、アナログ電源回路３６から与えられた電源電圧とグランドとの間で１０ビットの分解能で分割され、この分割されたいずれかの電圧（Ｖｏｕｔ１）をオペアンプ４６ａに与える。
【００５２】
これにより、光電信号検出部２６の発光素子６ａに流れる発光電流（Ｉｆ）は、第１Ｄ／Ａコンバータ４５から出力された電圧値（Ｖｏｕｔ１）を定電流回路４６の抵抗値（Ｒａ）で割った値（Ｉｆ＝Ｖｏｕｔ１／Ｒａ）である。このため、発光素子６ａに流れる発光電流（Ｉｆ）は、定電流回路４６の抵抗Ｒａが一定あることにより、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力端子からの電圧値（Ｖｏｕｔ１）によって変化し、この変化に応じて光電信号検出部２６の発光素子６ａによる発光量を調整する。
【００５３】
一方、光電信号検出部２６の受光素子９ａから出力された受光電流（Ｉｐｄ）を受光電圧（Ｖｉｎ）に変換するＩ／Ｖ変換回路２９は、オペアンプ２９ａと抵抗Ｒｆとで構成されている。このオペアンプ２９ａには、光電信号検出部２６の受光素子９ａと基準電圧発生回路３０の出力端子（Ｖｏｕｔ）とが接続されている。また、受光制御回路３１は、第２Ｄ／Ａコンバータ４７とＡ／Ｄコンバータ４８とで構成されている。
【００５４】
第２Ｄ／Ａコンバータ４７は、その制御端子（ＳＹＮＣＢ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ５〜ＯＵＴ７）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。Ａ／Ｄコンバータ４８は、その制御端子（ＣＳＢ、ＤＣＬＫ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ８〜ＯＵＴ９）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。
【００５５】
このＡ／Ｄコンバータ４８は、その入力端子（Ｖｒｅｆ２）に第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）が接続され、基準電圧（Ｖｏｕｔ２）が与えられている。また、このＡ／Ｄコンバータ４８は、その入力端子（Ｖｉｎ）にＩ／Ｖ変換回路２９の出力端子が接続されていると共に、出力端子（ＤＯＵＴ）が制御装置２５の入力端子（ＩＮ）に接続されている。
【００５６】
これにより、Ａ／Ｄコンバータ４８は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生してＩ／Ｖ変換回路２９で変換された受光電圧（Ｖｉｎ）が入力端子（Ｖｉｎ）に与えられる。このＡ／Ｄコンバータ４８に与えられる受光電圧（Ｖｉｎ）は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生した受光電流（Ｉｐｄ）とＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）との積に基準電圧発生回路３０からの基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を加えた値（Ｖｉｎ＝Ｉｐｄ×Ｒｆ＋Ｖｒｅｆ１）である。
【００５７】
また、このＡ／Ｄコンバータ４８は、Ｉ／Ｖ変換回路２９から与えられた受光電圧（Ｖｉｎ）を第２Ｄ／Ａコンバータ４７から与えられた電圧（Ｖｒｅｆ２）とグランドとの端子間電圧に基づいて１６ビットでＡ／Ｄ変換し、この１６ビットでＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換データとして出力端子（ＤＯＵＴ）から制御装置２５の入力端子（ＩＮ）に与える。
【００５８】
これにより、ＣＰＵ３７は、Ａ／Ｄコンバータ４８から出力された受光素子９ａからの受光信号レベルをサンプルホールドしてＡ／Ｄ変換データを確定する。この場合、ＣＰＵ３７は、発光部駆動回路２７が電源部３３からの電源電圧を発光素子６ａの駆動に必要な電圧まで昇圧する昇圧動作を停止させる。
【００５９】
また、発光素子６ａの発光量は、駆動電流（Ｉｆ）と比例関係にあり、定電流回路４６の抵抗（Ｒａ）が一定（例えばＲａ＝１００Ω）である。これにより、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力端子（Ｖｏｕｔ１）から出力される発光素子６ａの駆動信号（Ｖｏｕｔ１）は、ＣＰＵ３７によって制御されて第１Ｄ／Ａコンバータ４５に与えられる電源電圧（ＶＤＤＡ）とグランドとの間で１０ビットに分割され、この分割された電圧信号が与えられ、発光素子６ａの発光量を制御する。
【００６０】
受光素子９ａは、発光素子６ａで発光されて観測光が皮膚Ｈに照射され、この照射された観測光が皮膚Ｈ内で散乱・吸収され、その散乱光を受光して受光電流（Ｉｐｄ）を発生する。この場合、皮膚Ｈの散乱条件および血液の状態が一定である場合には、皮膚Ｈのタイプに応じて受光素子９ａに発生する受光電流（Ｉｐｄ）が異なる。この皮膚Ｈのタイプとは、皮膚Ｈの表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度によって分類されている。
【００６１】
すなわち、生体組織成分の吸光スペクトルは、図７に示すように、６００ｎｍ以下の波長でヘモグロビンＨＥおよびメラニン色素ＭＥの吸光度が高い。皮膚Ｈの表皮Ｈ２には、真皮Ｈ１以下の組織を有害な紫外線から保護するため、メラニン色素ＭＥが含まれている。このメラニン色素ＭＥの含有密度は、肌の色の濃さによって大きく異なり、図８に示すように、６段階の皮膚タイプ１〜６に分類されている。
【００６２】
この図８は、６段階に皮膚タイプを分類した場合における各皮膚タイプ１〜６と、これに対応するメラニン色素の含有指数と、各皮膚タイプ１〜６ごとに観測光が表皮Ｈ２を透過する透過率との関係を示している。皮膚タイプ１〜６のうち、皮膚タイプ２は白色肌、皮膚タイプ３は黄色肌、皮膚タイプ５は黒色肌である。この場合、観測光としては、例えば波長（λ）が５２０ｎｍの緑色光と、波長が９４０ｎｍの近赤外光とである。波長が５２０ｎｍの緑色光では、皮膚タイプ５の黒色肌の場合、ほとんど透過しないので、観測光としての使用は不適当であることが判る。
【００６３】
また、波長が９４０ｎｍの近赤外光では、表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度が少ない皮膚タイプ１の白色肌の場合、表皮Ｈ２を透過して皮膚Ｈの内部で散乱された観測光は、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光されるが、観測光の透過率が９９．３％程度と高いので、発光部６および受光部９の両方の部分において、表皮Ｈ２での吸収は無視できるので、図１３に示すように、発光部６から照射され皮膚Ｈの内部で散乱されて受光素子９ａに入射する観測光は主に真皮Ｈ１の深さの範囲内で散乱された観測光に限定できる。
【００６４】
一方、表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度が多い皮膚タイプ５の黒色肌の場合には、表皮Ｈ２の透過率が４６％程度であり、表皮Ｈ２を透過して皮膚組織の内部で散乱された観測光も、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光されるので、皮膚タイプ１の白色肌の場合における透過率を１００％とすると、皮膚タイプ５の黒色肌の場合には、約２０％（１／５程度）になる。
【００６５】
この皮膚タイプ５の黒色肌の場合で、受光素子９ａによる受光量を確保するために、受光感度を皮膚タイプ１に保った条件で、発光素子６ａのみを調整して発光量を増加させた場合には、図１４に示すように、発光素子６ａからの観測光が真皮Ｈ１の下側の皮下組織まで深く照射され、真皮Ｈ１における血液の脈動信号（つまり心臓の拍動に伴う脈動信号）以外のノイズ（例えば体動に伴う脈動）の影響を受けやすくなる。
【００６６】
そこで、この生体情報検出装置５では、波長が９４０ｎｍの近赤外光を用いて皮膚タイプ５の黒色肌において、受光素子９ａで受光する受光量を皮膚タイプ１の白色肌と同程度にするため、発光素子６ａの発光量を５倍程度増加させると共に、受光素子９ａの受光感度を同程度に高めることにより、図１５に示すように、観測光を真皮Ｈ１に限定して照射させ、且つ受光素子９ａで観測光を十分に受光するように構成している。
【００６７】
これにより、受光素子９ａで受光されて発生する受光電流（Ｉｐｄ）は、皮膚Ｈの散乱条件および血液の状態が一定である場合に、図９に示すように、各皮膚タイプ１〜５ごとに受光量に比例して増加する。すなわち、受光素子９ａで発生した受光電流（Ｉｐｄ）は、Ｉ／Ｖ変換回路２９のオペアンプ２９ａからＡ／Ｄコンバータ４８に出力電圧（Ｖｉｎ）として与えられる。
【００６８】
このＡ／Ｄコンバータ４８に与えられる出力電圧（Ｖｉｎ）は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生した受光電流（Ｉｐｄ）とＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）との積に基準電圧発生回路３０の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を加えた値（Ｖｉｎ＝Ｉｐｄ×Ｒｆ＋Ｖｒｅｆ１）であることから、図１０に示すように、基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を接点として、傾きがＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）の直線で表される。
【００６９】
この場合、Ａ／Ｄコンバータ４８に供給される基準電位（Ｖｒｅｆ２）は、ＣＰＵ３７によって制御されて第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）から出力されており、この第２Ｄ／Ａコンバータ４７の入力電圧（ＶＤＤＡ）とグランドとの間で８ビットの分解能で分割され、この分割された電圧信号（Ｖｏｕｔ２）が出力される。Ａ／Ｄコンバータ４８は、第２Ｄ／Ａコンバータ４７からの出力電圧（Ｖｏｕｔ２）に基づく基準電位（Ｖｒｅｆ２）とグランドとの間を１６ビットの分解能で、Ｉ／Ｖ変換回路２９からの出力電圧（Ｖｉｎ）をＡ／Ｄ変換する。
【００７０】
これにより、測定者の皮膚タイプ１〜６に応じて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光量とを制御することにより、測定者の皮膚タイプ１〜６およびその皮膚タイプ１〜６に応じた生体組織の観測が可能になる。従って、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光量とを制御するための各電圧、つまり第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）とを、図１１および図１２に示すように、測定者の皮膚タイプ１〜６に応じた基準データとして設定して、ＲＡＭ３９に予め登録しておく。
【００７１】
すなわち、図１１に示されたテーブル１の基準データは、測定者の皮膚タイプ１〜６を測定するための第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）との基準データであり、ＲＡＭ３９のテーブル１に登録されている。また、図１２に示されたテーブル２の基準データは、皮膚タイプ１〜６に応じた生体組織を観測するための第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）との基準データであり、ＲＡＭ３９のテーブル２に登録されている。
【００７２】
次に、図１６を参照して、この生体情報検出装置５によって生体組織を観測する生体組織観測処理の基本的な動作フローについて説明する。
この生体組織観測処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、発光素子６ａによって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて皮膚Ｈに照射し、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光することにより、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、観測者の皮膚タイプを確認する（ステップＳ１）。この後、ステップＳ１で測定された測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御して脈波を観測し（ステップＳ２）、この動作を終了する。
【００７３】
次に、図１７を参照して、図１６のステップＳ１にて示した観測者の皮膚タイプを確認する皮膚タイプ確認処理の動作フローについて説明する。
この皮膚タイプ確認処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル１の内容を読み出し、このテーブル１の内容に基づいて第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）から出力される電圧を制御し、Ａ／Ｄコンバータ４８に皮膚タイプ２に対応する電圧（Ｖｒｅｆ２＝２．０４８ｍＶ）を与えて、受光素子９ａの受光感度を皮膚タイプ２の受光感度に設定する（ステップＳ１１）。
【００７４】
この後、ＣＰＵ３７は、テーブル１の内容に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ２に更新し（ステップＳ１２）、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ２の電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０４．６ｍＶ）に近い電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０５．０ｍＶ）にして発光素子６ａを皮膚タイプ２に対応する発光量で点灯させる（ステップＳ１３）。
【００７５】
すると、発光素子６ａで発光した観測光は、観測者の皮膚Ｈに照射され、この照射された観測光は皮膚Ｈ内で散乱・吸収され、この皮膚Ｈ内で散乱された観測光は受光素子９ａに受光される。これにより、受光素子９ａには、その受光量に応じて受光素子９ａに受光電流（Ｉｐｄ）が発生する。この発生した受光電流（Ｉｐｄ）はＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に与えられる。
【００７６】
この入力端子（Ｖｉｎ）に入力された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ４８により、対応するデジタルの受光電圧値（ＡＤ０）に変換される（ステップＳ１４）。ＣＰＵ３７は、この変換された受光電圧値（ＡＤ０）が予め定められている基準値（ＡＤ基準値）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１５）。このとき、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きい場合には、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度が皮膚タイプ２よりも少ないと判断し、測定者が皮膚タイプ１であると確定し（ステップＳ１６）、メインフローに戻る。
【００７７】
また、ステップＳ１５で、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも小さい場合には、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度が皮膚タイプ２よりも多いと判断し、皮膚タイプを１段階繰り上げ（ステップＳ１７）、この繰り上げられた皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であるか否かを判断し（ステップＳ１８）、６段階目の皮膚タイプ６でなければ、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の動作を皮膚タイプ３から皮膚タイプ６まで繰り返す。
【００７８】
すなわち、ステップＳ１７で皮膚タイプが１段階繰り上げられてステップＳ１２に戻ると、このステップＳ１２で皮膚タイプ３に更新し、ステップＳ１３で第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ３の電圧（Ｖｏｕｔ１＝１１５．７ｍＶ）に誓い電圧（Ｖｏｕｔ１＝１１６．０ｍＶ）にして発光素子６ａを点灯させる。
【００７９】
そして、受光素子９ａに受光電流（Ｉｐｄ）が発生し、この発生した受光電流（Ｉｐｄ）がＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に与えられると、ステップＳ１４でＣＰＵ３７がＡ／Ｄコンバータ４８からの受光電圧値（ＡＤ０）を取り込み、ステップＳ１５で取り込んだ受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きいか否かを判断し、ステップＳ１６で受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きい場合には、測定者が皮膚タイプ２であると確定し、メインフローに戻る。
【００８０】
また、ステップＳ１５で、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも小さい場合には、ステップＳ１７で皮膚タイプをさらに１段階繰り上げ、ステップＳ１８で繰り上げられた皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であるか否かを判断し、６段階目の皮膚タイプ６でなければ、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の動作を皮膚タイプ４から皮膚タイプ６まで繰り返す。これにより、測定者が皮膚タイプ１〜５のいずれであるかを確定する。
【００８１】
次に、図１８を参照して、図１６のステップＳ２にて示した観測者の脈波を観測する脈波観測処理の動作フローについて説明する。
この脈波観測処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、まず、皮膚タイプ確認処理に基づいて皮膚タイプ１〜５のいずれであるかを判断する（ステップＳ２１）。
【００８２】
そして、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）であれば、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル２の内容を読み出し、このテーブル２の内容に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）とを、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する各電圧値（例えば皮膚タイプ３のＶ１=１０８ｍＶ、Ｖ２＝１．９１ｍＶ）に更新する（ステップＳ２２）。
【００８３】
この後、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する電圧値に更新された第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２＝１．９１ｍＶ）をＡ／Ｄコンバータ４８に入力電圧（Ｖｒｅｆ２）として与えて、受光素子９ａの受光感度を調整する（ステップＳ２３）。この後、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する電圧値に更新された第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０８ｍＶ）で発光素子６ａを点灯させる（ステップＳ２４）。
【００８４】
すると、発光素子６ａで発光した観測光は、測定者の皮膚タイプ（例えば皮膚タイプ３）に応じて発光量が制御され、また、受光素子９ａからＡ／Ｄコンバータ４８で構成される受光回路の受光感度が制御され、皮膚Ｈ内で散乱された観測光のうち、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光される観測光は皮膚Ｈの真皮Ｈ１における深さの範囲内で散乱された観測光に限定される。
【００８５】
このとき、皮下組織以下の生体組織の光学特性の変動（体動に伴う光学特性の変動）によるノイズの影響を受けない条件で受光素子９ａに到達する。これにより、受光素子９ａは真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンＨＥの量的変動が、変動の主要因である観測光を受光する。受光素子９ａには、その受光量に応じて受光電流（Ｉｐｄ）が発生し、この発生した受光電流（Ｉｐｄ）はＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に入力される。
【００８６】
この入力端子（Ｖｉｎ）に入力された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ４８により、対応するデジタルの受光電圧値（ＡＤ１）に変換される（ステップＳ２５）。ＣＰＵ３７は、この変換された受光電圧値（ＡＤ１）が、予め定められた電圧値の最小値から最大値までの基準範囲（ＡＤ１ｍｉｎからＡＤ１ｍａｘまでの基準範囲）内であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００８７】
このとき、受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の基準範囲内でなければ、測定エラーとなり、エラー処理を行う（ステップＳ２７）。また、受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の基準範囲内であれば、Ａ／Ｄ変換データの時系列データである受光電圧値（ＡＤ１の値）を脈波データとしてＲＡＭ３９に格納する（ステップＳ２８）。この格納された脈波データに基づいて、脈拍数などの生体情報を検出するための検出処理を行う（ステップＳ２９）。
【００８８】
この後、脈波観測を終了するか否かを判断し（ステップＳ３０）、スイッチ部３４の操作によって終了信号が与えられると、脈波観測処理を終了して、メインフローに戻る。このとき、脈波観測処理の終了信号が与えられていない場合には、ステップＳ２２に戻り、再びステップＳ２２からステップＳ３０の動作を繰り返して、再度、脈波測定を行う。
【００８９】
ところで、ステップＳ２１で、皮膚タイプ確認処理に基づいて皮膚タイプ１〜５のいずれでもなく、皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であると判断された場合には、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル２を読み出し、このテーブル２に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を更新し（ステップＳ３１）、第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）を皮膚タイプ６に対応する電圧値（Ｖｒｅｆ２＝０．２８ｍＶ）に設定する（ステップＳ３２）。
【００９０】
そして、皮膚タイプ６に対応する電圧値に設定された第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）をＡ／Ｄコンバータ４８に入力電圧（Ｖｒｅｆ２）として与えて、受光素子９ａの受光感度を調整する（ステップＳ３３）。この後、ステップＳ２４に戻って再び発光素子６ａを発光させ、ステップＳ２５で受光素子９ａが受光した受光電圧（Ｖｉｎ）をデジタルの受光電圧値（ＡＤ１）に変換する。
【００９１】
そして、ステップＳ２６で受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の最小から最大までの基準範囲内であるか否かを判断し、基準範囲内であると判断されると、ステップＳ２８で皮膚タイプ６におけるＡ／Ｄ変換データの時系列データである脈波データを波形データとしてＲＡＭ３９に格納し、ステップＳ２９で格納された脈波データに基づいて、脈拍数などの生体情報を検出するための検出処理を行い、ステップＳ３０で脈波観測が終了すれば、メインフローに戻る。
【００９２】
このように、この生体情報検出方法によれば、発光素子６ａによって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて皮膚Ｈに照射し、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光し、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定するので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン素子の密度を知ることができる。
【００９３】
そして、この測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御するので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度に応じて脈波を正確に測定することができ、このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができ、このために、この測定された生体信号に対応する脈波データに基づいて、脈拍などの生体情報の検出を精度良く且つ確実に行うことができる。
【００９４】
この場合、発光素子６ａによって観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａでそれぞれ受光することにより、測定者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を知ることができる。これにより、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度に応じて、測定者の皮膚タイプが６段階のいずれであるかを判断することができる。また、測定者の皮膚タイプの判断結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを測定者の皮膚タイプに応じて設定することにより、測定者の皮膚タイプに応じて脈波を正確に観測することができる。
【００９５】
すなわち、発光素子６ａは、測定者の皮膚タイプに応じて発光量が制御され、また受光素子９ａからＡ／Ｄコンバータ４８で構成される受光回路の受光感度が制御されるので、皮膚Ｈの表皮Ｈ２内にメラニン色素が多く含まれている場合でも、皮膚Ｈ内で散乱されて受光素子９ａに至る観測光は、真皮Ｈ１の深さの範囲内で散乱された観測光に限定することができる。
【００９６】
このため、図１４に示したように、皮膚Ｈ内で散乱されて受光素子９ａに入射する観測光は、これに含まれる真皮Ｈ１の下側の皮下組織に到達した観測光の量を少なく抑えることができる。このときに、皮下組織以下の生体組織の光学特性の変動（体動に伴う光学特性の変動）によるノイズの影響を受けずに、真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンＨＥの量的変動を受光することができる。このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波を正確に観測することができる。
【００９７】
また、この生体情報検出装置５によれば、人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子６ａによって発光させて皮膚Ｈに照射させる観測光照射手段（光電信号検出部２６、発光部駆動回路２７）と、この観測光照射手段によって照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａで受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段（光電信号検出部２６、Ｉ／Ｖ変換回路２９、基準電圧発生回路３０、）と、発光素子６ａを予め定められている発光量の光で発光させ、受光素子９ａで受光した受光量に応じて皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度を制御して皮膚を観測する制御手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）と、を備えているので、上述したように肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができ、このために、この測定された生体信号に対応する脈波データに基づいて、脈拍などの生体情報の検出を精度良く且つ確実に行うことができる。
【００９８】
この場合、制御手段は、発光素子６ａを皮膚タイプ１〜６ごとに異なる発光量で予め定められている回数発光させて皮膚Ｈに照射させ、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａでそれぞれ受光し、その受光量に応じて皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定する測定手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度を測定することができる。
【００９９】
また、この制御手段は、測定手段による測定結果に応じて皮膚Ｈのタイプが６段階のいずれであるかを判断する判断手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚に含まれているメラニン色素の密度に応じて、測定者の皮膚タイプを６段階のいずれであるかを確定することができる。
【０１００】
さらに、この制御手段は、判断手段による判断結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを６段階の皮膚タイプのいずれかに設定して脈波を観測する観測手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚タイプに応じて発光素子６ａによる発光量を正確に設定することができると共に、測定者の皮膚タイプに応じた受光素子９ａの受光感度で観測光を受光することができ、これにより極めて正確に脈波を観測することができる。
【０１０１】
ところで、この生体情報検出装置５では、発光素子６ａによって特定波長帯域の観測光を発光させると、その観測光を導光部材７によって皮膚Ｈに環状に拡散させて照射させることができるので、観測光を皮膚Ｈの広い範囲に均一に照射させることができ、この照射された環状の照射領域Ｅ内の中央部に対応して配置された受光素子９ａによって皮膚Ｈ内で散乱された観測光を受光することができるので、観測光を効率良く安定して受光素子９ａで受光することができる。
【０１０２】
このため、発光素子６ａからの観測光を皮膚Ｈの広い範囲に均一に照射させることができると共に、発光素子６ａからの観測光を皮膚Ｈに照射する照射光路と、皮膚Ｈで散乱された観測光を受光する受光光路とを、完全に分離させることができるので、皮膚Ｈに拡散照射された観測光を受光素子９ａで効率良く安定して受光することができ、これにより脈波などの生体信号を正確に測定することができる。
【０１０３】
このように、真皮Ｈ１内に入射した観測光は、スポット的に一部分に照射される場合に比べて、リング状の広い面積に均一に照射されるので、観測光が照射される真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンの量を多くすることができ、これにより真皮Ｈ１中の生体組織におけるヘモグロビンの量的な変動の検出感度を改善することができる。
【０１０４】
また、受光部９の入射面である下面には、特定波長帯域の光を透過する光学フィルタ２０が設けられていることにより、この光学フィルタ２０によって外来光などの不要な光が受光部９に照射されるのを軽減することができる。これにより、発光部６で発光されて皮膚Ｈ内で散乱された観測光のみを確実に受光部９で受光させることができるので、これによっても正確に生体組織を測定することができ、人体の脈波の測定精度を高めることができる。
【０１０５】
この場合、受光部９は、光学フィルタ２０が透過する９００ｎｍ程度の特定波長帯域の光に反応する分光感度特性を有しているので、光学フィルタ２０を透過した特定波長帯域の光のみを正確に受光して光電変換することができる。このときには、太陽光などの外来光に含まれている不要な光が光学フィルタ２０によって遮断され、外来光によって受光部９が変動するのを軽減することができるので、これによっても正確に生体組織を測定することができ、人体の脈波の測定精度を高めることができる。
【０１０６】
また、この腕時計では、腕時計ケース１内における裏蓋３に生体情報検出装置５を設けた構成であるから、腕時計ケース１を腕に取り付けて使用することができる。すなわち、腕時計ケース１を腕に取り付けると、裏蓋３が腕の皮膚Ｈに接触するので、この接触した裏蓋３の取付孔３ｂから露出した生体情報検出装置５の一部を皮膚Ｈに接触させることができる。このため、腕時計ケース１を腕に取り付けた状態で、何時でも何処でも容易に且つ簡単に生体信号を測定することができる。
【０１０７】
なお、前述した実施形態では、発光素子６ａによって観測光を所定の発光量で発光させて皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａで受光して、測定者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御して、皮膚組織を観測する場合について述べたが、これに限らず、測定結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とのいずれか一方のみを制御して皮膚組織を観測しても良い。
【０１０８】
また、前述した実施形態では、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定しているが、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度のほかに、メラニン色素の濃度または量などの生体の状態を表す他の生体特性を測定するようにしても良い。また、皮膚Ｈ内含まれているメラニン色素の密度を測定するほかに、血液中のヘモグロビンの濃度、ヘモグロビンの酸素飽和度、皮膚組織中のグルコースの濃度などの他の生体の状態を測定するようにしても良い。
【０１０９】
さらに、前述した実施形態では、腕時計に適用した場合について述べたが、必ずしも腕時計である必要はなく、腕に装着して使用する腕装着型のものであれば良く、また必ずしも腕に装着して使用するものに限らず、指や足などの人体に装着して使用するものなどにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 腕時計ケース
３ 裏蓋
４ 時計モジュール
５ 生体情報検出装置
６ 発光部
６ａ 発光素子
７ 導光部材
８ 観測光採込部
９ 受光部
９ａ 受光素子
１０ 回路基板
２５ 制御装置
２６ 光電信号検出部
２７ 発光部駆動回路
２８ 発光制御回路
２９ Ｉ／Ｖ変換回路
３０ 基準電圧発生回路
３１ 受光制御回路
３７ ＣＰＵ
３８ ＲＯＭ
３９ ＲＡＭ
４５ 第１Ｄ／Ａコンバータ
４６ 定電流回路
４７ 第２Ｄ／Ａコンバータ
４８ Ａ／Ｄコンバータ
Ｉｆ 発光電流
Ｉｐｄ 受光電流
Ｖｉｎ 受光電圧
ＡＤ０、ＡＤ１ 受光電圧値
Ｈ 皮膚
Ｈ１ 真皮
Ｈ２ 表皮
ＭＥ メラニン色素
ＨＥ ヘモグロビン
【技術分野】
【０００１】
この発明は、人体の脈波などの生体を光学的に測定する生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の腕時計型の生体情報検出装置は、特許文献１に記載されているように、腕時計の裏蓋に所定波長の観測光を発光する発光素子と、この発光素子で発光されて生体で散乱された観測光を受光する受光素子とを備え、発光素子を間欠的に一定周期で一定時間発光させ、この発光素子のパルス発光に応じた生体からの散乱光を受光素子で受光して光電変換し、所定時間連続的に観測して得られた信号を周波数解析して脈波などの生体情報を測定するようにしたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３５３１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の生体情報検出装置では、発光素子を間欠的に一定周期で一定時間発光させ、この発光素子のパルス発光に応じた生体からの散乱光を受光素子で受光して光電変換し、この光電変換された信号を周波数解析して脈波などの生体情報を測定する構成であるから、皮膚の色の濃さによって測定値に差が生じるという問題がある。
【０００５】
すなわち、人体の皮膚は、表面側のメラニン色素を含む表皮と、その内側で脈波の観測対象である毛細血管を含む真皮と、この真皮の内側に位置する皮下組織とからなり、表皮に含まれているメラニン色素の密度は肌の色の濃さによって個人差があり、肌の色の濃い人ほど表皮にメラニン色素が多く含まれているため、肌の色の濃い人ほどメラニン色素によって観測光が吸収されてしまう。
【０００６】
このため、従来の生体情報検出装置では、発光素子によって観測光を皮膚に間欠的に一定周期で一定時間照射しても、肌の色の濃い人は毛細血管を含む真皮まで届いて真皮の組織中で散乱・吸収を繰り返し、再び表皮を透過して受光素子に到達する観測光が微弱であり、十分に観測光を受光素子によって受光することができず、肌の色の濃さによって測定値に差が生じ、脈波などの生体情報を肌の色の濃さに応じて正確に測定することができない。
【０００７】
この発明が解決しようとする課題は、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体を正確に測定することができる生体情報検出方法、生体情報検出装置および人体装着機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は、上記課題を解決するために、次のような構成要素を備えている。
請求項１に記載の発明は、発光素子によって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記皮膚に照射し、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する第１のステップと、この第１のステップで測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出ステップと、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する第１のステップと、この第１のステップにより測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出ステップと、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記第１のステップが、前記発光素子によって前記観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射する照射ステップと、この照射ステップによりそれぞれ照射されて皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光する受光ステップと、この受光ステップにより受光された散乱光に基づいて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定ステップと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出方法である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記第２のステップが、前記第１のステップによる前記測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度とを前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して、前記皮膚組織を観測する観察ステップを備えていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の生体情報検出方法である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子によって発光させて前記皮膚に照射させる観測光照射手段と、この観測光照射手段によって照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光素子で受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段と、前記発光素子を予め定められている発光量で発光させ、この発光した観測光を前記受光素子で受光し、その受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、且つこの測定結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出手段と、を備えていることを特徴とする生体情報検出装置である。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する測定手段と、この測定手段により測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出手段と、を備えていることを特徴とする生体情報検出方法である。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、前記測定手段が、前記発光素子を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射させ、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光し、この受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定手段を備え、前記制御手段は、前記測定手段による測定結果に応じて前記皮膚のタイプが複数段階のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して前記皮膚組織を観測する観測手段と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置である。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項５または請求項６に記載された生体情報検出装置を人体に装着する機器本体に設けたことを特徴とする人体装着機器である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、発光素子によって観測光を予め定められている発光量の光で皮膚に照射し、この皮膚内で散乱された観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、観測者の皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定したメラニン色素の密度に応じて発光素子の発光量と受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御することができる。このために、脈波などの皮膚組織を観測者の肌の色の濃さに応じて測定することができる。このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができる。
【００１７】
また、この発明によれば、発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定し、この測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御した上で、この制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出することができる。このため、精度の高い生体情報を確実に確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】この発明を適用した腕時計の一実施形態を示した拡大断面図である。
【図２】図１の腕時計の裏蓋を示した拡大平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ矢視における拡大断面図である。
【図４】図３の生体情報検出装置を腕の皮膚に接触させて、脈波などの生体を光学的に測定する状態を示した拡大断面図である。
【図５】図４の皮膚を拡大して概略的に示した要部の拡大断面図である。
【図６】図３の生体情報検出装置の回路構成を示したブロック図である。
【図７】図５の皮膚における生体成分の主な吸収スペクトルを示した図である。
【図８】図５の皮膚に含まれているメラニン色素の密度に応じて皮膚タイプを６段階に分類して表で示した図である。
【図９】図８において発光素子の駆動電流に対する受光素子の受光量を皮膚タイプごとに示した図である。
【図１０】図９において受光素子の受光電流とＡ／Ｄコンバータの入力信号（入力電圧）との関係を示した図である。
【図１１】図８の皮膚タイプを確認するために第１Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ２）とに与える各電圧値を示したテーブル１の図である。
【図１２】図１１の皮膚タイプにおいて脈波を観測するために第１Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータの電圧（Ｖｏｕｔ２）とに与える各電圧値を示したテーブル２の図である。
【図１３】図５において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が少ない場合で、発光素子を所定の発光量で発光させた場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１４】図１３において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が多い場合で、発光素子による発光量のみを増大させた場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１５】図１４において皮膚に含まれているメラニン色素の密度が多い場合で、発光素子による発光量と受光素子の受光感度との両方を調整した場合における観測光の照射状態を拡大断面図である。
【図１６】図６の生体情報検出装置における基本的な動作フローを示した図である。
【図１７】図１６の皮膚タイプを確認する皮膚タイプ確認処理の動作フローを示した図である。
【図１８】図１６の脈波を観測する脈波観測処理の動作フローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図１〜図１８を参照して、この発明を腕時計に適用した一実施形態について説明する。
この腕時計は、図１に示すように、腕時計ケース１を備えている。この腕時計ケース１の上部開口部には、時計ガラス２がパッキン２ａを介して取り付けられており、この腕時計ケース１の下部には、裏蓋３が防水リング３ａを介して取り付けられている。この腕時計ケース１の内部には、時計機能に必要な各種の部品を有する時計モジュール４が配置されている。
【００２０】
また、この腕時計ケース１の裏蓋３の中央部には、図１〜図３に示すように、生体情報検出装置５が設けられている。この場合、裏蓋３は、ステンレスなどの金属からなり、図３および図４に示すように、その下面が中央部に向けて緩やかに湾曲しながら下側に突出している。この突出した中央部には、生体情報検出装置５を取り付けるための取付孔３ｂが上下に貫通して設けられている。
【００２１】
生体情報検出装置５は、図３および図４に示すように、人体の皮膚を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光する発光部６と、この発光部６が発光した観測光を導いて皮膚Ｈに環状に拡散照射する導光部材７と、この導光部材７によって照射された環状の照射領域Ｅ内の中央部に位置する皮膚Ｈに接触する観測光採込部８と、この観測光採込部８における皮膚Ｈと反対側に位置する箇所に配置されて観測光採込部８で採り込んだ観測光を受光する受光部９とを備えている。
【００２２】
この場合、発光部６と受光部９とは、図１〜図４に示すように、測定用の回路基板１０の下面に設けられている。この回路基板１０は、導光部材７の上部に位置して腕時計ケース１内に配置されている。導光部材７は、その下部が裏蓋３の取付孔３ｂ内に嵌め込まれ、その上部が腕時計ケース１内の回路基板１０の下面に配置されている。
【００２３】
ところで、発光部６は、側面発光タイプのものであり、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子６ａを素子基板６ｂの側面に設けた構成になっている。この発光素子６ａは、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素が光を吸収する吸光度の低いλｐ＝９４０ｎｍの赤外線光を観測光として発光するように構成されている。この発光部６は、図３および図４に示すように、導光部材７の外周に対応する回路基板１０の下面における１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応する４箇所にそれぞれ設けられている。
【００２４】
導光部材７は、図３および図４に示すように、導光リング部１１、拡散反射リング部１２、拡散リング部１３、および拡散照射リング部１４を備えている。導光リング部１１は、光透過性の高い透明な樹脂または透明なガラスなどの材料からなり、全体がほぼ正方形の平板状に形成されている。この導光リング部１１は、その中央部に円形孔１１ａが形成されていると共に、各角部にそれぞれ発光部６が対応して配置される入射面１１ｂが形成された構成になっている。
【００２５】
この場合、導光リング部１１は、各角部の入射面１１ｂが１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応するように回路基板１０の下面に配置されている。すなわち、導光リング部１１の入射面１１ｂは、図２に示すように、導光リング部１１の各角部に半円形状に食い込んで形成された切欠凹部であり、この半円形状の切欠凹部内に発光部６の発光素子６ａが挿入された状態で配置されている。これにより、導光リング部１１は、発光素子６ａで発光した観測光が導光リング部１１の４つの角部から中央部の円形孔１１ａに向けて４方向から放射状に入射するように構成されている。
【００２６】
また、この導光リング部１１は、中央部の円形孔１１ａの内周面が出射面１１ｃに形成されている。これにより、導光リング部１１は、図４に示すように、発光部６で発光した観測光を４方向の各角部の入射面１１ｂから内部に採り込み、この採り込んだ観測光を４方向から中央部の円形孔１１ａに向けて導き、この導いた観測光を円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃから放出するように構成されている。
【００２７】
この場合、導光リング部１１の外表面には、図３および図４に示すように、各角部の入射面１１ｂおよび円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃを除いて、導光リング部１１の内部に入射した観測光が導光リング部１１の外部に漏れるのを防ぐための第１反射層１５がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００２８】
また、拡散反射リング部１２は、図３および図４に示すように、光拡散性を有する白濁または乳白色のアクリル樹脂などの合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング形状に形成されている。この拡散反射リング部１２は、その厚みが導入リング部１１とほぼ同じ厚みに形成され、導光リング部１１の円形孔１１ａ内に配置されている。この場合、拡散反射リング部１２は、その外周面が入射面１２ａに形成され、この入射面１２ａが導光リング部１１の円形孔１１ａの内周面である出射面１１ｃに密着して配置されるように構成されている。
【００２９】
また、この拡散反射リング部１２の下面は、図３および図４に示すように、その外周面の入射面１２ａから採り込んだ観測光を皮膚Ｈに向けて放出する出射面１２ｂに形成されている。さらに、この拡散反射リング部１２の内周部には、その外周面の入射面１２ａから採り込んだ観測光を下面の出射面１２ｂに向けて反射する反射面１２ｃが環状に連続して形成されている。この反射面１２ｃは、逆円錐面の一部つまり下側に向けて先細になる逆円錐面の一部に形成されている。
【００３０】
さらに、この拡散反射リング部１２の外表面には、図３および図４に示すように、外周面の入射面１２ａおよび下面の出射面１２ｂを除いて、拡散反射リング部１２の内部に入射した観測光が拡散反射リング部１２の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第２反射層１６がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３１】
これにより、拡散反射リング部１２は、導光リング部１１の内周面である出射面１１ｃから放出された観測光を外周面の入射面１２ａから内部に採り込み、この採り込んだ観測光を拡散反射リング部１２の環状に沿って導きながら拡散すると共に、内周部に設けられた反射面１２ｃによって下面の出射面１２ｂに向けて反射し、この拡散反射された観測光を下面の出射面１２ｂから下側に放出するように構成されている。
【００３２】
拡散リング部１３は、図３および図４に示すように、光拡散性を有する合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング状に形成されている。この拡散リング部１３は、その厚みが薄いシート状に形成され、拡散反射リング部１２の下面の出射面１２ｂに密着して配置されている。この拡散リング部１３の外周面および内周面の各周面にも、拡散反射リング部１２と同様、入射した観測光が拡散リング部１３の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第２反射層１６がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３３】
これにより、拡散リング部１３は、図３および図４に示すように、拡散反射リング部１２の出射面１２ｂから放出された観測光を上面から内部に採り込み、この採り込んだ観測光を拡散リング部１３の環状に沿って導きながら均一になるように十分に拡散し、この拡散された観測光を下面から皮膚Ｈに向けて斑なく均等に放出するように構成されている。
【００３４】
拡散照射リング部１４は、図３および図４に示すように、拡散性を有するアクリル樹脂などの合成樹脂からなり、全体がほぼ円形のリング形状に形成されている。この拡散照射リング部１４は、拡散反射リング部１２の下側に拡散リング部１３を介して配置され、裏蓋３の取付孔３ｂ内に第１防水パッキン１７を介して嵌め込まれている。この場合、拡散照射リング部１４は、その外周が拡散反射リング部１２の外周よりも少し大きく、内周が拡散反射リング部１２の内周よりも少し小さく形成されている。
【００３５】
これにより、拡散照射リング部１４は、拡散反射リング部１２から放出されて拡散リング部１３で斑なく環状に拡散された観測光を上面から採り込み、この採り込んだ観測光を更に拡散し、この拡散された観測光を下面から環状に放出させることにより、観測光を皮膚Ｈにリング状の広い面積に均一に拡散照射するように構成されている。
【００３６】
この場合にも、拡散照射リング部１４の外周面および内周面には、図３および図４に示すように、その上面および下面を除いて、拡散照射リング部１４の内部に入射した観測光が拡散照射リング部１４の外部に漏れるのを防ぐと共に、後述する受光部９とを光学的に分離するための第３反射層１８がアルミなどの金属蒸着やめっきによって設けられている。
【００３７】
また、この拡散照射リング部１４は、裏蓋３の取付孔３ｂに設けられた突起部３ｃに当接して腕時計ケース１内に押し込まれないように位置規制されている。この場合、拡散照射リング部１４は、図３および図４に示すように、その下面が裏蓋３の下面における最下部と同じ高さで配置され、これにより拡散照射リング部１４の下面と裏蓋３の下面とが段差を生じることなく、裏蓋３の下面と共に皮膚Ｈに接触するように構成されている。
【００３８】
この拡散照射リング部１４の内側には、図３および図４に示すように、皮膚Ｈ内に照射された観測光を採り込むための観測光採込部８が設けられている。この観測光採込部８は、高屈折率の透明な樹脂または透明なガラスなどの材料からなり、全体が円形の平板状に形成されている。この場合、観測光採込部８は、その厚みが拡散照射リング部１４とほぼ同じ厚みに形成されている。これにより、観測光採込部８と拡散照射リング部１４とは、その各上面および各下面がそれぞれほぼ同一平面上に配置されている。
【００３９】
また、この観測光採込部８は、図３および図４に示すように、その外周面と拡散照射リング部１４の内周面との間に第２防水パッキン１９を介して拡散照射リング部１４内に取り付けられている。この観測光採込部８は、その下面が拡散照射リング部１４によって照射されたリング状の照射領域Ｅ内の中央部に位置する皮膚Ｈに接触するように構成されている。これにより、観測光採込部８は、皮膚Ｈ内に照射された観測光を下面から採り込み、この採り込んだ散乱光を上面から受光部９に向けて照射させるように構成されている。
【００４０】
受光部９は、観測光採込部８で採り込んだ観測光を受光して光電変換するものであり、シリコンフォトダイオードなどの受光素子９ａを素子基板９ｂの下面に下向きに設けた構成になっている。この受光部９は、図３および図４に示すように、受光素子９ａがホルダ部２１内に収納された状態で、観測光採込部８における皮膚Ｈと反対側（図３では上方）に位置する箇所、つまり観測光採込部８の光軸上における焦点位置付近に位置する箇所の回路基板１０の下面に設けられている。
【００４１】
この受光部９の受光素子９ａは、波長（λ）が９４０ｎｍ程度の特定波長帯域の光に最も強く反応する分光感度特性を有している。すなわち、この受光素子９ａは、波長が９４０ｎｍ以下の波長帯域の光に対してはその波長が短くなるに伴って徐々に受光感度が低下し、逆に波長が９４０ｎｍ程度以上の波長帯域の光に対しては急激に受光感度が低下し、波長が９４０ｎｍの波長の光に対して最も受光感度が高くなるように構成されている。
【００４２】
この受光素子９ａの下側、つまり受光素子９ａと観測光採込部８との間には、図３および図４に示すように、光学フィルタ２０が、受光素子９ａの下側に位置するホルダ部２１内に配置されている。この光学フィルタ２０は、波長が９００ｎｍ以上の特定波長帯域の光を透過し、波長が９００ｎｍ以下の波長帯域の光を遮断することにより、受光素子９ａが太陽光などの外来光による測定変動の影響を軽減するように構成されている。
【００４３】
この場合、受光部９のホルダ部２１は、アルミなどの遮光性を有する金属からなり、その表面に反射機能を有するアルマイト処理が施され、これにより受光素子９ａを光学的に保護するように構成されている。このホルダ部２１は、図３および図４に示すように、発光部６の厚み（上下方向の長さ）と同じ厚みで形成され、拡散反射リング部１２の中央部内に配置されている。
【００４４】
これにより、発光部６、導光リング部１１、拡散反射リング部１２、および受光部９は、これらの厚みが発光部６の厚み（上下方向の長さ）内に形成され、これら各上下面がほぼ同一平面上に配置され、この状態で全体が約１ｍｍの厚みで平面的に配置されている。また、光学フィルタ２０は、その厚みが拡散リング部１３とほぼ同じ厚みで形成され、拡散リング部１３と共に裏蓋３の内面（図３では上面）とほぼ同一平面上に配置されるように構成されている。
【００４５】
次に、図６に示されたブロック図を参照して、この生体情報検出装置５の回路構成について説明する。
この生体情報検出装置５の回路構成は、制御装置２５と、発光素子６ａおよび受光素子９ａを有する光電信号検出部２６と、この光電信号検出部２６の発光素子６ａを駆動する発光部駆動回路２７と、この発光部駆動回路２７によって駆動される発光素子６ａの発光量を制御する発光制御回路２８とを備えている。
【００４６】
また、この生体情報検出装置５の回路構成は、図６に示すように、光電信号検出部２６の受光素子９ａから出力された電流信号（受光電流Ｉｐｄ）を電圧信号（受光電圧Ｖｉｎ）に変換するＩ／Ｖ変換回路２９と、このＩ／Ｖ変換回路２９に基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を与えるための基準電圧発生回路３０と、Ｉ／Ｖ変換回路２９からの出力信号（受光電圧Ｖｉｎ）を取り込んで制御装置２５に与えると共に受光素子９ａの受光感度を制御する受光制御回路３１とを備えている。
【００４７】
さらに、この生体情報検出装置５の回路構成は、脈波などの生体の測定結果を生体情報として表示する表示部３２、各部に電源電圧を供給する電源部３３と、ユーザによって入力操作されるスイッチ部３４とを備えている。電源部３３は、発光部駆動回路２７に電源を供給するほか、制御装置２５に電源を供給する制御電源回路３５と、発光制御回路２８、基準電圧発生回路３０、受光制御回路３１などのアナログ回路に電源を供給するアナログ電源回路３６とを備えている。
【００４８】
ところで、制御装置２５は、回路の全体的な制御を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）３７と、予め定められたプログラムが格納されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）３８と、随時書き込み読み出し可能なＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３９と、時間を計測する計時回路４０と、スイッチ部３４の操作に応じてスイッチ信号を出力するスイッチ回路４１と、表示部３２を駆動する表示駆動回路４２と、各部に動作信号を出力すると共に受光制御回路３１からの出力信号を取り込むＩＯポート４３とを備え、これらがＣＰＵ３７とバスライン４４によって接続されている。
【００４９】
ＣＰＵ３７は、ＬＳＩ（大規模集積回路）などの集積回路である。光電信号検出部２６は、特定波長帯域の観測光を発光する発光素子６ａ、および、この発光素子６ａで発光された観測光が皮膚Ｈに照射されて皮膚Ｈ内で散乱・吸収された際に、その観測光を受光し、その受光量に応じて電流信号（受光電流Ｉｐｄ）を出力する受光素子９ａなどを有している。この場合、発光素子６ａは、１２時、３時、６時、および９時の４方向に対応する４箇所に配置されており、この４つの発光素子６ａは、直列に接続されている。
【００５０】
発光部駆動回路２７は、電源部３３からの電源電圧を発光素子６ａの駆動に必要な電圧まで昇圧するステップアップ電源回路であり、その入力端子ＥＮが制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ１）に接続されている。発光制御回路２８は第１Ｄ／Ａコンバータ４５と定電流回路４６とを備えている。定電流回路４６はオペアンプ４６ａとトランジスタＴｒと抵抗Ｒａとで構成されている。
【００５１】
第１Ｄ／Ａコンバータ４５は、その制御端子（ＳＹＮＣＢ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ２〜ＯＵＴ４）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。また、この第１Ｄ／Ａコンバータ４５は、その出力端子（Ｖｏｕｔ１）が定電流回路４６のオペアンプ４６ａに接続され、アナログ電源回路３６から与えられた電源電圧とグランドとの間で１０ビットの分解能で分割され、この分割されたいずれかの電圧（Ｖｏｕｔ１）をオペアンプ４６ａに与える。
【００５２】
これにより、光電信号検出部２６の発光素子６ａに流れる発光電流（Ｉｆ）は、第１Ｄ／Ａコンバータ４５から出力された電圧値（Ｖｏｕｔ１）を定電流回路４６の抵抗値（Ｒａ）で割った値（Ｉｆ＝Ｖｏｕｔ１／Ｒａ）である。このため、発光素子６ａに流れる発光電流（Ｉｆ）は、定電流回路４６の抵抗Ｒａが一定あることにより、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力端子からの電圧値（Ｖｏｕｔ１）によって変化し、この変化に応じて光電信号検出部２６の発光素子６ａによる発光量を調整する。
【００５３】
一方、光電信号検出部２６の受光素子９ａから出力された受光電流（Ｉｐｄ）を受光電圧（Ｖｉｎ）に変換するＩ／Ｖ変換回路２９は、オペアンプ２９ａと抵抗Ｒｆとで構成されている。このオペアンプ２９ａには、光電信号検出部２６の受光素子９ａと基準電圧発生回路３０の出力端子（Ｖｏｕｔ）とが接続されている。また、受光制御回路３１は、第２Ｄ／Ａコンバータ４７とＡ／Ｄコンバータ４８とで構成されている。
【００５４】
第２Ｄ／Ａコンバータ４７は、その制御端子（ＳＹＮＣＢ、ＳＣＬＫ、ＤＩＮ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ５〜ＯＵＴ７）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。Ａ／Ｄコンバータ４８は、その制御端子（ＣＳＢ、ＤＣＬＫ）が制御装置２５の出力端子（ＯＵＴ８〜ＯＵＴ９）にそれぞれ接続され、制御装置２５との間でシリアル方式によるデータ通信が可能になっている。
【００５５】
このＡ／Ｄコンバータ４８は、その入力端子（Ｖｒｅｆ２）に第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）が接続され、基準電圧（Ｖｏｕｔ２）が与えられている。また、このＡ／Ｄコンバータ４８は、その入力端子（Ｖｉｎ）にＩ／Ｖ変換回路２９の出力端子が接続されていると共に、出力端子（ＤＯＵＴ）が制御装置２５の入力端子（ＩＮ）に接続されている。
【００５６】
これにより、Ａ／Ｄコンバータ４８は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生してＩ／Ｖ変換回路２９で変換された受光電圧（Ｖｉｎ）が入力端子（Ｖｉｎ）に与えられる。このＡ／Ｄコンバータ４８に与えられる受光電圧（Ｖｉｎ）は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生した受光電流（Ｉｐｄ）とＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）との積に基準電圧発生回路３０からの基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を加えた値（Ｖｉｎ＝Ｉｐｄ×Ｒｆ＋Ｖｒｅｆ１）である。
【００５７】
また、このＡ／Ｄコンバータ４８は、Ｉ／Ｖ変換回路２９から与えられた受光電圧（Ｖｉｎ）を第２Ｄ／Ａコンバータ４７から与えられた電圧（Ｖｒｅｆ２）とグランドとの端子間電圧に基づいて１６ビットでＡ／Ｄ変換し、この１６ビットでＡ／Ｄ変換されたＡ／Ｄ変換データとして出力端子（ＤＯＵＴ）から制御装置２５の入力端子（ＩＮ）に与える。
【００５８】
これにより、ＣＰＵ３７は、Ａ／Ｄコンバータ４８から出力された受光素子９ａからの受光信号レベルをサンプルホールドしてＡ／Ｄ変換データを確定する。この場合、ＣＰＵ３７は、発光部駆動回路２７が電源部３３からの電源電圧を発光素子６ａの駆動に必要な電圧まで昇圧する昇圧動作を停止させる。
【００５９】
また、発光素子６ａの発光量は、駆動電流（Ｉｆ）と比例関係にあり、定電流回路４６の抵抗（Ｒａ）が一定（例えばＲａ＝１００Ω）である。これにより、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力端子（Ｖｏｕｔ１）から出力される発光素子６ａの駆動信号（Ｖｏｕｔ１）は、ＣＰＵ３７によって制御されて第１Ｄ／Ａコンバータ４５に与えられる電源電圧（ＶＤＤＡ）とグランドとの間で１０ビットに分割され、この分割された電圧信号が与えられ、発光素子６ａの発光量を制御する。
【００６０】
受光素子９ａは、発光素子６ａで発光されて観測光が皮膚Ｈに照射され、この照射された観測光が皮膚Ｈ内で散乱・吸収され、その散乱光を受光して受光電流（Ｉｐｄ）を発生する。この場合、皮膚Ｈの散乱条件および血液の状態が一定である場合には、皮膚Ｈのタイプに応じて受光素子９ａに発生する受光電流（Ｉｐｄ）が異なる。この皮膚Ｈのタイプとは、皮膚Ｈの表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度によって分類されている。
【００６１】
すなわち、生体組織成分の吸光スペクトルは、図７に示すように、６００ｎｍ以下の波長でヘモグロビンＨＥおよびメラニン色素ＭＥの吸光度が高い。皮膚Ｈの表皮Ｈ２には、真皮Ｈ１以下の組織を有害な紫外線から保護するため、メラニン色素ＭＥが含まれている。このメラニン色素ＭＥの含有密度は、肌の色の濃さによって大きく異なり、図８に示すように、６段階の皮膚タイプ１〜６に分類されている。
【００６２】
この図８は、６段階に皮膚タイプを分類した場合における各皮膚タイプ１〜６と、これに対応するメラニン色素の含有指数と、各皮膚タイプ１〜６ごとに観測光が表皮Ｈ２を透過する透過率との関係を示している。皮膚タイプ１〜６のうち、皮膚タイプ２は白色肌、皮膚タイプ３は黄色肌、皮膚タイプ５は黒色肌である。この場合、観測光としては、例えば波長（λ）が５２０ｎｍの緑色光と、波長が９４０ｎｍの近赤外光とである。波長が５２０ｎｍの緑色光では、皮膚タイプ５の黒色肌の場合、ほとんど透過しないので、観測光としての使用は不適当であることが判る。
【００６３】
また、波長が９４０ｎｍの近赤外光では、表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度が少ない皮膚タイプ１の白色肌の場合、表皮Ｈ２を透過して皮膚Ｈの内部で散乱された観測光は、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光されるが、観測光の透過率が９９．３％程度と高いので、発光部６および受光部９の両方の部分において、表皮Ｈ２での吸収は無視できるので、図１３に示すように、発光部６から照射され皮膚Ｈの内部で散乱されて受光素子９ａに入射する観測光は主に真皮Ｈ１の深さの範囲内で散乱された観測光に限定できる。
【００６４】
一方、表皮Ｈ２に含まれているメラニン色素の密度が多い皮膚タイプ５の黒色肌の場合には、表皮Ｈ２の透過率が４６％程度であり、表皮Ｈ２を透過して皮膚組織の内部で散乱された観測光も、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光されるので、皮膚タイプ１の白色肌の場合における透過率を１００％とすると、皮膚タイプ５の黒色肌の場合には、約２０％（１／５程度）になる。
【００６５】
この皮膚タイプ５の黒色肌の場合で、受光素子９ａによる受光量を確保するために、受光感度を皮膚タイプ１に保った条件で、発光素子６ａのみを調整して発光量を増加させた場合には、図１４に示すように、発光素子６ａからの観測光が真皮Ｈ１の下側の皮下組織まで深く照射され、真皮Ｈ１における血液の脈動信号（つまり心臓の拍動に伴う脈動信号）以外のノイズ（例えば体動に伴う脈動）の影響を受けやすくなる。
【００６６】
そこで、この生体情報検出装置５では、波長が９４０ｎｍの近赤外光を用いて皮膚タイプ５の黒色肌において、受光素子９ａで受光する受光量を皮膚タイプ１の白色肌と同程度にするため、発光素子６ａの発光量を５倍程度増加させると共に、受光素子９ａの受光感度を同程度に高めることにより、図１５に示すように、観測光を真皮Ｈ１に限定して照射させ、且つ受光素子９ａで観測光を十分に受光するように構成している。
【００６７】
これにより、受光素子９ａで受光されて発生する受光電流（Ｉｐｄ）は、皮膚Ｈの散乱条件および血液の状態が一定である場合に、図９に示すように、各皮膚タイプ１〜５ごとに受光量に比例して増加する。すなわち、受光素子９ａで発生した受光電流（Ｉｐｄ）は、Ｉ／Ｖ変換回路２９のオペアンプ２９ａからＡ／Ｄコンバータ４８に出力電圧（Ｖｉｎ）として与えられる。
【００６８】
このＡ／Ｄコンバータ４８に与えられる出力電圧（Ｖｉｎ）は、光電信号検出部２６の受光素子９ａに発生した受光電流（Ｉｐｄ）とＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）との積に基準電圧発生回路３０の基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を加えた値（Ｖｉｎ＝Ｉｐｄ×Ｒｆ＋Ｖｒｅｆ１）であることから、図１０に示すように、基準電圧（Ｖｒｅｆ１）を接点として、傾きがＩ／Ｖ変換回路２９の抵抗値（Ｒｆ）の直線で表される。
【００６９】
この場合、Ａ／Ｄコンバータ４８に供給される基準電位（Ｖｒｅｆ２）は、ＣＰＵ３７によって制御されて第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）から出力されており、この第２Ｄ／Ａコンバータ４７の入力電圧（ＶＤＤＡ）とグランドとの間で８ビットの分解能で分割され、この分割された電圧信号（Ｖｏｕｔ２）が出力される。Ａ／Ｄコンバータ４８は、第２Ｄ／Ａコンバータ４７からの出力電圧（Ｖｏｕｔ２）に基づく基準電位（Ｖｒｅｆ２）とグランドとの間を１６ビットの分解能で、Ｉ／Ｖ変換回路２９からの出力電圧（Ｖｉｎ）をＡ／Ｄ変換する。
【００７０】
これにより、測定者の皮膚タイプ１〜６に応じて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光量とを制御することにより、測定者の皮膚タイプ１〜６およびその皮膚タイプ１〜６に応じた生体組織の観測が可能になる。従って、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光量とを制御するための各電圧、つまり第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）とを、図１１および図１２に示すように、測定者の皮膚タイプ１〜６に応じた基準データとして設定して、ＲＡＭ３９に予め登録しておく。
【００７１】
すなわち、図１１に示されたテーブル１の基準データは、測定者の皮膚タイプ１〜６を測定するための第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）との基準データであり、ＲＡＭ３９のテーブル１に登録されている。また、図１２に示されたテーブル２の基準データは、皮膚タイプ１〜６に応じた生体組織を観測するための第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）との基準データであり、ＲＡＭ３９のテーブル２に登録されている。
【００７２】
次に、図１６を参照して、この生体情報検出装置５によって生体組織を観測する生体組織観測処理の基本的な動作フローについて説明する。
この生体組織観測処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、発光素子６ａによって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて皮膚Ｈに照射し、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光することにより、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、観測者の皮膚タイプを確認する（ステップＳ１）。この後、ステップＳ１で測定された測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御して脈波を観測し（ステップＳ２）、この動作を終了する。
【００７３】
次に、図１７を参照して、図１６のステップＳ１にて示した観測者の皮膚タイプを確認する皮膚タイプ確認処理の動作フローについて説明する。
この皮膚タイプ確認処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル１の内容を読み出し、このテーブル１の内容に基づいて第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力端子（Ｖｏｕｔ２）から出力される電圧を制御し、Ａ／Ｄコンバータ４８に皮膚タイプ２に対応する電圧（Ｖｒｅｆ２＝２．０４８ｍＶ）を与えて、受光素子９ａの受光感度を皮膚タイプ２の受光感度に設定する（ステップＳ１１）。
【００７４】
この後、ＣＰＵ３７は、テーブル１の内容に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ２に更新し（ステップＳ１２）、第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ２の電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０４．６ｍＶ）に近い電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０５．０ｍＶ）にして発光素子６ａを皮膚タイプ２に対応する発光量で点灯させる（ステップＳ１３）。
【００７５】
すると、発光素子６ａで発光した観測光は、観測者の皮膚Ｈに照射され、この照射された観測光は皮膚Ｈ内で散乱・吸収され、この皮膚Ｈ内で散乱された観測光は受光素子９ａに受光される。これにより、受光素子９ａには、その受光量に応じて受光素子９ａに受光電流（Ｉｐｄ）が発生する。この発生した受光電流（Ｉｐｄ）はＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に与えられる。
【００７６】
この入力端子（Ｖｉｎ）に入力された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ４８により、対応するデジタルの受光電圧値（ＡＤ０）に変換される（ステップＳ１４）。ＣＰＵ３７は、この変換された受光電圧値（ＡＤ０）が予め定められている基準値（ＡＤ基準値）よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１５）。このとき、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きい場合には、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度が皮膚タイプ２よりも少ないと判断し、測定者が皮膚タイプ１であると確定し（ステップＳ１６）、メインフローに戻る。
【００７７】
また、ステップＳ１５で、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも小さい場合には、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度が皮膚タイプ２よりも多いと判断し、皮膚タイプを１段階繰り上げ（ステップＳ１７）、この繰り上げられた皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であるか否かを判断し（ステップＳ１８）、６段階目の皮膚タイプ６でなければ、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の動作を皮膚タイプ３から皮膚タイプ６まで繰り返す。
【００７８】
すなわち、ステップＳ１７で皮膚タイプが１段階繰り上げられてステップＳ１２に戻ると、このステップＳ１２で皮膚タイプ３に更新し、ステップＳ１３で第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を皮膚タイプ３の電圧（Ｖｏｕｔ１＝１１５．７ｍＶ）に誓い電圧（Ｖｏｕｔ１＝１１６．０ｍＶ）にして発光素子６ａを点灯させる。
【００７９】
そして、受光素子９ａに受光電流（Ｉｐｄ）が発生し、この発生した受光電流（Ｉｐｄ）がＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に与えられると、ステップＳ１４でＣＰＵ３７がＡ／Ｄコンバータ４８からの受光電圧値（ＡＤ０）を取り込み、ステップＳ１５で取り込んだ受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きいか否かを判断し、ステップＳ１６で受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも大きい場合には、測定者が皮膚タイプ２であると確定し、メインフローに戻る。
【００８０】
また、ステップＳ１５で、受光電圧値（ＡＤ０）が基準値よりも小さい場合には、ステップＳ１７で皮膚タイプをさらに１段階繰り上げ、ステップＳ１８で繰り上げられた皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であるか否かを判断し、６段階目の皮膚タイプ６でなければ、ステップＳ１２に戻り、ステップＳ１２〜ステップＳ１８の動作を皮膚タイプ４から皮膚タイプ６まで繰り返す。これにより、測定者が皮膚タイプ１〜５のいずれであるかを確定する。
【００８１】
次に、図１８を参照して、図１６のステップＳ２にて示した観測者の脈波を観測する脈波観測処理の動作フローについて説明する。
この脈波観測処理の動作がスタートすると、ＣＰＵ３７は、まず、皮膚タイプ確認処理に基づいて皮膚タイプ１〜５のいずれであるかを判断する（ステップＳ２１）。
【００８２】
そして、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）であれば、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル２の内容を読み出し、このテーブル２の内容に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）と第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）とを、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する各電圧値（例えば皮膚タイプ３のＶ１=１０８ｍＶ、Ｖ２＝１．９１ｍＶ）に更新する（ステップＳ２２）。
【００８３】
この後、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する電圧値に更新された第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２＝１．９１ｍＶ）をＡ／Ｄコンバータ４８に入力電圧（Ｖｒｅｆ２）として与えて、受光素子９ａの受光感度を調整する（ステップＳ２３）。この後、皮膚タイプ１〜５のいずれか（例えば皮膚タイプ３）に対応する電圧値に更新された第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１＝１０８ｍＶ）で発光素子６ａを点灯させる（ステップＳ２４）。
【００８４】
すると、発光素子６ａで発光した観測光は、測定者の皮膚タイプ（例えば皮膚タイプ３）に応じて発光量が制御され、また、受光素子９ａからＡ／Ｄコンバータ４８で構成される受光回路の受光感度が制御され、皮膚Ｈ内で散乱された観測光のうち、再び表皮Ｈ２を透過して受光素子９ａで受光される観測光は皮膚Ｈの真皮Ｈ１における深さの範囲内で散乱された観測光に限定される。
【００８５】
このとき、皮下組織以下の生体組織の光学特性の変動（体動に伴う光学特性の変動）によるノイズの影響を受けない条件で受光素子９ａに到達する。これにより、受光素子９ａは真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンＨＥの量的変動が、変動の主要因である観測光を受光する。受光素子９ａには、その受光量に応じて受光電流（Ｉｐｄ）が発生し、この発生した受光電流（Ｉｐｄ）はＩ／Ｖ変換回路２９によって電圧信号としてＡ／Ｄコンバータ４８の入力端子（Ｖｉｎ）に入力される。
【００８６】
この入力端子（Ｖｉｎ）に入力された電圧信号は、Ａ／Ｄコンバータ４８により、対応するデジタルの受光電圧値（ＡＤ１）に変換される（ステップＳ２５）。ＣＰＵ３７は、この変換された受光電圧値（ＡＤ１）が、予め定められた電圧値の最小値から最大値までの基準範囲（ＡＤ１ｍｉｎからＡＤ１ｍａｘまでの基準範囲）内であるか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００８７】
このとき、受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の基準範囲内でなければ、測定エラーとなり、エラー処理を行う（ステップＳ２７）。また、受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の基準範囲内であれば、Ａ／Ｄ変換データの時系列データである受光電圧値（ＡＤ１の値）を脈波データとしてＲＡＭ３９に格納する（ステップＳ２８）。この格納された脈波データに基づいて、脈拍数などの生体情報を検出するための検出処理を行う（ステップＳ２９）。
【００８８】
この後、脈波観測を終了するか否かを判断し（ステップＳ３０）、スイッチ部３４の操作によって終了信号が与えられると、脈波観測処理を終了して、メインフローに戻る。このとき、脈波観測処理の終了信号が与えられていない場合には、ステップＳ２２に戻り、再びステップＳ２２からステップＳ３０の動作を繰り返して、再度、脈波測定を行う。
【００８９】
ところで、ステップＳ２１で、皮膚タイプ確認処理に基づいて皮膚タイプ１〜５のいずれでもなく、皮膚タイプが６段階目の皮膚タイプ６であると判断された場合には、ＲＡＭ３９に登録されているテーブル２を読み出し、このテーブル２に基づいて第１Ｄ／Ａコンバータ４５の出力電圧（Ｖｏｕｔ１）を更新し（ステップＳ３１）、第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）を皮膚タイプ６に対応する電圧値（Ｖｒｅｆ２＝０．２８ｍＶ）に設定する（ステップＳ３２）。
【００９０】
そして、皮膚タイプ６に対応する電圧値に設定された第２Ｄ／Ａコンバータ４７の出力電圧（Ｖｏｕｔ２）をＡ／Ｄコンバータ４８に入力電圧（Ｖｒｅｆ２）として与えて、受光素子９ａの受光感度を調整する（ステップＳ３３）。この後、ステップＳ２４に戻って再び発光素子６ａを発光させ、ステップＳ２５で受光素子９ａが受光した受光電圧（Ｖｉｎ）をデジタルの受光電圧値（ＡＤ１）に変換する。
【００９１】
そして、ステップＳ２６で受光電圧値（ＡＤ１）が予め定められた電圧値の最小から最大までの基準範囲内であるか否かを判断し、基準範囲内であると判断されると、ステップＳ２８で皮膚タイプ６におけるＡ／Ｄ変換データの時系列データである脈波データを波形データとしてＲＡＭ３９に格納し、ステップＳ２９で格納された脈波データに基づいて、脈拍数などの生体情報を検出するための検出処理を行い、ステップＳ３０で脈波観測が終了すれば、メインフローに戻る。
【００９２】
このように、この生体情報検出方法によれば、発光素子６ａによって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて皮膚Ｈに照射し、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光感度が制御可能な受光素子９ａで受光し、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定するので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン素子の密度を知ることができる。
【００９３】
そして、この測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御するので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度に応じて脈波を正確に測定することができ、このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができ、このために、この測定された生体信号に対応する脈波データに基づいて、脈拍などの生体情報の検出を精度良く且つ確実に行うことができる。
【００９４】
この場合、発光素子６ａによって観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａでそれぞれ受光することにより、測定者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を知ることができる。これにより、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度に応じて、測定者の皮膚タイプが６段階のいずれであるかを判断することができる。また、測定者の皮膚タイプの判断結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを測定者の皮膚タイプに応じて設定することにより、測定者の皮膚タイプに応じて脈波を正確に観測することができる。
【００９５】
すなわち、発光素子６ａは、測定者の皮膚タイプに応じて発光量が制御され、また受光素子９ａからＡ／Ｄコンバータ４８で構成される受光回路の受光感度が制御されるので、皮膚Ｈの表皮Ｈ２内にメラニン色素が多く含まれている場合でも、皮膚Ｈ内で散乱されて受光素子９ａに至る観測光は、真皮Ｈ１の深さの範囲内で散乱された観測光に限定することができる。
【００９６】
このため、図１４に示したように、皮膚Ｈ内で散乱されて受光素子９ａに入射する観測光は、これに含まれる真皮Ｈ１の下側の皮下組織に到達した観測光の量を少なく抑えることができる。このときに、皮下組織以下の生体組織の光学特性の変動（体動に伴う光学特性の変動）によるノイズの影響を受けずに、真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンＨＥの量的変動を受光することができる。このため、肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波を正確に観測することができる。
【００９７】
また、この生体情報検出装置５によれば、人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子６ａによって発光させて皮膚Ｈに照射させる観測光照射手段（光電信号検出部２６、発光部駆動回路２７）と、この観測光照射手段によって照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａで受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段（光電信号検出部２６、Ｉ／Ｖ変換回路２９、基準電圧発生回路３０、）と、発光素子６ａを予め定められている発光量の光で発光させ、受光素子９ａで受光した受光量に応じて皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度を制御して皮膚を観測する制御手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）と、を備えているので、上述したように肌の色の濃さによって個人差が生じることなく、脈波などの生体信号を正確に測定することができ、このために、この測定された生体信号に対応する脈波データに基づいて、脈拍などの生体情報の検出を精度良く且つ確実に行うことができる。
【００９８】
この場合、制御手段は、発光素子６ａを皮膚タイプ１〜６ごとに異なる発光量で予め定められている回数発光させて皮膚Ｈに照射させ、この照射されて皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａでそれぞれ受光し、その受光量に応じて皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定する測定手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚Ｈに含まれているメラニン色素の密度を測定することができる。
【００９９】
また、この制御手段は、測定手段による測定結果に応じて皮膚Ｈのタイプが６段階のいずれであるかを判断する判断手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚に含まれているメラニン色素の密度に応じて、測定者の皮膚タイプを６段階のいずれであるかを確定することができる。
【０１００】
さらに、この制御手段は、判断手段による判断結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを６段階の皮膚タイプのいずれかに設定して脈波を観測する観測手段（制御装置２５、ＣＰＵ３７、発光制御回路２８、受光制御回路３１）を備えているので、測定者の皮膚タイプに応じて発光素子６ａによる発光量を正確に設定することができると共に、測定者の皮膚タイプに応じた受光素子９ａの受光感度で観測光を受光することができ、これにより極めて正確に脈波を観測することができる。
【０１０１】
ところで、この生体情報検出装置５では、発光素子６ａによって特定波長帯域の観測光を発光させると、その観測光を導光部材７によって皮膚Ｈに環状に拡散させて照射させることができるので、観測光を皮膚Ｈの広い範囲に均一に照射させることができ、この照射された環状の照射領域Ｅ内の中央部に対応して配置された受光素子９ａによって皮膚Ｈ内で散乱された観測光を受光することができるので、観測光を効率良く安定して受光素子９ａで受光することができる。
【０１０２】
このため、発光素子６ａからの観測光を皮膚Ｈの広い範囲に均一に照射させることができると共に、発光素子６ａからの観測光を皮膚Ｈに照射する照射光路と、皮膚Ｈで散乱された観測光を受光する受光光路とを、完全に分離させることができるので、皮膚Ｈに拡散照射された観測光を受光素子９ａで効率良く安定して受光することができ、これにより脈波などの生体信号を正確に測定することができる。
【０１０３】
このように、真皮Ｈ１内に入射した観測光は、スポット的に一部分に照射される場合に比べて、リング状の広い面積に均一に照射されるので、観測光が照射される真皮Ｈ１中の吸光物質であるヘモグロビンの量を多くすることができ、これにより真皮Ｈ１中の生体組織におけるヘモグロビンの量的な変動の検出感度を改善することができる。
【０１０４】
また、受光部９の入射面である下面には、特定波長帯域の光を透過する光学フィルタ２０が設けられていることにより、この光学フィルタ２０によって外来光などの不要な光が受光部９に照射されるのを軽減することができる。これにより、発光部６で発光されて皮膚Ｈ内で散乱された観測光のみを確実に受光部９で受光させることができるので、これによっても正確に生体組織を測定することができ、人体の脈波の測定精度を高めることができる。
【０１０５】
この場合、受光部９は、光学フィルタ２０が透過する９００ｎｍ程度の特定波長帯域の光に反応する分光感度特性を有しているので、光学フィルタ２０を透過した特定波長帯域の光のみを正確に受光して光電変換することができる。このときには、太陽光などの外来光に含まれている不要な光が光学フィルタ２０によって遮断され、外来光によって受光部９が変動するのを軽減することができるので、これによっても正確に生体組織を測定することができ、人体の脈波の測定精度を高めることができる。
【０１０６】
また、この腕時計では、腕時計ケース１内における裏蓋３に生体情報検出装置５を設けた構成であるから、腕時計ケース１を腕に取り付けて使用することができる。すなわち、腕時計ケース１を腕に取り付けると、裏蓋３が腕の皮膚Ｈに接触するので、この接触した裏蓋３の取付孔３ｂから露出した生体情報検出装置５の一部を皮膚Ｈに接触させることができる。このため、腕時計ケース１を腕に取り付けた状態で、何時でも何処でも容易に且つ簡単に生体信号を測定することができる。
【０１０７】
なお、前述した実施形態では、発光素子６ａによって観測光を所定の発光量で発光させて皮膚Ｈに照射し、この皮膚Ｈ内で散乱した観測光を受光素子９ａで受光して、測定者の皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、この測定結果に基づいて、発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とを制御して、皮膚組織を観測する場合について述べたが、これに限らず、測定結果に基づいて発光素子６ａの発光量と受光素子９ａの受光感度とのいずれか一方のみを制御して皮膚組織を観測しても良い。
【０１０８】
また、前述した実施形態では、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度を測定しているが、皮膚Ｈ内に含まれているメラニン色素の密度のほかに、メラニン色素の濃度または量などの生体の状態を表す他の生体特性を測定するようにしても良い。また、皮膚Ｈ内含まれているメラニン色素の密度を測定するほかに、血液中のヘモグロビンの濃度、ヘモグロビンの酸素飽和度、皮膚組織中のグルコースの濃度などの他の生体の状態を測定するようにしても良い。
【０１０９】
さらに、前述した実施形態では、腕時計に適用した場合について述べたが、必ずしも腕時計である必要はなく、腕に装着して使用する腕装着型のものであれば良く、また必ずしも腕に装着して使用するものに限らず、指や足などの人体に装着して使用するものなどにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【０１１０】
１ 腕時計ケース
３ 裏蓋
４ 時計モジュール
５ 生体情報検出装置
６ 発光部
６ａ 発光素子
７ 導光部材
８ 観測光採込部
９ 受光部
９ａ 受光素子
１０ 回路基板
２５ 制御装置
２６ 光電信号検出部
２７ 発光部駆動回路
２８ 発光制御回路
２９ Ｉ／Ｖ変換回路
３０ 基準電圧発生回路
３１ 受光制御回路
３７ ＣＰＵ
３８ ＲＯＭ
３９ ＲＡＭ
４５ 第１Ｄ／Ａコンバータ
４６ 定電流回路
４７ 第２Ｄ／Ａコンバータ
４８ Ａ／Ｄコンバータ
Ｉｆ 発光電流
Ｉｐｄ 受光電流
Ｖｉｎ 受光電圧
ＡＤ０、ＡＤ１ 受光電圧値
Ｈ 皮膚
Ｈ１ 真皮
Ｈ２ 表皮
ＭＥ メラニン色素
ＨＥ ヘモグロビン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子によって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記皮膚に照射し、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する第１のステップと、
この第１のステップで測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、
この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出ステップと、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項２】
発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する第１のステップと、
この第１のステップにより測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、
この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出ステップと、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項３】
前記第１のステップは、前記発光素子によって前記観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射する照射ステップと、この照射ステップによりそれぞれ照射されて皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光する受光ステップと、この受光ステップにより受光された散乱光に基づいて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定ステップと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出方法。
【請求項４】
前記第２のステップは、前記第１のステップによる前記測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度とを前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して、前記皮膚組織を観測する観察ステップを備えていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の生体情報検出方法。
【請求項５】
人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子によって発光させて前記皮膚に照射させる観測光照射手段と、
この観測光照射手段によって照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光素子で受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段と、
前記発光素子を予め定められている発光量で発光させ、この発光した観測光を前記受光素子で受光し、その受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、且つこの測定結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、
この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出手段と、
を備えていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項６】
発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する測定手段と、
この測定手段により測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、
この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出手段と、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項７】
前記測定手段は、前記発光素子を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射させ、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光し、この受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定手段を備え、
前記制御手段は、前記測定手段による測定結果に応じて前記皮膚のタイプが複数段階のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して前記皮膚組織を観測する観測手段と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載された生体情報検出装置を人体に装着する機器本体に設けたことを特徴とする人体装着機器。
【請求項１】
発光素子によって人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記皮膚に照射し、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光感度が制御可能な受光素子で受光することにより、前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する第１のステップと、
この第１のステップで測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、
この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出ステップと、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項２】
発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する第１のステップと、
この第１のステップにより測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する第２のステップと、
この第２のステップにより制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出ステップと、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項３】
前記第１のステップは、前記発光素子によって前記観測光を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射する照射ステップと、この照射ステップによりそれぞれ照射されて皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光する受光ステップと、この受光ステップにより受光された散乱光に基づいて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定ステップと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の生体情報検出方法。
【請求項４】
前記第２のステップは、前記第１のステップによる前記測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度とを前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して、前記皮膚組織を観測する観察ステップを備えていることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の生体情報検出方法。
【請求項５】
人体の皮膚組織を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を発光素子によって発光させて前記皮膚に照射させる観測光照射手段と、
この観測光照射手段によって照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を受光素子で受光して電気信号に変換して出力する散乱光検出手段と、
前記発光素子を予め定められている発光量で発光させ、この発光した観測光を前記受光素子で受光し、その受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定し、且つこの測定結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、
この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記メラニン色素の密度に対応する生体情報を検出する生体情報検出手段と、
を備えていることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項６】
発光素子によって生体を光学的に観測するために特定波長帯域の観測光を予め定められている発光量の光で発光させて前記生体に照射し、この照射されて前記生体内で散乱した前記観測光の散乱光を受光感度が制御可能な受光素子で受光し、前記生体の状態を測定する測定手段と、
この測定手段により測定された測定結果に基づいて、前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を制御する制御手段と、
この制御手段により制御された制御結果に基づいて、前記生体の状態を示す生体情報を検出する生体情報検出手段と、
を備えていることを特徴とする生体情報検出方法。
【請求項７】
前記測定手段は、前記発光素子を異なる発光量で予め定められている回数発光させて前記皮膚に照射させ、この照射されて前記皮膚内で散乱した前記観測光を前記受光素子でそれぞれ受光し、この受光量に応じて前記皮膚内に含まれているメラニン色素の密度を測定する密度測定手段を備え、
前記制御手段は、前記測定手段による測定結果に応じて前記皮膚のタイプが複数段階のいずれであるかを判断する判断手段と、この判断手段による判断結果に基づいて前記発光素子の発光量と前記受光素子の受光感度との少なくとも一方を前記複数段階の皮膚タイプのいずれかに対応するようにそれぞれ設定して前記皮膚組織を観測する観測手段と、を備えていることを特徴とする請求項５に記載の生体情報検出装置。
【請求項８】
請求項５または請求項６に記載された生体情報検出装置を人体に装着する機器本体に設けたことを特徴とする人体装着機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１１−４５４５８（Ｐ２０１１−４５４５８Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９５０２８（Ｐ２００９−１９５０２８）
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２６日（２００９．８．２６）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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