特開 2024-132091 生体情報測定装置、及び生体情報測定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024132091

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】生体情報測定装置、及び生体情報測定システム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/026 20060101AFI20240920BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20240920BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

A61B5/026 120

A61B5/02 310B

A61B5/02 310F

A61B5/0245 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042747

(22)【出願日】2023-03-17

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】沢渡 彩映

【テーマコード（参考）】

4C017

【Ｆターム（参考）】

4C017AA10

4C017AA11

4C017AA12

4C017AB02

4C017AC28

4C017FF15

(57)【要約】

【課題】光透過材料は、表面及び裏面でレーザー光を反射する。表面で反射した表面反射光と裏面で反射した裏面反射光とによって干渉光が生成される場合がある。干渉光は、生体情報の測定精度を低下させる。
【解決手段】生体情報測定装置は、レーザー光を生体に出射する発光部と、前記レーザー光の一部を反射させて第１光束と第２光束とに分離する光透過部材と、前記第１光束を検出する第１受光部と、散乱光を検出する第２受光部と、を備え、前記光透過部材は、前記レーザー光が入射する第１面と、前記第１面に入射した前記レーザー光が入射する第２面とを有し、前記発光部と前記第１受光部とが配置される入射面と前記第１面との交線と平行な平行軸を第１軸とし、前記第１面上で前記第１軸と直交する直交軸を第２軸としたとき、前記レーザー光の前記第１軸に沿った第１径Ｄ１と前記レーザー光の前記第２軸に沿った第２径Ｄ２とは、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有する。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザー光を生体に出射する発光部と、
前記レーザー光の一部を反射させて、第１光束と第２光束とに分離する光透過部材と、
前記第１光束を検出する第１受光部と、
前記第２光束が前記生体に入射したときに発生する散乱光を検出する第２受光部と、を備え、
前記光透過部材は、前記レーザー光が入射する第１面と、前記第１面に入射した前記レーザー光が入射する第２面とを有し、
前記発光部と前記第１受光部とが配置される入射面と前記第１面との交線と平行な平行軸を第１軸とし、前記第１面上で前記第１軸と直交する直交軸を第２軸としたとき、前記レーザー光の前記第１軸に沿った第１径Ｄ１と前記レーザー光の前記第２軸に沿った第２径Ｄ２とは、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する、
生体情報測定装置。

【請求項2】

前記第１径Ｄ１と、前記レーザー光の前記第１面への入射角θと、前記光透過部材の厚さｔと、前記光透過部材の屈折率ｎとは、
Ｄ１＜（ｔ×ｓｉｎθ）／ｎ
の関係を有する、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項3】

前記第１受光部で前記第１光束を受光することによって得られる第１検出信号、及び前記第２受光部で前記散乱光を受光することによって得られる第２検出信号を入力する差動回路と、
前記差動回路から出力される出力信号を用いて、生体情報を演算する演算部と、
を備える、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項4】

前記発光部、前記第１受光部、及び前記第２受光部を収容するケースを有し、
前記ケースは、前記生体と対向する位置に通過口を有し、
前記光透過部材は、前記通過口に取り付けられる、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項5】

前記ケースに取り付けられ、前記生体に巻き付けられるバンドを備え、
前記バンドは、前記発光部と前記第２受光部の配列方向と平行もしくは略平行に取り付けられる、
請求項４に記載の生体情報測定装置。

【請求項6】

レーザー光を生体に出射する発光部と、前記レーザー光の一部を反射させて第１光束と第２光束とに分離する光透過部材と、前記第１光束を検出して第１検出信号を生成する第１受光部と、前記第２光束が前記生体に入射したときに発生する散乱光を検出して第２検出信号を生成する第２受光部と、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を入力して出力信号を生成する差動回路と、前記出力信号を送信する通信ユニットと、を有する生体情報測定装置と、
前記出力信号を受信する端末通信ユニットと、前記出力信号を用いて前記生体の生体情報を解析する解析ユニットと、を有する制御装置と、を備え、
前記光透過部材は、前記レーザー光が入射する第１面と、前記第１面に入射した前記レーザー光が入射する第２面とを有し、
前記発光部と前記第１受光部とが配置される入射面と前記第１面との交線と平行な平行軸を第１軸とし、前記第１面上で前記第１軸と直交する直交軸を第２軸としたとき、前記レーザー光の前記第１軸に沿った第１径Ｄ１と前記レーザー光の前記第２軸に沿った第２径Ｄ２とは、
Ｄ１＜Ｄ２
の関係を有する、
生体情報測定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生体情報測定装置、及び生体情報測定システムに関する。

【背景技術】

【0002】

レーザー光を生体に出射する生体情報測定装置が知られている。特許文献１には、生体情報測定装置の一例である生体情報取得装置が記載される。特許文献１に記載される生体情報取得装置は、光分岐素子と、第１受光素子と、第２受光素子と、差動回路と、を備える。光分岐素子は、レーザー光を分岐する光透過材料で構成される。第１受光素子は、光分岐素子で分岐された第１光束を受光する。第２受光素子は、生体で散乱された散乱光を受光する。差動回路は、第１受光素子及び第２受光素子に接続される。差動回路は、光検出信号を出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１４４５７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光透過材料は、表面及び裏面でレーザー光を反射する。表面で反射した表面反射光と裏面で反射した裏面反射光とによって干渉光が生成される場合がある。干渉光は、生体情報の測定精度を低下させる。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の生体情報測定装置は、レーザー光を生体に出射する発光部と、前記レーザー光の一部を反射させて、第１光束と第２光束とに分離する光透過部材と、前記第１光束を検出する第１受光部と、前記第２光束が前記生体に入射したときに発生する散乱光を検出する第２受光部と、を備え、前記光透過部材は、前記レーザー光が入射する第１面と、前記第１面に入射した前記レーザー光が入射する第２面とを有し、前記発光部と前記第１受光部とが配置される入射面と前記第１面との交線と平行な平行軸を第１軸とし、前記第１面上で前記第１軸と直交する直交軸を第２軸としたとき、前記レーザー光の前記第１軸に沿った第１径Ｄ１と前記レーザー光の前記第２軸に沿った第２径Ｄ２とは、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有する。

【0006】

本開示の生体情報測定システムは、レーザー光を生体に出射する発光部と、前記レーザー光の一部を反射させて第１光束と第２光束とに分離する光透過部材と、前記第１光束を検出して第１検出信号を生成する第１受光部と、前記第２光束が前記生体に入射したときに発生する散乱光を検出して第２検出信号を生成する第２受光部と、前記第１検出信号及び前記第２検出信号を入力して出力信号を生成する差動回路と、前記出力信号を送信する通信ユニットと、を有する生体情報測定装置と、前記出力信号を受信する端末通信ユニットと、前記出力信号を用いて前記生体の生体情報を解析する解析ユニットと、を有する制御装置と、を備え、前記光透過部材は、前記レーザー光が入射する第１面と、前記第１面に入射した前記レーザー光が入射する第２面とを有し、前記発光部と前記第１受光部とが配置される入射面と前記第１面との交線と平行な平行軸を第１軸とし、前記第１面上で前記第１軸と直交する直交軸を第２軸としたとき、前記レーザー光の前記第１軸に沿った第１径Ｄ１と前記レーザー光の前記第２軸に沿った第２径Ｄ２とは、Ｄ１＜Ｄ２の関係を有する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】測定装置の概略構成を示す図。

【図2】測定装置の測定面の概略構成を示す図。

【図3】測定装置のブロック構成を示す図。

【図4】発光素子ユニットから出射されるレーザー光の概略構成を示す図。

【図5】検出ユニットによる光学測定の概略を示す図。

【図6】光分岐素子近傍の反射光の拡大構成を示す図。

【図7】光分岐素子の表面上のスポットの概略構成を示す図。

【図8】光分岐素子近傍の反射光の拡大構成を示す図。

【図9】検出ユニットによる光学測定の概略を示す図。

【図10】カバーガラス近傍の反射光の拡大構成を示す図。

【図11】カバーガラスの表面上のスポットの概略構成を示す図。

【図12】カバーガラス近傍の反射光の拡大構成を示す図。

【図13】測定システムの概略構成を示す図。

【図14】測定システムのブロック構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、測定装置１００の概略構成を示している。測定装置１００は、血流量、血液量、血流速度、脈拍等の生体情報、もしくは生体情報に係る各種データを測定する。使用者Ｍは、生体の一例に対応する。図１に示す測定装置１００は、使用者Ｍの測定部位に装着される腕時計型の携帯機器である。測定装置１００は、使用者Ｍの手首に装着される。測定装置１００は、腕時計型に限定されない。測定装置１００は、使用者Ｍに装着できる構成であれば、測定装置１００の形態は限定されない。測定装置１００は、血流量、血液量、血流速度、脈拍等を経時的に測定する。測定装置１００は、血流量等以外の生体情報を測定してもよい。測定装置１００は、一例として、血中酸素飽和濃度、皮膚灌流圧等を測定する。測定装置１００は、筐体１と、ベルト２と、を備える。筐体１は、検出ユニット３、及び表示ユニット４を収容する。測定装置１００は、生体情報測定装置の一例に対応する。

【0009】

筐体１は、測定装置１００に備えられるユニット等を収容する外装である。筐体１は、測定面１ａと表示面１ｂとを有する。測定面１ａは、使用者Ｍの測定部位と対向する面である。測定面１ａの少なくとも一部は、使用者Ｍの測定部位と接触する。表示面１ｂは、使用者Ｍによって視認可能な面である。筐体１は、検出ユニット３、及び表示ユニット４に加え、後述する制御ユニット３０、及びメモリー４０等を収容する。筐体１は、ケースの一例に対応する。

【0010】

ベルト２は、使用者Ｍの測定部位に筐体１を装着するときに用いられる部材である。ベルト２は、筐体１の側面等に取り付けられる。ベルト２は、測定部位に巻回されることで筐体１を使用者Ｍの測定部位に装着する。図１に示す測定装置１００は、ベルト２を備えるが、これに限定されない。測定装置１００は、ベルト２を備えなくてもよい。測定装置１００は、テープ等によって使用者Ｍの胸、腕等に装着されてもよい。測定装置１００は、ベルト２を用いて使用者Ｍの測定部位に巻き付けられることが好ましい。測定装置１００は、ベルト２を用いて使用者Ｍの測定部位に装着されることによって、後述する発光素子ユニット１０と受光素子ユニット２０の使用者Ｍに対する配置が決められる。ベルト２は、バンドの一例に対応する。

【0011】

検出ユニット３は、筐体１の測定面１ａに配置される。検出ユニット３は、使用者Ｍの測定部位と対向する位置に配置される。検出ユニット３は、生体情報を測定する際に用いられる各種データを取得する。

【0012】

表示ユニット４は、筐体１の表示面１ｂに配置される。表示ユニット４は、使用者Ｍに対して視認可能に構成される。表示ユニット４は、測定された各種生体情報を表示する。表示ユニット４は、生体情報の信頼度指標、時刻等生体情報以外の情報を表示してもよい。表示ユニット４は、設けられなくてもよい。

【0013】

図２は、測定装置１００の測定面１ａの概略構成を示している。図２は、測定装置１００の測定面１ａを使用者Ｍの測定部位側から見たときの概略構成を示している。図２に示す測定面１ａは、円形状で構成されているが、これに限定されない。測定面１ａは、四角形状、楕円形状等各種形状に構成されてもよい。測定面１ａには、検出ユニット３が配置される。検出ユニット３は、発光素子ユニット１０と、受光素子ユニット２０と、を有する。検出ユニット３は、図示しない温度検出センサー、電源端子等を有してもよい。

【0014】

図２を含む複数の図は、ＸＹＺ座標系を示している。Ｘ軸は、発光素子ユニット１０と受光素子ユニット２０が配列する方向と平行な軸である。＋Ｘ方向は、発光素子ユニット１０から受光素子ユニット２０に向かう方向である。－Ｘ方向は、受光素子ユニット２０から発光素子ユニット１０に向かう方向である。Ｙ軸は、測定面１ａ内でＸ軸に直交する軸である。＋Ｙ方向は、図２の下方から上方へ向かう方向である。－Ｙ方向は、図２の上方から下方に向かう方向である。Ｚ軸は測定面１ａに対して垂直な軸である。＋Ｚ方向は、測定面１ａから表示面１ｂに向かう方向である。－Ｚ方向は、表示面１ｂから測定面１ａに向かう方向である。

【0015】

ベルト２は、測定装置１００の筐体１に取り付けられる。ベルト２は、筐体１に対してＸ軸と平行もしくは略平行に取り付けられる。ベルト２が、筐体１に対してＸ軸と平行もしくは略平行に取り付けられることによって、発光素子ユニット１０と受光素子ユニット２０は、使用者Ｍの手首の周方向に配置される。ベルト２は、レーザー発光素子１１を含む発光素子ユニット１０と受光素子２１を含む受光素子ユニット２０が配列される配列方向と平行もしくは略平行に取り付けられることが好ましい。略平行は、Ｘ軸と配列方向との交角が５°以内を示す。使用者Ｍの体動による測定精度の低下が抑えられる。

【0016】

発光素子ユニット１０は、使用者Ｍの測定部位に向けて光を発光する。発光素子ユニット１０は、レーザー発光素子１１を有する。発光素子ユニット１０は、レーザー発光素子１１と異なる発光素子を有してもよい。レーザー発光素子１１と異なる発光素子は、一例として、ベアチップ型、もしくは砲弾型のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。発光素子ユニット１０は、複数のレーザー発光素子１１を有してもよい。レーザー発光素子１１の数は、適宜設定される。

【0017】

レーザー発光素子１１は、生体に向けてレーザー光を出射する。レーザー発光素子１１は、半導体レーザーで構成される。レーザー発光素子１１は、一例として、垂直共振器面発光レーザーで構成される。レーザー発光素子１１の構成は、発光するレーザー光の波長域に対応して適宜設定される。レーザー発光素子１１は、近赤外領域内の所定の波長のレーザー光を出射する。出射するレーザー光の波長は、一例として、８００ｎｍから１３００ｎｍの範囲である。出射するレーザー光の周波数は、７５ＴＨｚから４００ＴＨｚの範囲である。レーザー発光素子１１は、発光部の一例に対応する。

【0018】

受光素子ユニット２０は、反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬを受光する。反射光ＲＬは、後述するカバーガラス５もしくは光分岐素子２７で反射される光である。反射光ＲＬは、第１光束の一例に対応する。散乱光ＳＬは、生体で散乱された光である。受光素子ユニット２０は、発光素子ユニット１０が生体にレーザー光を出射したときに発生する散乱光ＳＬを受光する。受光素子ユニット２０は、反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬを受光する受光素子２１を有する。受光素子２１は、１または複数のフォトダイオードで構成される。フォトダイオードは、光電変換層がインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、シリコン等で構成される素子である。受光素子２１に用いられるフォトダイオードは、受光する光の波長等によって適宜選択される。受光素子２１は、受光部の一例に対応する。

【0019】

図３は、測定装置１００のブロック構成を示している。図３は、ベルト２を除く測定装置１００を示している。測定装置１００は、筐体１内に各種ユニット等を収容する。測定装置１００は、検出ユニット３と、制御ユニット３０と、メモリー４０と、表示ユニット４と、通信インターフェイス５０と、を備える。筐体１には、使用者Ｍと対向する位置に筐体開口１ｃが設けられる。筐体開口１ｃは、レーザー発光素子１１から出射されるレーザー光を通過させる。筐体開口１ｃには、カバーガラス５が取り付けられてもよい。カバーガラス５が設けられないとき、筐体開口１ｃは、光分岐素子２７を透過した透過光ＴＬを通過させる。筐体開口１ｃは、通過口の一例に対応する。図３に示す測定装置１００は、筐体開口１ｃにカバーガラス５を設けている。

【0020】

カバーガラス５は、筐体１内に塵芥等の異物が混入することを妨げる保護部材である。カバーガラス５は、筐体１に取り付けられる。カバーガラス５は、筐体１に取り付けられてもよいし、取り付けられなくてもよい。カバーガラス５は、使用者Ｍの測定部位と対向する位置に設けられる。カバーガラス５は、レーザー発光素子１１から出射されるレーザー光を透過させる。カバーガラス５は、使用者Ｍの測定部位で発生する散乱光ＳＬを透過させる。カバーガラス５を透過する散乱光ＳＬは、受光素子２１で受光される。カバーガラス５は、ガラス等の光透過材料で構成される。カバーガラス５の少なくとも一部は、使用者Ｍと接触してもよい。カバーガラス５は、発光素子ユニット１０が光分岐素子２７を有していない場合、光分岐素子２７として機能する。カバーガラス５が光分岐素子２７として機能する場合、カバーガラス５は、光透過部材の一例に対応する。発光素子ユニット１０が光分岐素子２７を有している場合、カバーガラス５は、保護部材として機能する。

【0021】

検出ユニット３は、レーザー光を用いて測定される生体情報に係るデータを光検出信号として検出する光学センサーモジュールである。検出ユニット３は、発光素子ユニット１０、駆動回路１３と、受光素子ユニット２０、信号変換ユニット２３と、を備える。

【0022】

発光素子ユニット１０は、レーザー光を使用者Ｍに向けて出射する。発光素子ユニット１０は、レーザー発光素子１１を有する。発光素子ユニット１０は、光分岐素子２７を有してもよい。発光素子ユニット１０は、図示しない整形光学系を有してもよい。整形光学系は、レーザー光のスポットＬＳの形状を整形する。レーザー発光素子１１は、レーザー光を出射光ＯＬとして、使用者Ｍに出射する。出射光ＯＬは、筐体開口１ｃもしくは筐体開口１ｃに取り付けられるカバーガラス５を透過して使用者Ｍに照射される。

【0023】

駆動回路１３は、レーザー発光素子１１を駆動させる。駆動回路１３は、制御ユニット３０の制御によって、レーザー発光素子１１を発光させる。駆動回路１３は、レーザー発光素子１１の発光タイミング、発光時間、発光光量等を制御する。駆動回路１３は、レーザー発光素子１１が出射するレーザー光の波長、レーザー光のスポットＬＳの大きさ等を制御してもよい。

【0024】

受光素子ユニット２０は、反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬを受光する。散乱光ＳＬは、発光素子ユニット１０が使用者Ｍに向けてレーザー光を照射したときに発生する。散乱光ＳＬは、カバーガラス５及び光分岐素子２７の少なくとも一方を透過した透過光ＴＬが使用者Ｍの測定部位に入射したときに発生する。受光素子ユニット２０は、第１受光素子２１ａ、第２受光素子２１ｂ、及び後述する集光レンズ２５を有する。受光素子ユニット２０は、ビームスプリッター、プリズム等を有してもよい。

【0025】

第１受光素子２１ａは、反射光ＲＬを受光する。反射光ＲＬの周波数である反射光周波数ｆｒは、出射光ＯＬの周波数である出射光周波数ｆ０と同じである。第１受光素子２１ａは、周波数がｆ０である光を受光する。第１受光素子２１ａは、反射光ＲＬを受光し、第１電気信号に変換する。第１受光素子２１ａは、第１電気信号を信号変換ユニット２３に送信する。第１受光素子２１ａは、第１受光部の一例に対応する。第１電気信号は、第１検出信号の一例に対応する。

【0026】

第２受光素子２１ｂは、散乱光ＳＬを受光する。散乱光ＳＬは、静止組織で透過光ＴＬを拡散反射した第１成分光と、毛細血管内で移動する赤血球で透過光ＴＬを拡散反射した第２成分光とを含む。第１成分光の周波数である第１周波数ｆ１は、レーザー発光素子１１で出射される出射光ＯＬの出射光周波数ｆ０と同じである。第２成分光の周波数である第２周波数ｆ２は、出射光周波数ｆ０に対して、赤血球の移動速度に応じてドップラー効果によって変動する。第２周波数ｆ２は、出射光周波数ｆ０に対して、赤血球の移動速度に比例した周波数シフト量変動する。第２受光素子２１ｂは、周波数シフト量が反映された光ビート信号を検出する。第２受光素子２１ｂは、光ビート信号を含む散乱光ＳＬを受光し、第２電気信号に変換する。第２受光素子２１ｂは、第２電気信号を信号変換ユニット２３に送信する。第２受光素子２１ｂは、第２受光部の一例に対応する。第２電気信号は、第２検出信号の一例に対応する。

【0027】

第１受光素子２１ａと第２受光素子２１ｂは、それぞれ異なるフォトダイオードで構成されてもよいし、１つのフォトダイオードで構成されてもよい。フォトダイオードが複数の受光領域に分割され、複数の受光領域のそれぞれが第１受光素子２１ａ及び第２受光素子２１ｂとして機能する。受光素子ユニット２０は、レーザー光と異なる光を受光する素子を有してもよい。

【0028】

信号変換ユニット２３は、受光素子ユニット２０から送信される第１電気信号及び第２電気信号を受信する。信号変換ユニット２３は、第１電気信号及び第２電気信号を用いて光検出信号に生成し、制御ユニット３０に送信する。光検出信号は、光ビート信号を含む。信号変換ユニット２３は、差動増幅器２４を含む。信号変換ユニット２３は、抽出回路、アナログ―デジタル変換回路等を有してもよい。抽出回路は、電気信号からＡＣ成分を抽出する。アナログ―デジタル変換回路は、アナログ信号をデジタル信号に変換する。光検出信号は、出力信号の一例に対応する。

【0029】

差動増幅器２４は、第１電気信号と第２電気信号とを入力する。差動増幅器２４は、第１電気信号と第２電気信号との間の差電圧を一定係数で増幅する。差動増幅器２４は、増幅した差電圧を出力する。差動増幅器２４は、差電圧を出力することによって、ドップラー効果によって変動した第２成分光に対応する信号を抽出する。差動増幅器２４は、第１電気信号と第２電気信号とを用いて光検出信号を生成する。差動増幅器２４は、差動回路の一例に対応する。

【0030】

制御ユニット３０は、各種ユニットの動作を制御する制御コントローラーである。制御ユニット３０は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するプロセッサーである。制御ユニット３０は、１又は複数のプロセッサーで構成される。制御ユニット３０は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）もしくはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成されてもよい。制御ユニット３０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリーを有してもよい。半導体メモリーは、制御ユニット３０のワークエリアとして機能する。制御ユニット３０は、メモリー４０に記憶される制御プログラムを実行することによって、検出制御部３１、データ処理部３３、及び表示制御部３５として機能する。検出制御部３１、データ処理部３３、及び表示制御部３５は、機能部である。制御ユニット３０は、各機能部によって、発光素子ユニット１０及び受光素子ユニット２０を制御する。

【0031】

検出制御部３１は、発光素子ユニット１０及び受光素子ユニット２０を制御する。検出制御部３１は、駆動回路１３を介して、レーザー発光素子１１の駆動を制御する。検出制御部３１は、レーザー発光素子１１の発光タイミング、発光強度、発光パターン等を調整する。検出制御部３１は、受光素子２１を制御する。検出制御部３１は、受光素子２１の受光タイミング、第１電気信号及び第２電気信号の出力タイミング等を調整する。

【0032】

データ処理部３３は、光検出信号を用いて、生体情報を演算する。データ処理部３３は、光検出信号に対して、高速フーリエ変換等の周波数解析を行う。データ処理部３３は、周波数解析を行うことによって、光検出信号から強度スペクトルを算定する。データ処理部３３は、強度スペクトルから血液量、血流量等を演算する。血液量は、単位体積内の赤血球の個数に関する指標である。血液量は、使用者Ｍの血液量に関する指標である。血流量は、単位時間当たりの動脈内を移動する血液の体積である。血流量は、使用者Ｍの血流量に関する指標である。データ処理部３３は、血流量を用いて血圧等を算出してもよい。データ処理部３３は、光検出信号を用いて、脈拍等を演算してもよい。データ処理部３３は、血液量、血流量等の生体情報を表示制御部３５に出力する。データ処理部３３は、血液量、血流量等の生体情報をメモリー４０、通信インターフェイス５０等に送信してもよい。データ処理部３３は、演算部の一例に対応する。

【0033】

表示制御部３５は、表示ユニット４の表示を制御する。表示制御部３５は、表示ユニット４に表示データを送信することによって、表示ユニット４に各種画像を表示させる。表示制御部３５は、所定のタイミングでデータ処理部３３から生体情報を取得する。表示制御部３５は、血液量等を含む表示データを生成する。表示制御部３５は、血圧等を含む表示データを生成してもよい。表示制御部３５は、表示データを表示ユニット４に出力する。表示制御部３５は、表示データに基づいて、生体情報を表示ユニット４に表示させる。

【0034】

メモリー４０は、各種データを記憶する。メモリー４０は、各種ユニットを動作させる制御データ、制御ユニット３０で測定された各種データ等を記憶する。メモリー４０は、データ処理部３３で用いられる各種演算データを記憶する。メモリー４０は、データ処理部３３で測定された生体情報を記憶してもよい。メモリー４０は、制御ユニット３０で動作する制御プログラムを記憶する。メモリー４０は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される。

【0035】

通信インターフェイス５０は、タブレット端末２００と通信接続するインターフェイス回路である。通信インターフェイス５０は、タブレット端末２００と所定のプロトコルに従って、有線、もしくは無線で接続する。通信インターフェイス５０は、例えば、有線通信用の接続ポート、無線通信用のアンテナ等を備える。通信インターフェイス５０は、タブレット端末２００から制御データ、使用者Ｍに係る情報等を受信する。通信インターフェイス５０は、タブレット端末２００に各種生体情報を送信する。通信インターフェイス５０は、光検出信号等の測定データを送信してもよい。通信インターフェイス５０は、タブレット端末２００以外の外部装置と通信接続してもよい。通信インターフェイス５０は、通信ユニットの一例に対応する。

【0036】

図４は、発光素子ユニット１０から出射されるレーザー光の概略構成を示している。図４は、レーザー発光素子１１、受光素子２１、及びガラス部材６０を斜視図で示している。ガラス部材６０は、カバーガラス５もしくは光分岐素子２７を示している。図４は、入射面ＩＳを示している。入射面ＩＳは、レーザー発光素子１１と第１受光素子２１ａとが配置される仮想面である。図４は、使用者Ｍを省略している。使用者Ｍの測定部位は、ガラス部材６０の下方に位置する。ガラス部材６０は、光透過部材を示す。

【0037】

出射光ＯＬは、レーザー発光素子１１から出射されるレーザー光である。出射光ＯＬは、使用者Ｍに向けて出射される。出射光ＯＬは、ガラス部材６０の表面Ｓ１からガラス部材６０の内部に入射する。表面Ｓ１は、出射光ＯＬが入射する面である。表面Ｓ１は、レーザー発光素子１１と対向する面である。表面Ｓ１は、カバーガラス５もしくは光分岐素子２７のレーザー光が入射する面である。表面Ｓ１は、第１面の一例に対応する。

【0038】

ガラス部材６０の内部に入射する透過光ＴＬは、ガラス部材６０の内部を通過する。ガラス部材６０の裏面Ｓ２に到達した透過光ＴＬは、裏面Ｓ２を透過し、使用者Ｍの測定部位を照射する。裏面Ｓ２は、表面Ｓ１に入射した透過光ＴＬが入射する面である。裏面Ｓ２は、カバーガラス５もしくは光分岐素子２７の表面Ｓ１に入射したレーザー光が入射する面である。裏面Ｓ２は、第２面の一例に対応する。

【0039】

出射光ＯＬの一部は、ガラス部材６０の表面Ｓ１で反射する。表面Ｓ１で反射した表面反射光ＲＬ１は、第１受光素子２１ａに向けて移動する。表面反射光ＲＬ１は、反射光ＲＬの一例である。表面反射光ＲＬ１は、第１受光素子２１ａで受光される。

【0040】

出射光ＯＬ及び表面反射光ＲＬ１は、入射面ＩＳ上を通過する。入射面ＩＳは、表面Ｓ１と交差する。入射面ＩＳと表面Ｓ１は、交線ＩＬで交差する。ここで、交線ＩＬと平行な平行軸は、第１光学軸Ａ１と表す。表面Ｓ１上で交線ＩＬと直交する直交軸は、第２光学軸Ａ２と表す。表面Ｓ１と直交する垂直軸は、第３光学軸Ａ３と表す。第１光学軸Ａ１は、第１軸の一例に対応する。第２光学軸Ａ２は、第２軸の一例に対応する。

【0041】

第１実施形態
第１実施形態は、光分岐素子２７を有する検出ユニット３で光検出信号を検出する光学構成を示す。第１実施形態では、第１受光素子２１ａは光分岐素子２７で反射された反射光ＲＬを受光する。第１実施形態では、カバーガラス５を備えてもよいし、備えていなくてもよい。第１受光素子２１ａは、カバーガラス５で反射されたカバーガラス反射光を受光しない。

【0042】

図５は、検出ユニット３による光学測定の概略を示している。図５は、カバーガラス５、レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、第２受光素子２１ｂ、集光レンズ２５、及び光分岐素子２７を示している。図５は、レーザー発光素子１１が出射光ＯＬを使用者Ｍに向けて出射したときの反射光ＲＬ、透過光ＴＬ、及び散乱光ＳＬを示している。図５は、入射面ＩＳ上の出射光ＯＬ、反射光ＲＬ、透過光ＴＬ及び散乱光ＳＬを示している。レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、及び第２受光素子２１ｂは、Ｘ軸に沿って配列される。レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、及び第２受光素子２１ｂの配列方向は、Ｘ軸と平行である。

【0043】

出射光ＯＬは、レーザー発光素子１１によって使用者Ｍの測定部位に向けて出射される。出射光ＯＬは、光分岐素子２７に入射する。出射光ＯＬは、光分岐素子２７によって反射光ＲＬと透過光ＴＬに分離される。出射光ＯＬは、光分岐素子２７の表面Ｓ１、及び裏面Ｓ２で反射される。

【0044】

反射光ＲＬは、出射光ＯＬが光分岐素子２７によって反射された光である。反射光ＲＬは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２とを含む。反射光ＲＬは、＋Ｚ方向に反射される。反射光ＲＬは、第１受光素子２１ａに向けて反射する。反射光ＲＬは、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0045】

表面反射光ＲＬ１は、出射光ＯＬが光分岐素子２７の表面Ｓ１で反射された光である。表面反射光ＲＬ１は、出射光ＯＬの一部が表面Ｓ１で反射することによって生成される。表面反射光ＲＬ１は、第１受光素子２１ａに向けて反射する。表面反射光ＲＬ１は、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0046】

裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１を入射した出射光ＯＬが光分岐素子２７の裏面Ｓ２で反射された光である。裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１を入射した透過光ＴＬの一部が裏面Ｓ２で反射することによって生成される。裏面反射光ＲＬ２は、第１受光素子２１ａに向けて反射する。裏面反射光ＲＬ２は、光分岐素子２７の内部を通過する。裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１から外部に出射する。裏面反射光ＲＬ２は、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0047】

透過光ＴＬは、光分岐素子２７から透過された光である。透過光ＴＬは、使用者Ｍの測定部位に向けて照射される。図５に示す透過光ＴＬは、カバーガラス５を透過し、使用者Ｍの測定部位を照射する。カバーガラス５が設けられていない場合、透過光ＴＬは、筐体開口１ｃを通過して、使用者Ｍの測定部位を照射する。透過光ＴＬは、第２光束の一例に対応する。

【0048】

透過光ＴＬは、カバーガラス５に入射するときにカバーガラス反射光が生成される。カバーガラス反射光は、カバーガラス５の面で反射される光である。カバーガラス反射光は、第１受光素子２１ａで受光されないことが好ましい。第１受光素子２１ａ及び光分岐素子２７は、第１受光素子２１ａがカバーガラス反射光を受光しない位置に設けられる。

【0049】

散乱光ＳＬは、透過光ＴＬが使用者Ｍの測定部位を照射することによって生成される。散乱光ＳＬは、使用者Ｍの生体組織や赤血球によって反射した光である。散乱光ＳＬは、カバーガラス５もしくは筐体開口１ｃを通過する。散乱光ＳＬは、集光レンズ２５によって集光される。集光された散乱光ＳＬは、第２受光素子２１ｂによって受光される。

【0050】

集光レンズ２５は、散乱光ＳＬを集光する。集光レンズ２５は、散乱光ＳＬを集光することによって、散乱光ＳＬの光強度を増加させる。図５は、１個の集光レンズ２５を示しているが、これに限定されない。複数の集光レンズ２５が散乱光ＳＬの光路上に設けられてもよい。

【0051】

第２受光素子２１ｂは、散乱光ＳＬを受光する。第２受光素子２１ｂは、集光レンズ２５で集光された散乱光ＳＬを受光する。第２受光素子２１ｂは、散乱光ＳＬを受光することによって、第２電気信号を生成する。

【0052】

カバーガラス５が、筐体開口１ｃに取り付けられるとき、第２受光素子２１ｂは、カバーガラス反射光を受光しないことが好ましい。第２受光素子２１ｂがカバーガラス反射光を受光することを妨げる遮光部材が、カバーガラス５と第２受光素子２１ｂとの間に設けられてもよい。

【0053】

図６は、光分岐素子２７近傍の反射光ＲＬの拡大構成を示している。図６は、レーザー発光素子１１、カバーガラス５、受光素子２１、集光レンズ２５、透過光ＴＬ、及び散乱光ＳＬを省略して示している。図６は、光分岐素子２７近傍の表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２の概略構成を示している。図６は、出射光ＯＬの第１入射角θ１、光分岐素子２７の第１ガラス厚さｔ１、第１スポット径ＳＤ１、及び重複領域ＤＡを示している。

【0054】

出射光ＯＬの第１入射角θ１は、出射光ＯＬが光分岐素子２７の表面Ｓ１に入射するときの角度である。第１入射角θ１は、光分岐素子２７に入射する出射光ＯＬと第３光学軸Ａ３と平行な軸との間の角度である。第３光学軸Ａ３は、第１光学軸Ａ１及び第２光学軸Ａ２に対して直交する軸である。出射光ＯＬは、第１入射角θ１で光分岐素子２７の表面Ｓ１に入射する。

【0055】

光分岐素子２７の第１ガラス厚さｔ１は、光分岐素子２７の第３光学軸Ａ３に沿った厚さである。第１ガラス厚さｔ１は、予め設定される。光分岐素子２７は、第１ガラス厚さｔ１で、第１ガラス屈折率ｎ１の光透過材料で構成される。第１ガラス厚さｔ１は、光透過部材の厚さｔの一例に対応する。第１ガラス屈折率ｎ１は、光透過部材の屈折率ｎの一例に対応する。

【0056】

第１スポット径ＳＤ１は、出射光ＯＬの第１光学軸Ａ１に沿った径である。第１スポット径ＳＤ１は、光分岐素子２７の表面Ｓ１上のスポットＬＳの第１光学軸Ａ１に沿った径である。第１スポット径ＳＤ１は、第１軸に沿った第１径Ｄ１の一例に対応する。

【0057】

重複領域ＤＡは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重複する領域である。重複領域ＤＡでは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２の干渉光が生じる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２では、位相が異なる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重なることによって、出射光ＯＬと周波数が異なる干渉光が生じる。干渉光が第１受光素子２１ａで受光されると、光検出信号の検出精度が低下する。重複領域ＤＡは狭く設定されることが好ましい。

【0058】

図７は、光分岐素子２７の表面Ｓ１上のスポットＬＳの概略構成を示している。図７は、表面Ｓ１上のレーザー光のスポットＬＳの形状を示している。図７は、スポットＬＳの第１光学軸Ａ１に沿った第１スポット径ＳＤ１と、第２光学軸Ａ２に沿った第２スポット径ＳＤ２とを示している。

【0059】

第２スポット径ＳＤ２は、出射光ＯＬの第２光学軸Ａ２に沿った径である。第２スポット径ＳＤ２は、光分岐素子２７の表面Ｓ１上のスポットＬＳの第２光学軸Ａ２に沿った径である。第２スポット径ＳＤ２は、第２軸に沿った第２径Ｄ２の一例に対応する。

【0060】

第１スポット径ＳＤ１が小さくなると、重複領域ＤＡは減少する。重複領域ＤＡが減少すると、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２の干渉光が減少する。干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。一方、第１スポット径ＳＤ１が小さくなると、反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬの光量が低下する。反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬの光量が低下すると、光量低下によって光検出信号の検出精度が低下する。第２スポット径ＳＤ２は、重複領域ＤＡに影響を与えない。第２スポット径ＳＤ２が大きくなっても、干渉光による光検出信号の測定精度は低下し難い。従って、第１スポット径ＳＤ１と第２スポット径ＳＤ２とを、ＳＤ１＜ＳＤ２の関係とする。スポットＬＳの形状が、円形ではなく、第１スポット径ＳＤ１が第２スポット径ＳＤ２よりも小さい形状であることによって、干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。スポットＬＳの形状が、第２スポット径ＳＤ２が第１スポット径ＳＤ１よりも大きい形状であることによって、散乱光ＳＬと反射光ＲＬの光量低下が抑えられる。

【0061】

測定装置１００は、レーザー光を使用者Ｍに出射するレーザー発光素子１１と、レーザー光の一部を反射させて、反射光ＲＬと透過光ＴＬとに分離する光分岐素子２７と、反射光ＲＬを検出する第１受光素子２１ａと、透過光ＴＬが使用者Ｍに入射したときに発生する散乱光ＳＬを検出する第２受光素子２１ｂと、を備える。光分岐素子２７は、レーザー光が入射する表面Ｓ１と、表面Ｓ１に入射したレーザー光が入射する裏面Ｓ２とを有する。レーザー発光素子１１と第１受光素子２１ａとが配置される入射面ＩＳと表面Ｓ１との交線ＩＬと平行な平行軸を第１光学軸Ａ１とし、表面Ｓ１上で第１光学軸Ａ１と直交する直交軸を第２光学軸Ａ２としたとき、レーザー光の第１光学軸Ａ１に沿った第１スポット径ＳＤ１とレーザー光の第２光学軸Ａ２に沿った第２スポット径ＳＤ２とは、ＳＤ１＜ＳＤ２の関係を有する。
レーザー光のスポットＬＳの形状が、円形ではなく、第１スポット径ＳＤ１が第２スポット径ＳＤ２よりも小さい形状であることによって、干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。スポットＬＳの形状が、第２スポット径ＳＤ２が第１スポット径ＳＤ１よりも大きい形状であることによって、散乱光ＳＬと反射光ＲＬの光量低下が抑えられる。

【0062】

測定装置１００は、第１受光素子２１ａで反射光ＲＬを受光することによって得られる第１電気信号、及び第２受光素子２１ｂで散乱光ＳＬを受光することによって得られる第２電気信号を入力する差動増幅器２４と、差動増幅器２４から出力される光検出信号を用いて、生体情報を演算するデータ処理部３３と、を備える。
測定装置１００は、光検出信号を用いて、血液量等の生体情報を求めることができる。

【0063】

測定装置１００は、筐体１に取り付けられ、使用者Ｍに巻き付けられるベルト２を備える。ベルト２は、レーザー発光素子１１と第２受光素子２１ｂの配列方向と平行もしくは略平行に取り付けられることが好ましい。
レーザー発光素子１１と第２受光素子２１ｂが使用者Ｍの手首の周方向に沿って配置されることによって、使用者Ｍの体動による測定精度の低下が抑えられる。

【0064】

図８は、光分岐素子２７近傍の反射光ＲＬの拡大構成を示している。図８は、レーザー発光素子１１、受光素子２１、集光レンズ２５、透過光ＴＬ、及び散乱光ＳＬを省略して示している。図８は、光分岐素子２７近傍の表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２の概略構成を示している。図８は、出射光ＯＬの第１入射角θ１、光分岐素子２７の第１ガラス厚さｔ１、及び第１スポット径ＳＤ１を示している。

【0065】

図８は、第１スポット径ＳＤ１を、下記の式（１）の関係としたときの状態を示している。
ＳＤ１＜（ｔ１×ｓｉｎθ１）／ｎ１ （１）
第１スポット径ＳＤ１を式（１）の関係を有する径とすると、図８に示すように表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２は、重複しない。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重複する重複領域ＤＡが形成されない。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２との干渉光の発生が抑えられる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２との干渉光による光検出信号の検出精度の低下がより抑えられる。

【0066】

第１スポット径ＳＤ１と、レーザー光の表面Ｓ１への入射角θ１と、光分岐素子２７の第１ガラス厚さｔ１と、光分岐素子２７の屈折率ｎ１とは、
ＳＤ１＜（ｔ１×ｓｉｎθ１）／ｎ１
の関係を有することが好ましい。
表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２との干渉光による光検出信号の検出精度の低下がより抑えられる。

【0067】

第２実施形態
第２実施形態は、カバーガラス５で反射する反射光ＲＬを検出する検出ユニット３を用いる構成を示している。第２実施形態では、第１受光素子２１ａはカバーガラス５で反射された反射光ＲＬを受光する。第２実施形態では、光分岐素子２７を備えていない。カバーガラス５は、第１実施形態の光分岐素子２７として機能する。

【0068】

図９は、検出ユニット３による光学測定の概略を示している。図９は、カバーガラス５、レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、第２受光素子２１ｂ、集光レンズ２５、及び反射ミラー２９を示している。図９は、レーザー発光素子１１が出射光ＯＬを使用者Ｍに向けて出射したときの反射光ＲＬ、及び散乱光ＳＬを示している。図９は、入射面ＩＳ上の出射光ＯＬ、反射光ＲＬ、及び散乱光ＳＬを示している。レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、及び第２受光素子２１ｂは、Ｘ軸に沿って配列される。レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、及び第２受光素子２１ｂの配列方向は、Ｘ軸と平行もしくは略平行である。

【0069】

出射光ＯＬは、レーザー発光素子１１によって使用者Ｍの測定部位に向けて出射される。出射光ＯＬは、カバーガラス５に入射する。出射光ＯＬは、カバーガラス５によって反射光ＲＬと透過光ＴＬに分離される。出射光ＯＬは、カバーガラス５の表面Ｓ１、及び裏面Ｓ２で反射される。

【0070】

反射光ＲＬは、出射光ＯＬがカバーガラス５によって反射された光である。反射光ＲＬは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２とを含む。反射光ＲＬは、＋Ｚ方向に反射する。反射光ＲＬは、反射ミラー２９に向けて反射する。反射光ＲＬは、反射ミラー２９によって第１受光素子２１ａに向けて反射する。反射光ＲＬは、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0071】

表面反射光ＲＬ１は、出射光ＯＬがカバーガラス５の表面Ｓ１で反射された光である。表面反射光ＲＬ１は、出射光ＯＬの一部が表面Ｓ１で反射することによって生成される。表面反射光ＲＬ１は、反射ミラー２９に向けて反射する。表面反射光ＲＬ１は、反射ミラー２９によって第１受光素子２１ａに向けて反射する。表面反射光ＲＬ１は、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0072】

裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１を入射した出射光ＯＬがカバーガラス５の裏面Ｓ２で反射された光である。裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１を入射した透過光ＴＬの一部が裏面Ｓ２で反射されることによって生成される。裏面反射光ＲＬ２は、反射ミラー２９に向けて反射する。裏面反射光ＲＬ２は、カバーガラス５の内部を通過する。裏面反射光ＲＬ２は、表面Ｓ１から外部に出射する。裏面反射光ＲＬ２は、反射ミラー２９によって第１受光素子２１ａに向けて反射する。裏面反射光ＲＬ２は、第１受光素子２１ａによって受光される。

【0073】

反射ミラー２９は、反射光ＲＬを第１受光素子２１ａに向けて反射させる。反射ミラー２９は、表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２を第１受光素子２１ａに向けて反射させる。反射ミラー２９は、表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２が通過する位置に設けられる。反射ミラー２９が設けられることによって、第１受光素子２１ａの配置位置の自由度が増加する。

【0074】

透過光ＴＬは、カバーガラス５を透過した光である。透過光ＴＬは、使用者Ｍの測定部位に向けて照射される。透過光ＴＬは、カバーガラス５を透過し、使用者Ｍの測定部位を照射する。

【0075】

散乱光ＳＬは、透過光ＴＬが使用者Ｍの測定部位を照射することによって生成される。散乱光ＳＬは、使用者Ｍの生体組織や赤血球によって反射した光である。散乱光ＳＬは、カバーガラス５を通過する。散乱光ＳＬは、集光レンズ２５によって集光される。集光された散乱光ＳＬは、第２受光素子２１ｂによって受光される。

【0076】

集光レンズ２５は、散乱光ＳＬを集光する。集光レンズ２５は、散乱光ＳＬを集光することによって、散乱光ＳＬの光強度を増加させる。図９は、１個の集光レンズ２５を示しているが、これに限定されない。複数の集光レンズ２５が散乱光ＳＬの光路上に設けられてもよい。

【0077】

第２受光素子２１ｂは、散乱光ＳＬを受光する。第２受光素子２１ｂは、集光レンズ２５で集光された散乱光ＳＬを受光する。第２受光素子２１ｂは、散乱光ＳＬを受光することによって、第２電気信号を生成する。

【0078】

図１０は、カバーガラス５近傍の反射光ＲＬの拡大構成を示している。図１０は、レーザー発光素子１１、カバーガラス５、第１受光素子２１ａ、第２受光素子２１ｂ、集光レンズ２５、反射ミラー２９、透過光ＴＬ、及び散乱光ＳＬを省略して示している。図１０は、カバーガラス５近傍の表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２の概略構成を示している。図１０は、出射光ＯＬの第２入射角θ２、カバーガラス５の第２ガラス厚さｔ２、第３スポット径ＳＤ３、及び重複領域ＤＡを示している。

【0079】

出射光ＯＬの第２入射角θ２は、出射光ＯＬがカバーガラス５の表面Ｓ１に入射するときの角度である。第２入射角θ２は、カバーガラス５に入射する出射光ＯＬと第３光学軸Ａ３と平行な軸との間の角度である。出射光ＯＬは、第２入射角θ２でカバーガラス５の表面Ｓ１に入射する。

【0080】

カバーガラス５の第２ガラス厚さｔ２は、カバーガラス５の第３光学軸Ａ３に沿った厚さである。第２ガラス厚さｔ２は、予め設定される。カバーガラス５は、第２ガラス厚さｔ２で、第２ガラス屈折率ｎ２の光透過材料で構成される。第２ガラス厚さｔ２は、光透過部材の厚さｔの一例に対応する。第２ガラス屈折率ｎ２は、光透過部材の屈折率ｎの一例に対応する。

【0081】

第３スポット径ＳＤ３は、出射光ＯＬの第１光学軸Ａ１に沿った径である。第３スポット径ＳＤ３は、カバーガラス５の表面Ｓ１上のスポットＬＳの第１光学軸Ａ１に沿った径である。第３スポット径ＳＤ３は、第１軸に沿った第１径Ｄ１の一例に対応する。

【0082】

重複領域ＤＡは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重複する領域である。重複領域ＤＡでは、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２の干渉光が生じる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２では、位相が異なる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重なることによって、出射光ＯＬと周波数が異なる干渉光が生じる。干渉光が第１受光素子２１ａで受光されると、光検出信号の検出精度が低下する。重複領域ＤＡは狭く設定されることが好ましい。

【0083】

図１１は、カバーガラス５の表面Ｓ１上のスポットＬＳの概略構成を示している。図１１は、表面Ｓ１上のレーザー光のスポットＬＳの形状を示している。図１１は、スポットＬＳの第１光学軸Ａ１に沿った第３スポット径ＳＤ３と、第２光学軸Ａ２に沿った第４スポット径ＳＤ４とを示している。

【0084】

第４スポット径ＳＤ４は、出射光ＯＬの第２光学軸Ａ２に沿った径である。第４スポット径ＳＤ４は、カバーガラス５の表面Ｓ１上のスポットＬＳの第２光学軸Ａ２に沿った径である。第４スポット径ＳＤ４は、第２軸に沿った第２径Ｄ２の一例に対応する。

【0085】

第３スポット径ＳＤ３が小さくなると、重複領域ＤＡは減少する。重複領域ＤＡが減少すると、表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２の干渉光が減少する。干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。一方、第３スポット径ＳＤ３が小さくなると、反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬの光量が低下する。反射光ＲＬ及び散乱光ＳＬの光量が低下すると、光量低下によって光検出信号の検出精度が低下する。第４スポット径ＳＤ４は、重複領域ＤＡに影響を与えない。第４スポット径ＳＤ４が大きくなっても、干渉光による光検出信号の測定精度は低下し難い。従って、第３スポット径ＳＤ３と第４スポット径ＳＤ４とを、ＳＤ３＜ＳＤ４の関係とする。スポットＬＳの形状が、円形ではなく、第３スポット径ＳＤ３が第４スポット径ＳＤ４よりも小さい形状であることによって、干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。スポットＬＳの形状が、第４スポット径ＳＤ４が第３スポット径ＳＤ３よりも大きい形状であることによって、散乱光ＳＬと反射光ＲＬの光量低下が抑えられる。

【0086】

測定装置１００は、レーザー光を使用者Ｍに出射するレーザー発光素子１１と、レーザー光の一部を反射させて、反射光ＲＬと透過光ＴＬとに分離するカバーガラス５と、反射光ＲＬを検出する第１受光素子２１ａと、透過光ＴＬが使用者Ｍに入射したときに発生する散乱光ＳＬを検出する第２受光素子２１ｂと、を備える。カバーガラス５は、レーザー光が入射する表面Ｓ１と、表面Ｓ１に入射したレーザー光が入射する裏面Ｓ２とを有する。レーザー発光素子１１と第１受光素子２１ａとが配置される入射面ＩＳと表面Ｓ１との交線ＩＬと平行な平行軸を第１光学軸Ａ１とし、表面Ｓ１上で第１光学軸Ａ１と直交する直交軸を第２光学軸Ａ２としたとき、レーザー光の第１光学軸Ａ１に沿った第３スポット径ＳＤ３とレーザー光の第２光学軸Ａ２に沿った第４スポット径ＳＤ４とは、ＳＤ３＜ＳＤ４の関係を有する。
レーザー光のスポットＬＳの形状が、円形ではなく、第３スポット径ＳＤ３が第４スポット径ＳＤ４よりも小さい形状であることによって、干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。スポットＬＳの形状が、第４スポット径ＳＤ４が第３スポット径ＳＤ３よりも大きい形状であることによって、散乱光ＳＬと反射光ＲＬの光量低下が抑えられる。

【0087】

測定装置１００は、レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、及び第２受光素子２１ｂを収容する筐体１を有する。筐体１は、使用者Ｍと対向する位置に筐体開口１ｃを有し、カバーガラス５は、筐体開口１ｃに取り付けられる。
カバーガラス５は、反射光ＲＬと透過光ＴＬとを分離する機能を有することで、光分岐素子２７を省くことができる。

【0088】

図１２は、カバーガラス５の近傍の反射光ＲＬの拡大構成を示している。図１２は、レーザー発光素子１１、第１受光素子２１ａ、第２受光素子２１ｂ、集光レンズ２５、反射ミラー２９、透過光ＴＬ、及び散乱光ＳＬを省略して示している。図１２は、カバーガラス５の近傍の表面反射光ＲＬ１及び裏面反射光ＲＬ２の概略構成を示している。図１２は、出射光ＯＬの第２入射角θ２、カバーガラス５の第２ガラス厚さｔ２、及び第３スポット径ＳＤ３を示している。

【0089】

図１２は、第３スポット径ＳＤ３を、下記の（２）式の関係としたときの状態を示している。
ＳＤ３＜（ｔ２×ｓｉｎθ２）／ｎ２ （２）
第３スポット径ＳＤ３を式（２）の関係を有する径とすると、図１２に示すように表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２は、重複しない。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２が重複する重複領域ＤＡが形成されない。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２との干渉光の発生が抑えられる。表面反射光ＲＬ１と裏面反射光ＲＬ２との干渉光による光検出信号の検出精度の低下がより抑えられる。

【0090】

第３実施形態
第３実施形態は、測定システム１０００で生体情報を解析するシステムを示している。測定装置１００は、光検出信号をタブレット端末２００に送信する。測定装置１００は、第１電気信号及び第２電気信号をタブレット端末２００に送信してもよい。タブレット端末２００は、光検出信号を用いて生体情報を演算する。もしくは、タブレット端末２００は、第１電気信号及び第２電気信号を用いて生体情報を演算する。タブレット端末２００は、生体情報を解析して、解析結果をディスプレイ２１０に表示する。

【0091】

図１３は、測定システム１０００の概略構成を示している。測定システム１０００は、血流量、血液量、血流速度、脈拍等を測定する。測定システム１０００は、測定結果を用いて心拍数、血圧等の評価を行う。測定システム１０００は、一例として、血流量を指標として血圧等の評価を行う。測定システム１０００は、生体情報測定システムの一例に対応する。

【0092】

測定システム１０００は、測定装置１００とタブレット端末２００とを備える。測定装置１００とタブレット端末２００は、通信可能に接続される。図１３に示す測定システム１０００は、測定装置１００とタブレット端末２００とを無線で通信接続する。測定装置１００とタブレット端末２００との接続は、無線に限定されない。測定装置１００とタブレット端末２００は、有線で通信接続されてもよい。タブレット端末２００は、制御装置の一例に対応する。

【0093】

図１４は、測定システム１０００のブロック構成を示している。測定システム１０００は、測定装置１００と、タブレット端末２００とを備える。図１４に示す測定装置１００の構成は、データ処理部３３の機能を除き、図３に示す測定装置１００と同じである。測定装置１００の検出ユニット３は、光分岐素子２７を有する。測定装置１００の光学構成は、図５に示す構成と同じである。レーザー発光素子１１は、第１スポット径ＳＤ１＜第２スポット径ＳＤ２の関係を有するレーザー光を使用者Ｍに向けて出射する。レーザー発光素子１１は、上記の式（１）の関係を有するレーザー光を使用者Ｍに向けて出射してもよい。

【0094】

データ処理部３３は、信号変換ユニット２３から送信される光検出信号を受信する。データ処理部３３は、光検出信号を通信インターフェイス５０を介して、タブレット端末２００に送信させる。データ処理部３３は、所定のタイミングで光検出信号をタブレット端末２００に送信させる。データ処理部３３は、複数の光検出信号を光検出信号群として、タブレット端末２００に送信してもよい。データ処理部３３は、信号変換ユニット２３から電気信号を受信し、タブレット端末２００に送信してもよい。

【0095】

タブレット端末２００は、血液量等の生体情報を演算することができる。タブレット端末２００は、生体情報を解析する。タブレット端末２００は、生体情報に基づいて使用者Ｍの健康状態の解析を行う。タブレット端末２００は、ディスプレイ２１０と、端末制御ユニット２２０と、端末メモリー２３０と、端末通信インターフェイス２４０と、を備える。

【0096】

端末制御ユニット２２０は、タブレット端末２００内の各種ユニットの動作を制御する端末制御コントローラーである。端末制御ユニット２２０は、使用者Ｍの生体情報を解析する。端末制御ユニット２２０は、一例として、ＣＰＵを有する端末プロセッサーである。端末制御ユニット２２０は、１又は複数のプロセッサーで構成される。端末制御ユニット２２０は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等の半導体メモリーを有してもよい。半導体メモリーは、端末制御ユニット２２０のワークエリアとして機能する。端末制御ユニット２２０は、端末メモリー２３０に記憶される解析アプリＡＰを実行することによって、データ生成部２２１、解析部２２３、及び通信制御部２２５として機能する。端末制御ユニット２２０は、解析ユニットの一例に対応する。

【0097】

データ生成部２２１は、端末制御ユニット２２０で動作する機能部である。データ生成部２２１は、血液量等の生体情報を算出する。データ生成部２２１は、測定装置１００から光検出信号を取得したとき、光検出信号を用いて生体情報を演算する。データ生成部２２１は、第１実施形態のデータ処理部３３と同じ機能を有して、生体情報を演算する。データ生成部２２１は、生体情報を解析部２２３に出力する。

【0098】

解析部２２３は、端末制御ユニット２２０で動作する機能部である。解析部２２３は、データ生成部２２１から出力された生体情報を取得する。解析部２２３は、生体情報を解析することによって使用者Ｍの健康状態の解析を行う。解析部２２３は、生体情報の解析結果をディスプレイ２１０に出力する。解析部２２３は、解析結果を端末メモリー２３０に記憶させてもよい。解析部２２３は、生体情報を用いた図表データを生成してもよい。解析部２２３は、生成した図表データをディスプレイ２１０に出力する。ディスプレイ２１０は、図表データに基づいて、各種図表を表示する。

【0099】

通信制御部２２５は、端末制御ユニット２２０で動作する機能部である。通信制御部２２５は、測定装置１００との通信を制御する。通信制御部２２５は、測定装置１００との通信接続を確立する。通信制御部２２５は、測定装置１００に所定のタイミングで光検出信号、もしくは光検出信号群を送信させる。通信制御部２２５は、測定装置１００に所定のタイミングで電気信号を送信させてもよい。

【0100】

端末メモリー２３０は、各種データを記憶する。端末メモリー２３０は、タブレット端末２００内の各種ユニットを動作させる制御データを記憶する。端末メモリー２３０は、端末制御ユニット２２０で解析された各種解析データ等を記憶してもよい。端末メモリー２３０は、端末制御ユニット２２０で動作する解析アプリＡＰを記憶する。

【0101】

解析アプリＡＰは、端末制御ユニット２２０で実行されることによって、各種機能部を動作させる。解析アプリＡＰは、端末制御ユニット２２０をデータ生成部２２１、解析部２２３、及び通信制御部２２５として動作させる。解析アプリＡＰは、端末制御ユニット２２０をデータ生成部２２１、解析部２２３、及び通信制御部２２５以外の機能部として動作させてもよい。

【0102】

端末通信インターフェイス２４０は、測定装置１００と通信接続する端末インターフェイス回路である。端末通信インターフェイス２４０は、測定装置１００と所定のプロトコルに従って、有線、もしくは無線で接続する。端末通信インターフェイス２４０は、例えば、有線通信用の接続ポート、無線通信用のアンテナ等を備える。端末通信インターフェイス２４０は、光検出信号、もしくは光検出信号群を受信する。端末通信インターフェイス２４０は、測定装置１００の動作を制御する各種制御データ、使用者Ｍに係る情報等を測定装置１００に送信する。端末通信インターフェイス２４０は、測定装置１００以外の外部装置と通信接続してもよい。端末通信インターフェイス２４０は、端末通信ユニットの一例に対応する。

【0103】

測定システム１０００は、測定装置１００とタブレット端末２００とを備える。測定装置１００は、レーザー光を使用者Ｍに出射するレーザー発光素子１１と、レーザー光の一部を反射させて反射光ＲＬと透過光ＴＬとに分離する光分岐素子２７と、反射光ＲＬを検出して第１電気信号を生成する第１受光素子２１ａと、透過光ＴＬが使用者Ｍに入射したときに発生する散乱光ＳＬを検出して第２電気信号を生成する第２受光素子２１ｂと、第１電気信号及び第２電気信号を入力して光検出信号を生成する差動増幅器２４と、光検出信号を送信する通信インターフェイス５０と、を有する。タブレット端末２００は、光検出信号を受信する端末通信インターフェイス２４０と、光検出信号を用いて使用者Ｍの生体情報を解析する端末制御ユニット２２０と、を有する。光分岐素子２７は、レーザー光が入射する表面Ｓ１と、表面Ｓ１に入射したレーザー光が入射する裏面Ｓ２とを有する。レーザー発光素子１１と第１受光素子２１ａとが配置される入射面ＩＳと表面Ｓ１との交線ＩＬと平行な平行軸を第１光学軸Ａ１とし、表面Ｓ１上で第１光学軸Ａ１と直交する直交軸を第２光学軸Ａ２としたとき、レーザー光の第１光学軸Ａ１に沿った第１スポット径ＳＤ１とレーザー光の第２光学軸Ａ２に沿った第２スポット径ＳＤ２とは、ＳＤ１＜ＳＤ２の関係を有する。
レーザー光のスポットＬＳの形状が、円形ではなく、第１スポット径ＳＤ１が第２スポット径ＳＤ２よりも小さい形状であることによって、干渉光による光検出信号の検出精度の低下が抑えられる。スポットＬＳの形状が、第２スポット径ＳＤ２が第１スポット径ＳＤ１よりも大きい形状であることによって、散乱光ＳＬと反射光ＲＬの光量低下が抑えられる。

【符号の説明】

【0104】

１…筐体、１ａ…測定面、１ｂ…表示面、１ｃ…筐体開口、２…ベルト、３…検出ユニット、４…表示ユニット、５…カバーガラス、１０…発光素子ユニット、１１…レーザー発光素子、１３…駆動回路、２０…受光素子ユニット、２１…受光素子、２１ａ…第１受光素子、２１ｂ…第２受光素子、２３…信号変換ユニット、２４…差動増幅器、２５…集光レンズ、２７…光分岐素子、２９…反射ミラー、３０…制御ユニット、３１…検出制御部、３３…データ処理部、３５…表示制御部、４０…メモリー、５０…通信インターフェイス、６０…ガラス部材、１００…測定装置、２００…タブレット端末、２１０…ディスプレイ、２２０…端末制御ユニット、２２１…データ生成部、２２３…解析部、２２５…通信制御部、２３０…端末メモリー、２４０…端末通信インターフェイス、１０００…測定システム、Ａ１…第１光学軸、Ａ２…第２光学軸、Ａ３…第３光学軸、ＡＰ…解析アプリ、ＤＡ…重複領域、ＩＬ…交線、ＩＳ…入射面、ＬＳ…スポット、Ｍ…使用者、ＯＬ…出射光、ＲＬ…反射光、ＲＬ１…表面反射光、ＲＬ２…裏面反射光、Ｓ１…表面、Ｓ２…裏面、ＳＤ１…第１スポット径、ＳＤ２…第２スポット径、ＳＤ３…第３スポット径、ＳＤ４…第４スポット径、ＳＬ…散乱光、ｔ１…第１ガラス厚さ、ｔ２…第２ガラス厚さ、ＴＬ…透過光、θ１…第１入射角、θ２…第２入射角。

【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】