JP2000237195A

JP2000237195A - 生体情報測定装置、生体情報測定方法、体脂肪測定装置、体脂肪測定方法およびプログラム記録媒体

Info

Publication number: JP2000237195A
Application number: JP11365505A
Authority: JP
Inventors: Shinji Uchida; 真司内田; Motomi Horiuchi; 元美堀内
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-12-24
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2000-09-05
Anticipated expiration: 2019-12-22
Also published as: EP1013219A1; EP1013219B1; US20040039287A1; DE69918401T2; US6584340B1; DE69918401D1; US6985767B2; JP4701468B2

Abstract

(57)【要約】【課題】被験者の個体差のばらつきを抑制した高精度
な測定精度の体脂肪測定装置を実現する。【解決手段】被験者の生体組織に光を投光する発光素
子１Ｂと、前記被験者の生体組織を経由した透過光およ
び／または前記被験者の生体内部で反射した反射光を検
出する受光素子３Ｂおよび４Ｂと、受光素子３Ｂおよび
４Ｂの検出結果を用いて演算を行い、前記被験者の皮下
脂肪厚または／および体脂肪率を算出するＣＰＵ６Ｂと
を備え、受光素子３Ｂおよび４Ｂは、発光素子１Ｂから
それぞれ互いに異なる距離にて配置されたことを特徴と
する体脂肪測定装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被験者の皮下脂肪
厚、体脂肪率、脈拍値、血糖値等の生体情報を非侵襲的
に測定する生体情報測定装置等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、被験者の体脂肪率を非侵襲的
に測定する装置が提案されいる。

【０００３】たとえば、米国特許第４９９０７７２号に
は、近赤外線を用いて被験者の体脂肪率を測定する方法
が提案されている。同米国特許によると、食品等の成分
分析に用いられている近赤外線を被験者に投射し、被験
者に侵入した後の光の特定波長成分を分析している。

【０００４】図４５は、上記の従来の技術による体脂肪
率測定装置の構成を示す図である。図に示すように、本
体１１の一方の端面には、一対の発光素子１２と受光素
子１３が配されている。この端面を保護するためのキャ
ップ１４には、発光素子１２と受光素子１３に対向する
ように光学標準板１５が配されている。一対の発光素子
１２は、本体１１の端面に密着した被験者に向けて近赤
外線を投射する。投射された光は、被験者の内部に侵入
した後、反射される。受光素子１３は、この反射した光
を検出する。本体１１に内蔵されたマイクロコンピュ−
タ（図示せず）は、被験者の身長および体重のデ−タと
受光素子１３により検出された反射光に関する情報とに
もとづいて被験者の体脂肪率を算出する。実際の測定に
おいては、まず、本体１１にキャップ１４を装着した状
態で光の投射および反射光の検出を行い、以降の測定に
おける基準値を求める。その後、被験者に向けて光の投
射および反射光の検出を行うこととしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
体脂肪計によると、細い腕部分など、被験者の測定部位
によっては、遮光が不十分になる。また、体脂肪計を被
験者に押し当てる角度によっても、遮光が不十分にな
る。その結果正確なデータが得られないという課題があ
る。

【０００６】また、調整目的および本測定目的の２度に
わたって測定を行う必要があり、測定に長い時間を要し
ていた。

【０００７】また、皮膚の色には個人差があり、被験者
によって皮膚の色が変わった場合には、皮膚の上から光
を投射する体脂肪測定装置においては、当然検出される
体脂肪率の値が不正確であるという課題を有していた。

【０００８】また、従来の体脂肪測定装置は、近赤外線
（波長９５０ｎｍ）を使用しているために、近赤外線が
もつ、可視光の光よりも生体の透過性がよいという性質
のため、非常に明るい場所で測定した場合には、生体内
を伝搬してきた光が外乱となって、正確な測定ができな
いという課題を有していた。

【０００９】また、従来の体脂肪測定装置は、脂肪によ
る光の吸収が非常に多い近赤外線を使用しているため
に、個人によって脂肪の質が違う場合には、光の光量が
大きく変化してしまい、脂肪厚を正確にはかることが困
難であった。

【００１０】また、光源の強度や、受光部の感度が経年
的に変化するために、測定の都度に本体にキャップを装
着した状態で光の投射を行って、標準板からの反射光の
検出を行い、以降の測定における基準値を求める必要が
あり、測定が大変面倒であるという課題を有していた。

【００１１】また、光学標準板が何らかの原因で汚れた
場合には、測定値が大きく変わってしまうという課題を
有していた。

【００１２】そこで、本発明は、精度よく容易に生体情
報を得ることができる生体情報測定装置等を提供するこ
とを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明（請求項１に対
応）は、発光部から受光部までの経路を複数個作りだ
し、それらの経路から得られた複数個の受光信号のう
ち、精度の高い方の経路からの受光信号に基づいて、信
号処理部によって、生体情報を算出することを特徴とす
る生体情報測定方法である。

【００１４】また、本発明（請求項６に対応）は、被験
者に光を投射するための発光部と、前記光のうち前記被
験者を経由した透過光または反射光を検出する受光部
と、前記受光部が検出した光を解析して前記被験者の生
体情報を算出する信号処理部とを備え、前記発光部及び
受光部の少なくとも一方は複数個備えられ、前記信号処
理部は、前記受光部が検出した複数の光の内、より精度
の高い光を解析して前記被験者の生体情報を算出するこ
とを特徴とする生体情報測定装置である。

【００１５】また、本発明（請求項９に対応）は、被験
者の生体組織に光を投光する発光部と、前記光のうち、
前記被験者の生体組織を経由した透過光および／または
前記被験者の生体内部で反射した反射光を検出する受光
部と、前記受光部の検出結果を用いて演算を行い、前記
被験者の皮下脂肪厚または／および体脂肪率を算出する
信号処理演算手段とを備え、前記発光部または受光部は
少なくとも２つ以上備えられており、前記２つ以上の発
光部または受光部は、対応する受光部または発光部に対
して、それぞれ互いに異なる距離にて配置されたことを
特徴とする体脂肪測定装置である。

【００１６】また、本発明（請求項２０に対応）は、本
発明の体脂肪測定装置を用いた体脂肪測定方法であっ
て、前記発光部による前記被験者に光を投光する工程
と、前記第１の受光部による前記被験者の皮膚または、
皮膚およびその近傍層を経由して到達した透過光および
／または反射光を検出する工程と、前記第２の受光部に
よる前記被験者の皮膚および皮下脂肪層を経由して到達
した透過光および／または反射光を検出する工程と、前
記信号処理演算手段による、前記第２の受光部の検出結
果を前記前記第１の受光部の検出結果で補正し、この補
正結果を用いて演算を行うことにより、前記被験者の皮
下脂肪厚または体脂肪率を算出する工程とを含むことを
特徴とする体脂肪測定方法である。

【００１７】また、本発明（請求項２１に対応）は、本
発明の体脂肪測定装置を用いた体脂肪測定方法であっ
て、前記第１の発光部から投光された光が、前記被験者
の皮膚、または皮膚およびその近傍層を経由した第１の
透過光および／または反射光として前記受光部に検出さ
れる工程と、前記第２の発光部から投光された光が、前
記被験者の皮膚および皮下脂肪層を経由した第２の透過
光および／または反射光として前記受光部に検出される
工程と、前記信号処理演算手段による、前記第２の発光
部と前記受光部とにより得られた検出結果を、前記第１
の発光部と前記受光部とにより得られた検出結果で補正
し、この補正結果を用いて演算を行うことにより、前記
被験者の皮下脂肪厚または体脂肪率を算出する工程を含
むことを特徴とする体脂肪測定方法である。

【００１８】以上のような本発明の体脂肪測定装置は、
被験者に光を投光するための発光部、前記光のうち前記
被験者を経由した透過光もしくは反射光を検出する受光
部、および前記受光部が検出した光を解析して前記被験
者の生体情報を算出する信号処理部を具備させている。
受光部もしくは発光部を２個以上設けて、これら受光部
からの計測値を用いて体脂肪を算出する。更に、発光部
の光の中心波長は６５０ｎｍ以下の発光ＬＥＤを用いる
ことが好ましい。

【００１９】また、本発明（請求項２２に対応）は、被
験者の生体組織に光を投光する発光部と、前記光のう
ち、前記被験者の生体組織を経由した透過光および／ま
たは前記被験者の生体内部で反射した反射光を検出する
受光部と、前記受光部の検出結果を用いて演算を行い、
前記被験者の生体情報を算出する信号処理演算手段とを
備え、前記発光部または受光部は少なくとも２つ以上備
えられており、前記２つ以上の発光部または受光部は、
対応する受光部または発光部に対して、それぞれ互いに
異なる距離にて配置され、前記複数個の前記発光部のそ
れぞれの光源が同一、あるいは、複数個の受光部のそれ
ぞれの光電変換素子は同一であり、前記複数個の発光部
からの各出力又は前記複数個の受光部からの各出力につ
いて、その中のいずれかの出力を他の出力で補正するこ
とを特徴とする生体情報測定装置である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を用いて詳細に説明する。

【００２１】図１において、センサ素子１Ａの先端面に
は、複数の発光部４Ａａ〜４Ａｃおよび受光部５Ａａ〜
５Ａｃが交互に密着して配されている。

【００２２】実際の測定においては、この端面を被験者
の皮膚に密着させる。発光部４Ａａ〜４Ａｃは、被験者
に向けて特定波長の光を投射する。発光部４Ａａが投射
した光は、被験者を経由したのち受光部５Ａａに入射す
る。また、発光部４Ａｂおよび４Ａｃが投射した光は、
被験者を経由したのち受光部５Ａｂおよび５Ａｃにそれ
ぞれ入射する。その際、それぞれ時間をずらして発光、
受光を行う。なお、複数の発光部より同時に光を投射す
る場合は、それぞれの波長を異なるようにするなどの工
夫が必要である。

【００２３】このように、受光部５Ａａ〜５Ａｃは、発
光部４Ａａ〜４Ａｃが投射した光をそれぞれ検出する。

【００２４】被験者との密着性を確保するためには、発
光部および受光部を同一平面上に配することが好まし
い。

【００２５】また、センサ素子の端面に多数の発光部お
よび受光部を配するためには、これらの大きさを可能な
限り小さくすることが好ましい。

【００２６】発光部の投射する光は、装置の測定対象に
基づいて選択される。つまり、体脂肪計用途には、体脂
肪による吸収率が高い波長９３０〜９５０ｎｍの光を発
する小型のＬＥＤ素子を光源に用いる。

【００２７】受光部としては、シリコンフォトダイオー
ド等の光検出器を用いる。

【００２８】受光部５Ａａ〜５Ａｃは、検出した光の強
度に応じた信号を信号処理部６Ａに出力する。

【００２９】この信号処理部６Ａでは次に説明するよう
な優れた信号処理が行われる。

【００３０】たとえば、被験者の測定部位に血管が存在
する場合は、その血管がもたらすノイズを回避すること
ができる。

【００３１】すなわち、血管部分は、投射された光のう
ち、波長が５８０ｎｍの成分をよく吸収する。一方、体
脂肪は、９３０〜９５０ｎｍに光吸収ピークを示す。ま
た、水分も９７０ｎｍに光吸収ピークを示す。このよう
に血管部分を経由した光の成分と、その他の生体組織を
経由した光の成分とはスペクトルが異なる。

【００３２】したがって、受光部が検出した光のうち波
長が５８０ｎｍ付近の成分の強度の比が、他の受光部で
検出した光におけるそれや投射した光のそれよりも低い
場合、その受光部が検出した光は、血管部分を経由した
ものと考えられる。体脂肪の測定においては、このよう
な光は、本来除外するべきものである。

【００３３】従って、本発明の生体情報測定装置では、
経路が異なる複数の光を分析することから、各受光部で
検出した光のうち、血管部分を経由したと思われる光を
除外して、他の受光部で検出した光を分析することがで
き、精度よく体脂肪を測定することが可能になる。

【００３４】同様な原理で、生体の表面に付着した異物
や、腫傷、吹き出物、傷口等を経由した光を特定し、こ
れらを除外することもできる。

【００３５】また、本発明の生体情報測定装置は、上記
のように被験者の血管部分を検出することができるた
め、体脂肪計に限らず、血中成分の分析に用いることも
できる。

【００３６】すなわち、血管部分が高い光吸収を示す５
８０ｎｍの成分とともに、グルコース、コレステロー
ル、赤血球等が高い光吸収を示す波長成分を含む光を、
発光部より投射することにより、血中のこれらの濃度を
測定することができる。

【００３７】つまり、血糖値すなわち血中グルコース濃
度を測定するには、波長が１６００ｎｍの成分の光を発
光させ、分光分析する。また、血中コレステロール値を
測定するには、波長が９６０ｎｍの光を発光させ、分光
分析すればよい。

【００３８】このような血管部分の検出の場合や、グル
コース濃度やコレステロールの検出の場合は、体脂肪の
測定の場合と反対に、血管を経由しない光が、血管を経
由した光にとってノイズとなる。

【００３９】信号処理部６Ａは、図２に示すように、光
強度演算ユニット８Ａ、生体情報演算ユニット９Ａおよ
び記憶ユニット１０Ａを備える。

【００４０】光強度演算ユニット８Ａは、受光部５Ａか
らの入力信号を監視しながら、その変動に基づいて、測
定の開始および終了を検知する。また、測定中に、セン
サ素子１Ａが被験者から乖離するなどの異常が発生した
場合には、それを検知する。光強度演算ユニット８Ａ
は、測定の開始を検知すると、受光部５Ａが検出した光
の強度に応じた信号を生体情報演算ユニット９Ａに出力
する。

【００４１】生体情報演算ユニット９Ａは、入力信号に
基づいて体脂肪率等の生体情報を算出する。このとき、
体脂肪率の測定においては、生体情報演算ユニット９Ａ
は、それぞれ異なる経路を経た光に基づく複数の信号を
互いに比較するか、またはあらかじめ設定された基準値
値と比較することによりより精度の高い方の光を特定
し、分析する。

【００４２】例えば、図１（ａ）に示す発光部４Ａｅよ
り投射され、受光部５Ａｅに入射した光のように被験者
２１Ａの血管２０Ａを経由した光に基づく信号を除外
し、発光部４Ａｄおよび４Ａｆより被験者２１Ａに向け
て投射され、受光部５Ａｄおよび５Ａｆにそれぞれ入射
した光に基づく信号のみを用いて生体情報を算出する。

【００４３】血中成分の測定においては、逆に血管２０
Ａを経由した光による信号のみを特定し、その信号に基
づいて血糖値等の生体情報を算出する。

【００４４】得られた生体情報は、磁気記録媒体、半導
体メモリ等を備えた記憶ユニット１０Ａに記録される。

【００４５】上記のようにして得られた生体情報は、液
晶表示装置などの表示部７Ａに表示させて被験者等に通
知する。

【００４６】以上のように、本発明によると、精度よく
容易に生体情報を得ることができる生体情報測定装置を
提供することができる。

【００４７】以下、別の本発明の実施の形態を、図を参
照して説明する。

【００４８】本発明の実施の形態による体脂肪測定装置
を図３に示す。本体１の一方の端面には、発光素子２Ｂ
と、受光素子３Ｂ，４Ｂが配されている。また、本体１
Ｂには、アンプ５Ｂ、ＣＰＵ６Ｂおよび表示装置７が配
置されている。

【００４９】このような構成を有する本実施の形態によ
る体脂肪測定装置の基本的な動作は次のようなものであ
る。すなわち、発光素子２は、本体１Ｂの端面に密着し
た被験者に向けて中心波長が６５０ｎｍ以下の可視光の
光を投射する。ここで発光素子２Ｂとしては、例えば中
心波長が６３５ｎｍ（例えばスタンレー製：ＦＲ１１１
１Ｃ）である発光ダイオ−ドを用いる。また受光素子３
Ｂ，４Ｂとしては、例えばシリコンフォトダイオ−ドを
用いる。

【００５０】受光素子３Ｂの位置は、光源より約３ｍｍ
の位置に設定する。受光素子３Ｂの位置は、３ｍｍに限
定するものではないが、光源より５ｍｍ以内に設置する
のが好ましい。

【００５１】また、受光素子４は、光源より約９ｍｍの
位置に設定する。受光素子４Ｂの位置も受光素子３Ｂと
同様に、９ｍｍの位置に限定するものでなく、光源より
６ｍｍ以上離すことが好ましい。

【００５２】発光素子２Ｂより投射された光は、被験者
の内部に侵入した後、一部の光は散乱し反射を繰り返し
て、生体の表面から出射してくる。受光素子３Ｂ，４Ｂ
はこの反射した光を検出する。

【００５３】受光素子３Ｂ，４Ｂで検出された光はアン
プ５によって増幅され、ＣＰＵ６Ｂにおいて、受光素子
３Ｂの出力によって受光素子４Ｂの出力を除算して補正
し、体脂肪量または体脂肪厚に換算されて、表示装置７
Ｂに表示される。

【００５４】次に、本実施の形態による体脂肪測定装置
および体脂肪測定方法の動作原理について触れる。一般
に、S.Feng他のPhoton Migration in the presence of
a single defect;APPLIED OPTICS/VOL34.NO19:3826-383
7にも記載されているように、光源から出射した光が生
体内を伝搬し、受光素子に到達するとき、光源と受光素
子の距離がｄの場合に、光はその光源から距離ｄの１／
２のだけ離れた位置で最も深く侵入し、約0.35×ｄの深
さまで侵入することが知られている。実際には更に深く
侵入した光や、浅い部分を伝搬した光も存在する。

【００５５】従って、光源と受光部との距離が近い場合
は、生体表面近くを伝搬した光が検出され、光源と受光
部との距離が離れている場合は、生体深部を伝搬した光
が検出されると言える。

【００５６】本発明は、このような光伝搬の性質を応用
しており、その動作原理を模式図である図４を用いて説
明する。

【００５７】まず、厚みが測定できる測定原理について
発光素子２１Ｂと、受光素子２３Ｂとの間の光伝搬を用
いて推定する。

【００５８】発光素子２１Ｂを出射した光は、皮膚表面
に入射する。生体は近赤外もしくは可視光にとって散乱
体であるから、散乱されながら脂肪層に入射する。脂肪
層に入射した光は更に散乱し拡散されて広がって行き、
一部筋肉層に到達する。筋肉層は血液や水分が多いとと
もに、筋繊維の影響で大きく光が吸収散乱される。

【００５９】筋肉層を到達せずに脂肪層を主に通過する
光は、筋肉層を通過した光ほど減衰されずに伝搬してい
く。

【００６０】脂肪層が厚い場合にはほとんど筋肉層の影
響を受けずに光は伝達されるが、脂肪層が薄い場合には
多くの光が筋肉層に到達し、光がロスしてしまうため、
受光素子２３Ｂに到達する光は減少するといえる。

【００６１】従って、受光素子２３Ｂでの光の強度を測
定することで、脂肪層の厚みが測定できると推定でき
る。

【００６２】また、脂肪厚と体脂肪率とには相関性が高
いことが知られており、相関式を作成することで、体脂
肪率を算出できるまた、本発明は、更に前述の脂肪厚み
を計測する際に更に真の測定値との相関性を向上させる
ことができる。

【００６３】光源に最も近い第一の受光素子の距離を３
ｍｍと設定して、被験者の表面近くを伝搬した光を検出
し、第２の受光素子の距離を９ｍｍと設定して、生体の
深部を主に伝搬した光を検出する。そして、第２の受光
素子からの検出値を第１の受光素子の検出値で除するこ
とにより、第２の受光素子の検出値を補正し、この補正
値を用いて体脂肪量を算出することにより、真の測定値
との相関性を向上させるようにしている。

【００６４】次に、この補正効果の理由を、同図４を用
いて推定する。

【００６５】発光素子２１Ｂと、距離を短く設定した受
光素子２２Ｂとの光の伝達の場合は、発光素子２１Ｂを
出射した光は皮膚表面に入射した後、光は散乱され、四
方八方に広がり、この一部が、受光素子２２Ｂに入射す
る。発光素子２１Ｂと受光素子２２Ｂの距離は比較的近
いので、強い光強度を検出できる。また、皮膚を通過し
脂肪層等に到達した光のおおくは更に散乱されながら拡
散して伝搬していく。この光のごく僅かは、受光素子２
２Ｂに再び入射するが、皮膚付近を伝搬して入射した光
に比べて強度的に非常に小さく、多くの光は生体深部
や、横方向に拡散していき受光素子２２Ｂに到達しな
い。

【００６６】すなわち、発光素子２１Ｂから受光素子２
２Ｂに至るまで、光は主に皮膚、または皮膚およびその
近傍の情報を多く含んでいるものと推察できる。

【００６７】次に、発光素子２１Ｂと、距離を長く設定
した受光素子２３Ｂとの光の伝達の場合は、発光素子２
１ｂを出射した光は、皮膚を通過した後、生体深部の脂
肪部分に到達し、脂肪部分で散乱反射されながら進行を
続け、再び皮膚を通過した後、第２の受光素子２３Ｂに
到達すると考えられる。

【００６８】すなわち、受光素子２３Ｂに到達した光
は、受光素子２２Ｂに入射する光と違い、皮膚情報だけ
でなく、生体深部の脂肪の影響も受けると推察される。

【００６９】この時、第一、第２どちらの受光素子に入
射する光は皮膚そしくはその近傍を通過して入射するわ
けであるから、同程度の皮膚もしくは皮膚近傍の情報を
含んでいると推察される。

【００７０】そのため、概念化すれば、第２の受光光量
を第１の受光光量で除すと、皮膚もしくは皮膚近傍の影
響をキャンセルされることがわかる。

【００７１】このことは、個体差で皮膚の色や、皮膚組
織形態が違ったとしても、その違いを補正して、純粋に
脂肪層のみの影響を検出できるのではないかと推察され
る。

【００７２】一方、本発明の、本実施の形態による体脂
肪測定装置および体脂肪測定方法の効果を裏付ける実験
データについて説明する。

【００７３】本発明者は、図５〜図４２に示すように、
真の体脂肪率、体脂肪厚が予めわかっている１５人の被
験者に対して、従来の測定装置と、本発明の測定装置と
を実施し、真の値と、各測定装置による算出値との関係
データをグラフ及び表化した。

【００７４】さらに、そのデータに対して、最小自乗法
などの数学的方法により、真の体脂肪率や脂肪厚さと、
算出値とを出来るだけ正確に表す一次方程式の相関式を
得、その一次方程式の相関係数を得た。

【００７５】すなわち、図５〜図１３は、従来の場合
で、使用波長が９５０ｎｍの場合である。また、図１４
〜図２０は、本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの
場合である。また、図２１〜図２９は、従来技術でない
が、一つの受光部で処理する場合であり、使用波長が６
５０ｎｍの場合である。また、図３０〜図４２は、本発
明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場合である。図１
４〜図２０の本発明の場合を除いて、いずれの場合も体
脂肪厚と、体脂肪率を測定している。

【００７６】たとえば、従来の９５０ｎｍの場合の図５
の最も左の欄は、受光部が一つの場合であり、それが発
光部から９ｍｍ離れている場合を示す。また、その場合
に対応するグラフは、図６（体脂肪厚）と図１０（体脂
肪率）に表示されている。体脂肪厚に関しては、相関式
として、ｙ＝９３６．４ｘ＋５．７８９となり、相関係
数ＲはＲ＝０．６４２９となる。他の欄は、それぞれ距
離７ｍｍ，５ｍｍ，３ｍｍの場合であって、９ｍｍの場
合と同様にデータが表示されている。

【００７７】また、本発明の９５０ｎｍの場合の図１４
の最も上且つ左の欄は、受光部が２つあり、発光部から
遠い方が９ｍｍ、近い方が３ｍｍの場合を示す。また、
その場合に対応するグラフは、図１５に対応している。
体脂肪厚に関しては、相関式として、ｙ＝１２５．４８
ｘ＋２．９１４１となり、相関係数ＲはＲ＝０．６７と
なる。

【００７８】距離が９ｍｍ／５ｍｍの場合の相関係数Ｒ
はｒ＝０．６５となり、距離が９ｍｍ／７ｍｍの場合の
相関係数Ｒはｒ＝０．６１となる。他の欄は７ｍｍ／５
ｍｍ、７ｍｍ／３ｍｍ、５ｍｍ／３ｍｍの場合であり、
９ｍｍの場合と同様に表示されている。

【００７９】この例からわかるように、本発明の様に、
２つの受光部の間の距離が２ｍｍを越える場合は、長い
方の受光部からの出力を、短い距離の受光部からの出力
により補正することで、従来より相関係数がかなり良く
なっていることがわかる。

【００８０】また、受光部が一つだけの場合で、６５０
ｎｍの場合の図２１の最も左の欄は、受光部が一つの場
合であり、それが発光部から９ｍｍ離れている場合を示
す、また、その場合に対応するグラフは、図２２（体脂
肪厚）と図２６（体脂肪率）に表示されている。図２２
の体脂肪厚に関しては、相関式として、ｙ＝２５８．７
４ｘ＋５．７０９５２となり、相関係数ＲはＲ＝０．５
６７７となる。図２６の体脂肪率に関しては、相関式と
して、ｙ＝５０８．９５ｘ＋１１．６０１となり、相関
係数ＲはＲ＝０．７３０８となる。他の欄は、それぞれ
距離７ｍｍ，５ｍｍ，３ｍｍの場合であって、９ｍｍの
場合同様に表示されている。

【００８１】また、本発明の６５０ｎｍの場合の図３０
の最も上且つ左の欄は、受光部が２つあり、発光部から
遠い方が９ｍｍ、近い方が３ｍｍの場合を示す。また、
その場合に対応するグラフは、図３１，図３７に対応し
ている。

【００８２】図３１の体脂肪率に関しては、相関式とし
て、ｙ＝２２６．６４ｘ＋０．３４５４となり、相関係
数ＲはＲ＝０．８４２６となる。

【００８３】距離が９ｍｍ／５ｍｍの場合の相関係数Ｒ
はｒ＝０．７７９６となり、距離が９ｍｍ／７ｍｍの場
合の相関係数Ｒはｒ＝０．７３７８となる。他の欄は７
ｍｍ／５ｍｍ、７ｍｍ／３ｍｍ、５ｍｍ／３ｍｍの場合
であり、９ｍｍの場合と同様に表示されている。

【００８４】また、図３７の体脂肪厚に関しては、相関
式として、ｙ＝１２３．５５ｘ―０．８７４７となり、
相関係数ＲはＲ＝０．７０１９となる。距離が９ｍｍ
／５ｍｍの場合の相関係数Ｒはｒ＝０．６９１２とな
り、距離が９ｍｍ／７ｍｍの場合の相関係数Ｒはｒ＝
０．６７１２となる。他の欄は７ｍｍ／５ｍｍ、７ｍｍ
／３ｍｍ、５ｍｍ／３ｍｍの場合であり、９ｍｍの場合
と同様に表示されている。

【００８５】この例からわかるように、６５０ｎｍの場
合、本発明の様に、２つの受光部の間の距離が２ｍｍ以
上の場合は、長い方の受光部からの出力を、短い距離の
受光部からの出力により補正することで、体脂肪率、体
脂肪厚ともに、従来より相関係数がかなり良くなってい
ることがわかる。

【００８６】さらに、６５０ｎｍの波長の光を利用する
場合は、生体透過率が悪いので、太陽光のような外乱が
存在する場合でも、太陽光の６５０ｎｍ波長は生体に入
って来にくいので、ノイズが低く抑えられる。ただし、
６００ｎｍより短い波長の光は、必要な量生体を透過し
なくなるので使用できない。６５０ｎｍ前後が最適であ
る。よって、６００ｎｍ〜６６０ｎｍの全部または一部
の波長成分を利用して測定することが望ましい。

【００８７】なお、受光素子４の位置は９ｍｍ以上でも
相関性の向上の余地があると思われるが、実際には光量
の減衰が大きくなるため、実用的ではない。

【００８８】以上の実験データから、体脂肪率、体脂肪
厚ともに、近いほうが３mm以下、遠い方が９ｍｍ以下が
より精度よく測定できる範囲といえる。

【００８９】したがって、以上述べたことから、生体深
部を伝搬してきた光を検出した検出値を、生体表面を伝
搬してきた光の検出値で除するということは、生体の表
面状態の個体差、すなわち皮膚の色の違いを補正する効
果があることを意味する。

【００９０】なお、第２の光量を第１の光量で除する場
合に、各種近似式を検討したが、上述したように、単純
に除するのが最も効果的であることが実験的に判明し
た。このことは、体脂肪量または体脂肪厚を算出する電
気回路を簡単にできるため、実用上非常に有効であると
いえる。

【００９１】また、本実施の形態では、受光部を２つ設
けているために、以下の効果も発現する。すなわち、装
置自体が生体に完全に密着しない場合、一つなら値が大
きくズレてしまうが、本発明の構成では２つとも値が変
化する。仮に生体に完全に密着せずに受光量が一様に減
ったとしても、両者の値を除して算出するため、ズレが
抑制される効果を持つ。このことは、測定精度の向上と
いう実用上の効果を発現させ有用といえる。

【００９２】また、本実施の形態では、波長６５０ｎｍ
の中心波長の光を使用しているが、これは波長が約９５
０ｎｍ付近の近赤外線よりも生体の透過率が小さくなる
ため、外乱光の影響を受けにくい効果があるものであ
る。すなわち、同じ光強度の外乱光が存在したとして
も、可視光の場合は、その光が受光部に到達するまで
に、多く減衰するため、精度良い測定が可能となる。

【００９３】また、波長が９５０ｎｍ付近の赤外線は、
脂肪の吸収ピ−クがあるところで、脂肪の質や行路長の
差によって大きく透過光量が変化する。

【００９４】従って、個体差によって、脂肪層の厚みだ
けではなく、脂肪の質まで変わるような場合には、検出
光量が大きく変わり高精度に脂肪厚を計測できないとい
う課題を有する。

【００９５】特に、発光素子と受光素子を生体表面に固
定して測定するような場合には、脂肪厚みが同じでも脂
肪の質が違う被験者を測定した場合、測定値が大きく変
わり、正確な脂肪厚を求めることが困難と推察できる。

【００９６】本発明の使用波長は、このような脂肪の吸
収の影響を受けにくい可視光の波長の光を用いるもの
で、生体からの散乱を検出することで脂肪厚、体脂肪率
を算出できる。

【００９７】波長としては、脂肪吸収が少ない波長であ
れば良く、好ましくは可視光、更に好ましくは６００ｎ
ｍ〜６6０ｎｍの光を用いる従って、本発明は、個体差
の脂肪の質に影響をうけにくい測定精度の高い測定を実
現できる発明と言える。

【００９８】このように、本実施の形態による体脂肪検
出装置によれば、発光素子２Ｂと、発光素子からの距離
が互いに距離の異なる２つの受光素子３Ｂおよび４Ｂを
設けた構成としたことにより、被験者の皮膚の色の違い
や、脂肪層の散乱係数、または測定装置の密着の具合等
々に起因する個体差を除いて、被験者の体脂肪率または
体脂肪厚を良好に測定することができる。

【００９９】また、本実施の形態では、検出光量を用い
て脂肪厚、体脂肪率を算出する方法について述べたが、
体重、年齢、性別、身長等を鑑みて相関式をつくること
は、さらに相関性を向上でき好ましいと言える。

【０１００】また、測定できる生体の箇所は、本発明で
は場所に限定するものでなく、上腕二頭筋、腹部、二の
腕、肩胛骨等の脂肪厚について測定して、より精度をあ
げることができる。

【０１０１】また、一ケ所だけでなく、数カ所の生体の光
学特性から体脂肪率を算出しても好ましいといえる。

【０１０２】なお、本実施の形態では発光部を一つ、受
光部を２つ用いた例について説明したが、本発明はこれ
に限定するものでなく、発光部を２つ、受光部を一つに
して、発光部と受光部の距離を変更させて体脂肪量を算
出させてもかまわない。

【０１０３】なお、本発明の発光部は、本実施の形態の
発光素子２Ｂに相当し、本発明の第１の受光部は、本実
施の形態の受光素子３に相当し、本発明の第２の受光部
は、本実施の形態の受光部４Ｂに相当し、本発明の信号
処理演算手段は、本実施の形態のＣＰＵ６Ｂに相当する
ものである。

【０１０４】以上説明したように本発明は、個体差バラ
ツキを抑制できるため、簡単に精度良く、体脂肪率や皮
下脂肪厚を計測できるため、非常に有効であるといえ
る。

【０１０５】次に、別の本発明を説明する。

【０１０６】以下、本発明の生体情報測定装置の好まし
い実施の形態を詳細に説明する。

【０１０７】本発明の第１の実施の形態について図４３
を用いて説明する。

【０１０８】本体１には、光を本体１の端面から出射す
るための光源２と、光源２から出射し、被験者を経由し
た光の光量を検出する光電変換素子を有する受光部３を
備えている。

【０１０９】光源２としては、例えば中心波長が６３５
ｎｍ（例えばスタンレ−製：ＦＲ１１１１Ｃ）である発
光ダイオ−ドを用いる。

【０１１０】光源２の下方には、光源２から出射した光
を減衰するための減衰フィルタ−５が設置されている。

【０１１１】４は移動手段であり、光源２を図中点線で
示した受光部３から離れた位置２’に移動できる。これ
により容易に光源２，２’と受光部３との距離を変化す
ることができる。

【０１１２】６は、受光部３からの信号を処理し、生体
情報を算出するための信号処理回路で、７は生体情報の
値を表示する表示装置である。

【０１１３】次に、測定方法の一例について説明する。

【０１１４】発光部２を受光部３よりも３ｍｍ離れた位
置に設置し、本体１の端面から被験者へ光を投射させ
る。このとき、減衰フィルタ−５を通過させ、光量を減
衰するのが好ましい。

【０１１５】被験者に投射した光は被験者の生体内部を
拡散反射しながら伝搬し、その一部が受光部３に到達す
る。信号処置装置６にてこの時の光量値を算出する。

【０１１６】次に、移動手段４により発光部２を受光部
３より約９ｍｍ離れた２’の位置に移動する。受光部３
との距離が増大するため受光部３に到達する光量が減少
するため、２’の位置には減衰フィルタ−は設けないの
が好ましい。つまり、発光部２から出射した光が受光部
３に到達する場合の光量と、発光部２’の位置から出射
した光が受光部３に到達する場合の光量との差が、２の
位置での減衰フィルタの設置によって、小さくなり、受
光部３の受光素子である光電変換素子の光量に関するレ
ンジが小さくても飽和しないということになる。もちろ
ん、その減衰フィルタの減衰割合は予め既知のものを用
いる。

【０１１７】その減衰の適切な割合を次の様にして求め
た。すなわち、被験者約１５名で、波長６５０ｎｍの光
が生体内でどのように減衰していくのか調べたところ、
発光部より３ｍｍの位置での受光光量が、７ｍｍの位置
では約１／５に減衰し、９ｍｍでは約１／１０程度にま
で減衰することが判明した。

【０１１８】従って、発光部と受光部の位置を３ｍｍと
９ｍｍで変化させる場合には、減衰フィルタ−で約１／
１０に減衰するのが好ましいといえる。

【０１１９】これにより、２つの位置での受光光量が、
かなり同程度の値となり、光電変換素子に要求されるレ
ンジ幅が縮小され、好ましいと言える。

【０１２０】また、発光部２の発光波長として、６００
ｎｍから１１００ｎｍの間の波長でも検討したところ、
ほぼ同様の傾向を示した。

【０１２１】発光部を２’の位置で出射した光は、生体
内を拡散反射しながら受光部３に到達する。受光部３に
到達した光量値を信号処理部６で算出する。

【０１２２】信号処理部６にて、発光部が２’の位置で
の受光光量を、発光部の位置が２の時の受光光量の値で
除する。この値を用いて、生体情報を算出し、表示装置
７にその結果を表示する。その詳細は上述した通りであ
る。

【０１２３】ところで、一般に発光部２の発光特性は製
造段階でばらついている。

【０１２４】また、使用時においても温度や経年変化等
によって発光強度特性は変化する。

【０１２５】また、受光部３の感度特性も同様に製造ば
らつきがあるとともに、感度が経年的に変化したり、温
度によって特性が変化することが知られている。

【０１２６】しかし、上述した本実施の形態を用いれ
ば、これら課題を解決できる。

【０１２７】すなわち、発光部２が減衰手段５上に設置
されたときに、受光部３で測定される光量をＰ３とし、
移動手段４にて発光部が２’に移動したときに測定され
る光量をＰ４とする。

【０１２８】また、発光部２の発光強度がＬ倍だけ変化
し、また受光部３の感度がＭ倍だけ変化したとする。

【０１２９】このとき、発光部２が減衰手段５上に設置
したときに測定される光量はＰ３からＰ３×Ｌ×Ｍに変
化し、また、発光部が２’に移動したときの光量値は、
Ｐ４からＰ４×Ｌ×Ｍに変化する。

【０１３０】本発明では、これら２つの信号値を除して
生体情報を算出するために、これらをキャンセルするこ
とができる。すなわち、両者の除すと、（Ｐ３×Ｌ×Ｍ）／（Ｐ４×Ｌ×Ｍ）＝Ｐ３／Ｐ４となり、結局光源の光量変化や受光部の感度が変化した
としても、これらの影響をうけない生体情報を測定でき
ることがわかる。

【０１３１】本実施の形態では、発光部を移動させて、
それぞれの光量を測定し、それらを除して生体情報を求
めることで、上記課題を解決できるが、除する場合以外
でも、同じ発光部を移動させているので、光源が同じこ
とになり、２つ以上の光源を設ける場合に比べて、少な
くともその点で本発明は、経年変化に強いといえる。

【０１３２】また、従来から測定の度に標準板からの反
射光を計測して、校正していた校正作業をなくすること
ができ、利便性が高いといえる。

【０１３３】本実施の形態では、発光部を移動させる例
について説明したが、本発明はこれに限定するものでな
く、受光部の方を移動させて、生体情報を測定しても何
ら問題ない。

【０１３４】次に、本発明の生体情報測定装置の他の実
施の形態を図４４を用いて説明する。

【０１３５】本体２１には、発光素子２２と、発光素子
２２より出射した光を本体２１の端面に導光するための
光伝達手段２３，２４が設けられている。この光伝達手
段２３，２４は本発明の光路に相当する。

【０１３６】また、光源２２と、光伝達手段２３，２４
の間には、光源２２から出射した光のうち光伝達手段２
３，２４に入射する光の選択をするためのシャッタ２５
が配されている。シャッタ２５には孔部２６が設けら
れ、さらに、移動手段２７により、水平方向に移動する
ことができるようになっている。

【０１３７】光伝達手段２３，２４としては、例えばプ
ラスティック光ファイバ−もしくは透明アクリル樹脂等
の透明な材料を用いる。シャッタ２５は、金属や、プラ
スティックを用い、この部材からの反射光をなくすため
に、黒色アルマイト等の黒色化処理をすることが望まし
い。これらシャッタ２５と光伝達手段２３，２４とで、
本発明の光路調整手段を形成している。

【０１３８】２８は光伝達手段２３、２４の端面から出
射し、生体内を経由し、拡散反射した光の光量を検出す
るための光電変換素子を有する受光部である。２９は受
光部２８からの電気信号を処理する信号処理部で、体脂
肪、血糖値等の生体情報値を算出する。

【０１３９】２０は信号処理手段２９で算出された体脂
肪・血糖値等の生体情報を表示する表示装置である。

【０１４０】次に動作について説明する。

【０１４１】最初に、発光素子２２より出射した光は、
シャッタ２５に設けた孔部２６より、光が光伝達手段２
３のみに導びかれ、本体２１の端面に密着した部分より
被験者に向けて光が投射される。この時、光伝達手段２
４には光は導光されない。

【０１４２】受光部２８の位置は、例えば、光伝達手段
２３の出射端面より約７ｍｍの位置に設定する。受光部
２８と光伝達手段２３の出射端面の距離を７ｍｍにする
ことで、比較的生体深部の情報が測定できる。

【０１４３】受光部２８に到達した光は、電気信号に変
換され信号処理手段２９に送られる。このときの測定値
をＰ３とする。

【０１４４】次に移動手段２７により、シャッタ２５を
移動させて、孔部２６を光伝達手段２４の上部に設定す
る。これによって、発光部２２から出射した光は光伝達
手段２４のみ導びかれる。この時、光伝達手段２３には
光は導光されない。

【０１４５】光伝達手段２４の出射端面は受光部２８よ
り約３ｍｍの位置に設定されている。

【０１４６】投射された光は、被験者の内部に侵入した
後、一部の光は散乱し反射を繰り返して、生体の表面か
ら出射してくるが、光伝達手段２３の端面から出射した
光と違い、受光部２８とは，３ｍｍと比較的近い距離で
あるため、生体の表面付近を伝搬した光を多く検出でき
る。

【０１４７】受光部２８で検出した光も電気信号に変換
され信号処理手段２９に電送される。このときの測定値
をＰ４とする。

【０１４８】いま、測定したＰ３とＰ４を基に、Ｐ３を
Ｐ４で除しＰ３／Ｐ４を求め、この値より生体情報を算
出して表示装置２０に表示する。

【０１４９】本測定方法により、前の実施の形態と同様
に容易にＰ３／Ｐ４を測定でき、光源の強度変化や受光
部の感度変化の影響を抑制でき極めて有用であるといえ
る。

【０１５０】なお、本発明では、発光部２２が光伝達手
段２３，２４の上にくる構成について説明したが、なん
らこれに限定するものでない。たとえば、図の受光部２
８の位置に発光部２２をもうけ、発光部２２の位置に受
光部２８を設置しても構わない。

【０１５１】また、本実施の形態では、シャッタ２５を
移動手段２７により移動させて、光伝達手段２３，２４
に入射する光の光量を選択することで、光の経路を切り
替える例について説明した。

【０１５２】しかし、これに限定するものでなく、発光
部２２自体を移動させて、各光伝達手段２３，２４を選
択しても何ら問題ない。

【０１５３】また、本実施の形態において、光伝達手段
２４の上端に減衰手段をもうけることは非常に好まし
い。例えば、減衰フィルムを張り付けることで容易に実
現できる。

【０１５４】なお、本発明は、上記したすべての本発明
における測定装置の全部又は一部の構成要素の全部又は
一部の機能をコンピュータにより実行させるためのプロ
グラムおよび／またはデータを記録した、コンピュータ
により読みとり可能であり、読み取られた前記プログラ
ムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して
前記機能を実行することを特徴とするＣＤＲＯＭ、ＤＶ
Ｄ等のプログラム記録媒体でもある。

【０１５５】また、本発明は、上気したすべての本発明
における測定方法の全部又は一部のステップの全部又は
一部の動作をコンピュータにより実行させるためのプロ
グラムおよび／またはデータを記録した、コンピュータ
により読みとり可能であり、読み取られた前記プログラ
ムおよび／またはデータが前記コンピュータと協動して
前記機能を実行することを特徴とするＣＤＲＯＭ、ＤＶ
Ｄ等のプログラム記録媒体でもある。

【０１５６】

【発明の効果】以上のように、本発明によると、精度よ
く容易に生体情報を得ることができる生体情報測定装置
を提供することができる。

【０１５７】また、本発明は、被験者の個体差バラツキ
を抑制できるため、簡単に精度良く、体脂肪率や皮下脂
肪厚を計測できるため、非常に有効であるといえる。

【０１５８】また、本発明は、光源や受光部の特性に変
化があってもこれら影響を抑制でき、体脂肪率や皮下脂
肪厚等の生体情報を高精度で測定できる。

【０１５９】また、本発明は、測定の都度に標準板から
の反射光を計測する等の校正作業がなくせるため、きわ
めて有効であると言える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態にかかる生体情報測定装
置の構成を示す概略図である。

【図２】（ａ）は、本発明の一実施の形態にかかる生体
情報測定装置に用いたセンサ素子の先端断面図であり、
（ｂ）は、図１の生体情報装置の信号処理部の構成を示
すブロック図である。

【図３】本発明の一実施の形態による体脂肪測定装置の
概略を示す図

【図４】本発明の一実施の形態による体脂肪測定装置に
おける、被験者による個体差の補正の原理を示す図

【図５】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合の
生体データの表を示す図である。

【図６】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合の
生体データのグラフである。

【図７】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合の
生体データのグラフである。

【図８】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合の
生体データのグラフである。

【図９】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合の
生体データのグラフである。

【図１０】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合
の生体データのグラフである。

【図１１】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合
の生体データのグラフである。

【図１２】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合
の生体データのグラフである。

【図１３】従来の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場合
の生体データのグラフである。

【図１４】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データの表を示す図である。

【図１５】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図１６】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図１７】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図１８】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図１９】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図２０】本発明の場合で、使用波長が９５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図２１】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示す表の図である。

【図２２】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２３】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２４】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２５】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２６】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２７】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２８】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図２９】従来技術でないが、一つの受光部で処理する
場合であり、使用波長が６５０ｎｍの場合の生体データ
を示すグラフである。

【図３０】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示す表の図である。

【図３１】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３２】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３３】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３４】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３５】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３６】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３７】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３８】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図３９】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図４０】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図４１】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図４２】本発明の場合で、使用波長が６５０ｎｍの場
合の生体データを示すグラフである。

【図４３】本発明の一実施の形態における体脂肪測定
装置の概略を示す概略図である。

【図４４】本発明の他の実施の形態における生体情報
測定装置の概略を示す概略図である。

【図４５】従来の技術による体脂肪測定装置の一例を示
す図

【符号の説明】

１Ａセンサ素子２Ａ被験者３Ａ血管４Ａ、４Ａａ、４Ａｂ、４Ａｃ、４Ａｄ、４Ａｅ、４Ａ
ｆ発光部５Ａ、５Ａａ、５Ａｂ、５Ａｃ、５Ａｄ、５Ａｅ、５Ａ
ｆ受光部６Ａ信号処理部７Ａ表示部８Ａ光強度演算ユニット９Ａ生体情報演算ユニット１０Ａ記憶ユニット１１Ａ機器本体１２Ａ発光素子１３Ａ受光素子１４Ａキャップ１５Ａ光学標準板２０Ａ血管２１Ａ被験者１Ｂ、本体２Ｂ、２１Ｂ発光素子３Ｂ、４Ｂ、２２Ｂ，２３Ｂ受光素子５Ｂ、アンプ６Ｂ、ＣＰＵ７Ｂ、表示装置１、２１本体２、２２発光部３、２８受光部４、移動手段５、減衰フィルタ− ６、２９信号処理装置７、２０表示装置２３、２４光伝達手段２５光量調整手段２６孔部２７移動手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発光部から受光部までの経路を複数個作
りだし、それらの経路から得られた複数個の受光信号の
うち、精度の高い方の経路からの受光信号に基づいて、
信号処理部によって、生体情報を算出することを特徴と
する生体情報測定方法。
【請求項２】予め基準値を用意しておき、その基準値
を利用して前記精度の高い方の経路を決定することを特
徴とする請求項１記載の生体情報測定方法。
【請求項３】前記複数の経路から得られた複数個の受
光信号同士を比較することによって、前記精度の高い方
の経路を決定することを特徴とする請求項１記載の生体
情報測定方法。
【請求項４】前記発光部から光を同時又は順次発光す
ることを特徴とする請求項１記載の生体情報測定方法。
【請求項５】前記信号処理部は前記受光信号を、光の
波長成分をも分析して信号処理することを特徴とする請
求項１記載の生体情報測定方法。
【請求項６】被験者に光を投射するための発光部と、
前記光のうち前記被験者を経由した透過光または反射光
を検出する受光部と、前記受光部が検出した光を解析し
て前記被験者の生体情報を算出する信号処理部とを備
え、前記発光部及び受光部の少なくとも一方は複数個備えら
れ、前記信号処理部は、前記受光部が検出した複数の光の
内、より精度の高い光を解析して前記被験者の生体情報
を算出することを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項７】前記信号処理部が、前記受光部のそれぞ
れにより検出された光の各波長成分を分析して、その光
が前記被験者の血管を経由したか否かを判別する機能を
有することを特徴とする請求項６記載の生体情報測定装
置。
【請求項８】前記測定された生体情報を表示する表示
部をさらに具備することを特徴とする請求項６記載の生
体情報測定装置。
【請求項９】被験者の生体組織に光を投光する発光部
と、前記光のうち、前記被験者の生体組織を経由した透過光
および／または前記被験者の生体内部で反射した反射光
を検出する受光部と、前記受光部の検出結果を用いて演算を行い、前記被験者
の皮下脂肪厚または／および体脂肪率を算出する信号処
理演算手段とを備え、前記発光部または受光部は少なくとも２つ以上備えられ
ており、前記２つ以上の発光部または受光部は、対応する受光部
または発光部に対して、それぞれ互いに異なる距離にて
配置されたことを特徴とする体脂肪測定装置。
【請求項１０】前記受光部は、前記発光部から所定の距離に配置された第１の受光部
と、前記発光部から、前記第１の受光部が配置された距離よ
りも遠距離に配置された第２の受光部とを有し、前記第１の受光部は、前記被験者の皮膚、または皮膚お
よびその近傍層を経由して到達した前記透過光および／
または反射光を検出し、前記第２の受光部は、前記被験者の皮膚および皮下脂肪
層を経由して到達した前記透過光および／または反射光
を検出し、前記信号処理演算手段は、前記第２の受光部の検出結果を前記前記第１の受光部の
検出結果で補正し、この補正結果を用いて演算を行うこ
とにより、前記被験者の皮下脂肪厚または体脂肪率を算
出することを特徴とする請求項９に記載の体脂肪測定装
置。
【請求項１１】前記信号処理演算手段の行う補正は、前記第２の受光部の検出結果を前記前記第１の受光部の
検出結果で除算するものであることを特徴とする請求項
１０に記載の体脂肪測定装置。
【請求項１２】前記信号処理演算手段は、実質上波長
９５０ｎｍの光成分を分析し、前記第１の受光部と前記第２の受光部との間の距離は、
２ｍｍを越えることを特徴とする請求項９ないし１１の
いずれかに記載の体脂肪測定装置。
【請求項１３】前記信号処理演算手段は、実質上波長
６００ｎｍ〜６６０ｎｍの全部又は一部の光成分を分析
し、前記第１の受光部と前記第２の受光部との間の距離は、
２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９ないし１１
のいずれかに記載の体脂肪測定装置。
【請求項１４】前記発光部より投光される光の中心波
長は、６５０ｎｍであることを特徴とする請求項１３に
記載の体脂肪測定装置。
【請求項１５】前記発光部は、前記受光部から所定の距離に配置された第１の発光部
と、前記受光部から、前記第１の発光部が配置された距離よ
りも遠距離に配置された第２の発光部とを有し、前記受光部は、前記第１の発光部から投光された光を、
前記被験者の皮膚、または皮膚およびその近傍層を経由
した第１の透過光および／または反射光として検出する
とともに、前記第２の発光部から投光された光を、前記被験者の皮
膚および皮下脂肪層を経由した第２の透過光および／ま
たは反射光として検出し、前記信号処理演算手段は、前記第２の発光部と前記受光部とにより得られた検出結
果を、前記第１の発光部と前記受光部とにより得られた
検出結果で補正し、この補正結果を用いて演算を行うこ
とにより、前記被験者の皮下脂肪厚または体脂肪率を算
出することを特徴とする請求項９に記載の体脂肪測定装
置。
【請求項１６】前記信号処理演算手段の行う補正は、前記第２の発光部と前記受光部とにより得られた検出結
果を前記第１の発光部と前記受光部とにより得られた検
出結果で除算するものであることを特徴とする請求項１
１に記載の体脂肪測定装置。
【請求項１７】前記信号処理演算手段は、実質上波長
９５０ｎｍの光成分を分析し、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間の距離は、
２ｍｍを越えることを特徴とする請求項１５または１６
に記載の体脂肪測定装置。
【請求項１８】前記信号処理演算手段は、実質上波長
６００ｎｍ〜６６０ｎｍの全部または一部の光成分を分
析し、前記第１の発光部と前記第２の発光部との間の距離は、
２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１５または１
６に記載の体脂肪測定装置。
【請求項１９】前記第１および第２の発光部より投光
される光の中心波長は、実質上６５０ｎｍであることを
特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の体
脂肪測定装置。
【請求項２０】請求項１０ないし１４のいずれかに記
載の体脂肪測定装置を用いた体脂肪測定方法であって、前記発光部による前記被験者に光を投光する工程と前記第１の受光部による前記被験者の皮膚または、皮膚
およびその近傍層を経由して到達した透過光および／ま
たは反射光を検出する工程と、前記第２の受光部による前記被験者の皮膚および皮下脂
肪層を経由して到達した透過光および／または反射光を
検出する工程と、前記信号処理演算手段による、前記第２の受光部の検出
結果を前記前記第１の受光部の検出結果で補正し、この
補正結果を用いて演算を行うことにより、前記被験者の
皮下脂肪厚または体脂肪率を算出する工程とを含むこと
を特徴とする体脂肪算出方法。
【請求項２１】請求項１５ないし１９のいずれかに記
載の体脂肪測定装置を用いた体脂肪測定方法であって、前記第１の発光部から投光された光が、前記被験者の皮
膚、または皮膚およびその近傍層を経由した第１の透過
光および／または反射光として前記受光部に検出される
工程と、前記第２の発光部から投光された光が、前記被験者の皮
膚および皮下脂肪層を経由した第２の透過光および／ま
たは反射光として前記受光部に検出される工程と、前記信号処理演算手段による、前記第２の発光部と前記
受光部とにより得られた検出結果を、前記第１の発光部
と前記受光部とにより得られた検出結果で補正し、この
補正結果を用いて演算を行うことにより、前記被験者の
皮下脂肪厚または体脂肪率を算出する工程を含むことを
特徴とする体脂肪測定方法。
【請求項２２】被験者の生体組織に光を投光する発光
部と、前記光のうち、前記被験者の生体組織を経由した透過光
および／または前記被験者の生体内部で反射した反射光
を検出する受光部と、前記受光部の検出結果を用いて演算を行い、前記被験者
の生体情報を算出する信号処理演算手段とを備え、前記発光部または受光部は少なくとも２つ以上備えられ
ており、前記２つ以上の発光部または受光部は、対応する受光部
または発光部に対して、それぞれ互いに異なる距離にて
配置され、前記複数個の前記発光部のそれぞれの光源が同一、ある
いは、複数個の受光部のそれぞれの光電変換素子は同一
であり、前記複数個の発光部からの各出力又は前記複数個の受光
部からの各出力について、その中のいずれかの出力を他
の出力で補正することを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２３】前記複数個の発光部は、前記光源が移
動手段によって移動させられることによって実現され、
あるいは、前記複数個の受光部は、前記光電変換素子が移動手段に
よって移動させられることによって実現されることを特
徴とする請求項２２記載の生体情報測定装置。
【請求項２４】前記一個の光源から複数個の光路が設
けられ、前記複数個の発光部はそれらの光路の切り替え
選択により実現され、あるいは、前記一個の光電変換素子から複数個の光路が設けられ、
前記複数個の受光部はそれらの光路の切り替え選択によ
り実現されることを特徴とする請求項２２記載の生体情
報測定装置。
【請求項２５】前記光路の切り替え選択は、前記光源
の前に設けられ、孔を有する移動可能なシャッタと、そ
のシャッタから導き出された複数個の光路部材とを有す
る光路調整手段によって行われることを特徴とする請求
項２４記載の生体情報測定装置。
【請求項２６】前記光路が光ファイバもしくはアクリ
ル樹脂である構成されることを特徴とする請求項２４記
載の生体情報測定装置。
【請求項２７】前記複数個の発光部のうちで、前記受
光部に、より近い方の発光部から出力される光の量を減
衰させるための減衰手段が設けられていることを特徴と
する請求項２２記載の生体情報測定装置。
【請求項２８】前記減衰手段が、光の光量を５０％か
ら５％の間で減衰させる機能を有することを特徴とする
請求項２７記載の生体情報測定装置。
【請求項２９】前記減衰手段が、透明樹脂基板とその
上に張り付けられた吸収部材からなることを特徴とする
請求項２７記載の生体情報測定装置。
【請求項３０】発光部から光を被験者に投射し、被験
者を経由した光の光量を測定して生体情報を測定する方
法において、受光部に隣接する位置に前記発光部を設置し、被験者を
経由した光の光量値を前記光部によって測定する第１ス
テップと、前記受光部と前記発光部の距離をより遠ざけて、光を被
験者に投射し、被験者を経由した光の光量値を受光部に
よって測定する第２ステップと、前記第１のステップにより測定された測定値と、前記第
２ステップで得られた測定値との商（割り算）を得るこ
とにより、生体情報を算出する第３ステップとを備えた
ことを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項３１】発光部から出射した光を被験者に投射
し、被験者を経由した光の光量を測定して生体情報を測
定する方法において、前記発光部から出射した光を第１の導光路を介して被験
者に入射し、その被験者を経由した光の光量を前記第１
の導光路の出射端に隣接された受光部によって測定する
第１ステップと、前記発光部から出射した光を、出射端の位置が、前記第
１の導光路の出射端よりも前記受光部からより離れた位
置に設置された第２の導光路を介して被験者に入射し、
その被験者を経由した光の光量を測定する第２ステップ
と、前記第１のステップにより測定された測定値と、第２ス
テップで測定された測定値との商（割り算）を得ること
により、生体情報を算出する第３ステップとを備えたこ
とを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項３２】請求項６〜８のいずれか、または請求
項２２〜２９のいずれかに記載の生体情報測定装置の全
部又は一部の構成要素の全部又は一部の機能をコンピュ
ータにより実行させるためのプログラムおよび／または
データを記録した、コンピュータにより読みとり可能な
ことを特徴とするプログラム記録媒体。
【請求項３３】請求項１〜５のいずれか、または、請
求項３０、または３１に記載の生体情報測定方法の全部
又は一部のステップの全部又は一部の動作をコンピュー
タにより実行させるためのプログラムおよび／またはデ
ータを記録した、コンピュータにより読みとり可能なこ
とを特徴とするプログラム記録媒体。
【請求項３４】請求項６〜８のいずれか、または請求
項２２〜２９のいずれかに記載の体脂肪測定装置の全部
又は一部の構成要素の全部又は一部の機能をコンピュー
タにより実行させるためのプログラムおよび／またはデ
ータを記録した、コンピュータにより読みとり可能なこ
とを特徴とするプログラム記録媒体。
【請求項３５】請求項１〜５のいずれか、または、請
求項３０、または３１に記載の体脂肪測定方法の全部又
は一部のステップの全部又は一部の動作をコンピュータ
により実行させるためのプログラムおよび／またはデー
タを記録した、コンピュータにより読みとり可能なこと
を特徴とするプログラム記録媒体。