WO2003063704A1

WO2003063704A1 - Optical biological information measuring method and optical biological information measuring instrument

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Publication number: WO2003063704A1
Application number: PCT/JP2003/000586
Authority: WO
Inventors: Kazuya Kondo; Shinji Uchida
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2003-08-07
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Description

明細書光式生体情報測定方法、及び光式生体情報測定装置技術分野

本発明は、皮下脂肪厚み、体脂肪率、生体内部グルコース濃度、生体内部 •酸素濃度等の生体情報を光学的に測定することができる光式生体情報測定方法、及び光式生体情報測定装置に関するものである。背景技術

生体表面に配置された光源から生体内部に入射した光のうち、生体内部で散乱、吸収されながら伝搬して再び生体表面にあらわれた光を受光することで生体内部の吸収物質の濃度もしくは組織の厚みを測定する方法が考案されている。図 3 8はその一例である特開 2 0 0 0— 1 5 5 0 9 1号公報に記載の皮下脂肪厚測定装置における光源と受光素子と生体との位置関係を表したものである。なお、特開 2 0 0 0— 1 5 5 0 9 1号公報の文献の全ての開示は、そっくりそのまま引用する（参照する）ことにより、ここに一体化する。生体表面 3 0 1に光源 3 0 2と測定用受光素子 3 0 3を配置している。生体は図 3 8のように皮膚 3 0 5、皮下脂肪 3 0 6および筋肉 3 0 7の三層の平行平板の構造であるとすると、測定用受光素子 3 0 3の受光する光 3 0 8は各生体組織の吸収、散乱特性の違いから皮下脂肪 3 0 6の厚みに相関性がある。しかしながら、測定用受光素子 3 0 3の受光する光 3 0 8の受光量は皮膚 3 0 5および皮下の血流の変化の影響も多く受けて変動している。したがつて、光源 3 0 2の近傍（1から 6 mmの距離）に補正用受光素子 3 0 4を配置し、補正用受光素子 3 0 4の受光する光 3 0 9の光量により測定用受光素子 3 0 3の受光のする光 3 0 8を補正することで、精度の良い皮下脂肪厚みの測定が可能となる。

しかしながら、生体の糸且織が図 3 9のように厳密には平行平板でないことや、図 4 0のように腕や足などは円筒状の形状をしていることから、局所的な厚みの変化を受けて測定精度が悪化していた。

また、生体組織は柔らかく変形しやすいために、同一人物、同一の部位でも測定ごとに生体表面 3 0 1の形状が変化するために受光量がばらつき測定再現性が悪化していた。

また、皮下脂肪 3 0 6が厚い場合には、生体内部のより深い部分を伝搬してくる光を測定用受光素子 3 0 3で受光するために、光源 3 0 2と測定用受光素子 3 0 3の距離を離すことが必要となる。そのため、測定装置の大きさが大きくなるという問題点を有していた。

また、皮下脂肪 3 0 6が厚い場合には、光源 3 0 2と測定用受光素子 3 0 3の距離が離れるため測定用受光素子 3 0 3での受光量が小さくなり、測定精度が悪くなっていた。

また、皮下脂肪 3 0 6が厚い場合には、測定用受光素子 3 0 3での受光感度を上げる必要があるために、測定用受光素子 3 0 3を高精度化および高感度化せねばならず、高価な部品が必要となるという問題点を有していた。また、皮下脂肪 3 0 6が厚い場合には、測定用受光素子 3 0 3の感度を上げたとしても、太陽光などの光源 3 0 2以外からの生体への入射光を測定してしまうために、生体表面 3 0 1を十分に遮光する必要があった。

また、上記従来の皮下脂肪厚測定装置においては、生体表面の光源 3 0 2 及び測定用受光素子 3 0 3の生体への押し当て圧力のばらつきに連動して皮下脂肪 3 0 6の厚みが変化してしまうので、測定ごとに皮下脂肪 3 0 6の厚みがばらつくため測定再現性が悪化していた。この問題点は、特に皮下脂肪が厚、場合に顕著であつた。

さらに、押し当て圧力によって皮下脂肪 3 0 6が変形することにより、皮下脂肪 3 0 6内部の血液量が変化し、皮下脂肪 3 0 6内部の血液による吸収特性にばらつきが生じる。そのため、測定用受光素子 3 0 3での受光量が安定せず測定再現性が悪化していた。発明の開示

本発明は、上記課題を考慮し、皮下脂肪厚み、体脂肪率等の生体情報を、再現性良く高精度に測定することができる、小型の光式生体情報測定方法、及び光式生体情報測定装置を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、上記課題を考慮し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる光式生体情報測定方法、及び光式生体情報測定装置を提供することを目的とするものである。

上述した課題を角军決するために、第 1の本発明は、生体表面に圧力を加えて所定の形状に成形する第 1の工程と、

前記生体に光を照射する第 2の工程と、

前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第 3 の工程と、

前記第 3の工程において受光した前記光の受光量に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する第 4の工程とを備えた生体情報測定方法である。

また、第 2の本発明は、前記第 4の工程は、前記圧力が規定値以上に達した後の前記光の受光量に基づいて前記圧力が規定値以上に達した後の予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する第 1の本発明の光式生体情報測定方法である。また、第 3の本発明は、前記圧力を計測する第 5の工程を備え、前記第 4の工程は、前記第 3の工程において受光した前記光の受光量及び前記第 5の工程において計測した前記圧力に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記圧力と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する第 1の本発明の生体情報測定方法である。

また、第 4の本発明は、前記圧力の規定値が 7 k P a以上である第 2の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 5の本発明は、前記第 2の工程において照射する前記光の中心波長は、 5 0 0 n m〜 1 0 0 0 n mの波長である第 1の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 6の本発明は、前記第 4の工程は、前記圧力が所定の圧力に達したときから所定の時間後の時刻に前記生体の生体情報を算出する第 1の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 7の本発明は、前記圧力が前記規定値に達したことを検出する第 6の工程を備え、 W

前記第 4の工程は、前記第 6の工程が前記圧力が前記規定値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第 3の工程にて受光した前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を算出する第 6の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 8の本発明は、前記所定の時間は、 2 0 O m s以上である第 7の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 9の本発明は、前記第 4の工程は、前記光の受光量が安定してから前記生体の生体情報を算出する第 1の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 1 0の本発明は、前記圧力が前記規定値に達したことを検出する第 6の工程を備え、

前記第 4の工程は、前記第 6の工程が前記圧力が前記規定値に達したことを検出したとき前記第 3の工程にて受光した前記光の受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を算出する第 9の本発明の光式生体情報測定方法である。

また、第 1 1の本発明は、前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まるとは、前記受光量の変動の範囲がプラスマイナス 1 0パーセント以下に収まることである第 1 0の本発明の生体情報測定方法である。

また、第 1 2の本発明は、生体を照明する光源部（1 1 ) と、

前記光源部（1 1 ) から前記生体内部を伝搬して前記生体表面より出射した光（1 3 ) を受光する受光部（1 2 ) と、 · 前記生体表面（1 ) に圧力を加えて所定の形状に成形する成形部（1 0 ) W

と、

前記受光部（12) において受光した前記光の受光量に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する演算部（14) とを備えた光式生体情報測定装置であ Oo

また、第 13の本発明は、前記成形部が前記生体表面に加える圧力が規定値以上に達したことを検出する圧力検出部（124) を備え、

前記演算部（120) は、前記圧力が前記規定値以上に達したことが検出されたときの前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を検出する第 1 2の本発明の光式生体情報測定装置である。

また、第 14の本発明は、前記成形部（110.) が前記生体表面に加える圧力を計測する圧力計測部（115) を備え、

前記受光部（112) において受光した前記光の受光量及び前記圧力計測部（115) において計測された前記圧力に基づいて前記生体の生体情報を算出する第 12の本発明の光式生体情報測定装置である。

また、第 15の本発明は、成形部（110) の生体表面（1) と接する面は、実質上平面形状である第 12の本発明の光式生体情報測定装置である。また、第 16の本発明は、成形部（10) の生体表面（1) と接する面に突起部（18) を備え、

前記突起部（18) には光源部（11) 及ぴ受光部（12) が設けられている第 12の本発明の光式生体情報測定装置である。

また、第 17の本発明は、前記光源部は、複数の光源（111) を有する第 12の本発明の光式生体情報測定装置である。また、第 1 8の本発明は、前記光源部（1 1 1) は、前記光源と前記受光部（1 1 2) 間との距離が 1 5mn！〜 3 Ommである第 1の距離となるように設けられた前記光源（1 1 7) 、及び前記光源と前記受光部（1 12) との距離が 35 mm〜 80 mmである第 2の距離となるように設けられた前記光源（1 16) を有し、

前記第 1の距離を有する前記光源（1 1 1) からの前記受光部（1 1 2) における受光量を Yl、前記第 2の距離を有する前記光源（1 1 7) からの受光素子における受光量を Υ 2とした場合、前記演算部は、前記 Υ 2と前記 Y1との比を用いて前記生体の生体情報を算出する第 1 7の本発明の光式生体情報測定装置である。

また、第 1 9の本発明は、前記受光部（1 1 2) は、複数の受光素子（1 14、 1 13) を有する第 1 2の本発明の光式生体情報測定装置である。また、第 20の本発明は、前記受光部（11 2) は、前記光源部（1 1 1 ) と前記受光素子間との距離が 1 5 mm〜 3 Ommである第 1の距離となるように設けられた前記受光素子（1 14) 、及び前記光源部（1 1 1) と前記受光素子との距離が 35 mn！〜 80 mmである第 2の距離となるように設けられた前記受光素子（1 1 3) を有し、

前記第 1の距離を有する前記受光素子（1 14) における受光量を Y l、前記第 2の距離を有する前記受光素子（1 1 3) における受光量を Υ2とした場合、前記演算部（1 20) は、前記 Υ 2と前記 Y 1との比を用いて前記生体の生体情報を算出する第 1 9の本発明の光式生体情報測定装置である。また、第 21の本発明は、前記演算部（14) で算出された前記生体の前記生体情報を表示する表示部（1 5) と、前記生体の前記生体情報を外部の機器と通信する通信部（1 6 ) と、前記生体の測定条件を入力する入力部（1 7 ) とを備えた第 1 2の本発明の光式生体情報測定装置である。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1における光式生体情報測定装置の構成図でめる。

図 2は、本発明の実施の形態 1の光式生体情報測定装置における受光量と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。

図 3は、本発明の実施の形態 1における成形部の形状が異なる光式生体情報測定装置の構成図である。

図 4は、本発明の実施の形態 2における光式生体情報測定装置の構成図であ

図 5は、本発明の実施の形態 2における光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図である。

図 6は、本発明の実施の形態 3における光式生体情報測定装置の構成図である。

図 Ίは、本発明の実施の形態 3における光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図である。

図 8は、本発明の実施の形態 4における光式生体情報測定装置の構成図でめる。

図 9は、本発明の実施の形態 4における光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図である。

図 1 0は、本発明の実施の形態 5における光式生体情報測定装置の構成図である。

図 1 1は、本発明の実施の形態 5における光式生体情報測定装置の成形部を示す上面図である。

図 1 2は、本発明の実施の形態 6における光式生体情報測定装置の成形部を示す斜視図である。

図 1 3は、本発明の実施の形態 6における光式生体情報測定装置の構成図である。

図 1 4は、本発明の実施の形態 6における光式生体情報測定装置の異なる断面を示す構成図である。

図 1 5は、本発明の実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 1 6は、本発明の実施の形態 7における同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

図 1 7は、本発明の実施の形態 7における光源部と受光部との構成が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 1 8は、本発明の実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

図 1 9は、本発明の実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。図 2 0は、本発明の実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータ Y 2 ZY 1と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図 W

10

である。

図 2 1は、本発明の実施の形態 8における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 2 2は、本発明の実施の形態 8における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。図 2 3は、本発明の実施の形態 8における光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータ Y 2 Z Y 1と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。

図 2 4は、本発明の実施の形態 9における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 2 5は、本発明の実施の形態 9における光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

図 2 6は、

( a ) 本発明の実施の形態 9における成形部と突起部の形状が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

( b ) 本発明の実施の形態 9における成形部と突起部の形状が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た側面図である。図 2 7は、

( b ) 本発明の実施の形態 9における成形部と突起部の形状が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た側面図である。図 2 8は、本発明の実施の形態 9における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。図 2 9は、本発明の実施の形態 9における光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータ Y 2 /Y 1と皮下脂肪厚みとの関係を示すダラフを示す図である。

図 3 0は、本発明の実施の形態 1 0及ぴ 1 1における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 3 1は、本発明の実施の形態 1 0及び 1 1における光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

図 3 2は、本発明の実施の形態 1 0における光源部と受光部の構成が異なる光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。

図 3 3は、本発明の実施の形態 1 0における光式皮下脂肪厚測定装置の成形部を生体表面と接する側から見た上面図である。

図 3 4は、本発明の実施の形態 1 0における皮下脂肪厚みと押し当てる力との関係の一例を示す図である。

図 3 5は、本発明の実施の形態 1 0及び 1 1における光式皮下脂肪厚測定装置により求めた計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図である。

図 3 6は、本発明の実施の形態 1 0における圧力を制御しない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚みとの関係の一例を示すグラフを示す図である。

図 3 7は、本発明の実施の形態 1 0及び 1 1における光式皮下脂肪厚測定装置により求めたパラメータ Y 2 /Y 1と皮下脂肪厚みとの関係を示すグラフを示す図である。

図 3 8は、従来の光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。図 3 9は、従来の皮下脂肪厚測定装置における問題点を示す概念図である c 図 4 0は、従来の皮下脂肪厚測定装置における他の問題点を示す概念図でめる。

(符号の説明）

1 生体表面

2 光源

3 測定用受光素子

4 皮膚

5 皮下脂肪

6 筋肉

7 測定用受光素子の受光する光

8 補正用受光素子

9 補正用受光素子の受光する光

1 0 成形部

1 1 光源部

1 2 受光部

1 3 受光部で受光する光

1 4 演算部

1 5 表示部

1 6 通信部

1 7 入力部

1 8 突起部第 1の光源部

第 2の光源部

第 1の受光部

第 2の受光部

第 3の受光部

2 6 第 3の受光部で受光された光第 1の受光部で受光された光第 2の受光部で受光された光生体表面

光源

測定用受光素子

補正用受光素子

皮膚

皮下脂肪

筋肉

測定用受光素子が受光する光補正用受光素子が受光する光成形部

光源（光源部）

受光部

計測用受光素子

補正用受光素子

圧力計測部計測用光源素子

補正用光源素子

補正用受光素子が受光する光（補正用光源素子からの光）計測用受光素子が受光する光（計測用光源素子からの光）表示部

通信部

入力部

圧力検出部

突起部

生体表面

光源

測定用受光素子

補正用受光素子皮下脂肪

筋肉

測定用受光素子が受光する光

補正用受光素子が受光する光

成形部

光源（光源部）

受光部

計測用受光素子 2 1 4 補正用受光素子

2 1 5 圧力検出部

2 1 6 計測用光源素子

2 1 7 補正用光源素子

2 1 8 補正用光源素子からの光

2 1 9 計測用光源素子からの光

2 2 0* 演算部

2 2 1 表示部

2 2 2 通信部

2 2 3 入力部発明を実施するための最良の形態

以下に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

本発明の光式生体情報測定装置は、生体を照明する光源部と、前記光源部から前記生体内部を伝搬して前記生体表面より出射した光を受光する受光部と、前記生体表面を所定の形状に成形する成形部と、前記受光部において受光した受光量に基づき前記生体の生体情報を算出する演算部とを有することを特徴とする。

ここで、成形部の生体表面と接する面が平面形状であることが好ましい。また、成形部の生体表面と接する面の反射率が実質的に 0であることが好ましい。

また、成形部の生体表面と接する面に突起部を備えていることが好ましい。ここで、突起部が光源部と受光部の間に設けられていてもよい。その場合

、突起部が光源部から 3〜3 O ramの位置に配置されていることが好ましい。また、光源部またはノおよぴ受光部が突起部に設けられていてもよい。ここで突起部は、縦方向が 3〜1 0 mm、横方向が 3〜 5 0 mmの生体表面の領域を、深さ方向に 2〜 2 O mm凹む方向に生体を変形させる形状を有することが好ましい。

また、光源部または Zおよぴ受光部は複数であってもよい。

また、本発明の光式生体情報測定装置は、光源部が、成形部の第 1の所定位置に設けられた第 1の光源部と、突起部の第 2の所定位置に設けられた第 2の光源部とを備え、受光部が、前記突起部をはさんで前記第 1の所定位置と反対側の前記成形部の第 3の所定位置に設けられた第 1の受光部と、前記突起部の第 4の所定位置に設けられた第 2の受光部とを備えることが好ましレ、。

さらに、受光部が、第 2の所定位置と第 4の所定位置との間の第 5の所定位置に設けられた第 3の受光部を備えることが好ましい。

ここで、第 1の所定位置と突起部との距離が 1〜2 O mmの間であり、前記突起部と第 3の所定位置との距離が 1〜 2 0 mmの間であることが好ましい。また、第 2の所定位置と第 5の所定位置との距離が 1〜2 O mmであり、前記第 2の所定位置と第 4の所定位置との距离 IIが 2 0〜 5 0 mmであることが好ましい。

また、第 1の所定位置と第 3の所定位置との間の第 5の所定位置に第 3の受光部が設けられていてもよい。

また本発明の光式皮下脂肪厚測定装置は、さらに演算部で算出された生体情報を表示する表示部と、前記生体情報を外部の機器と通信する通信部と、測定条件を入力する入力部を備えていることが好ましい。

本発明において、生体情報としては、皮下脂肪、生体内部グルコース濃度、生体内部酸素濃度等が挙げられる。ここで、生体情報が生体内部ダルコ一ス濃度の場合は、光源部から出射される光の中心波長が 4 5 0 η π！〜 1 0 0 O n mであることが好ましく、生体情報が生体内部酸素濃度の場合は、光源部から出射される光の中心波長が 1 0 0 0 n m〜2 0 0 0 n mであることが好ましい。

(実施の形態 1 )

図 1は本発明の実施の形態 1における光式生体情報測定装置の構成図である。

本実施の形態における光式生体情報測定装置には、生体表面 1を平らに成形する成形部 1 0に光源部 1 1と受光部 1 2が配置されている。ここで、特に限定するものではないが、例えば成形部 1 0の大きさは縦 2 5 mm、横 4

O mmの角型であり、成形部 1 0の面積は 1 0 0 0 mm²以上が好ましい。ただし、成形部 1 0は角型である必要はない。成形部 1 0の材料は、生体表面

1に押し当てた際に、成形部 1 0の形状が変化しない程度の強度を有するものであればよい。

成形部 1 0は、光源部 1 1から出射される光の波長の領域で生体表面 1と接する面の反射率が実質的に 0である黒色 A B Sなどの材料で形成されている。ここでいう実質的に 0とは反射率 2 %以下とする。なお、その他の方法として、成形部 1 0に反射率が 2 %以下のコーティングもしくは塗装がされていても良い。光源部 1 1には L E D光源、レーザ光源または電球などの光源が組み込まれている。光源部 1 1より出力される光の中心波長は 5 0 0 n mから 1 0 0 0 n mもしくは 1 0 0 0 n mから 2 0 0 0 n mである。また、光源部 1 1は光源を生体表面 1から離して配置し生体表面 1までを光ファイバ一などで導光する構成でもよい。

受光部 1 2はホトダイオード、アバランシエホトダイオード、 C d Sセノレなどの受光センサを備える。また、生体表面 1から受光センサまでを光ファィパなどで導光する構成でもよい。

演算部 1 4は、受光部 1 2で受光する光 1 3の受光量に応じて皮下脂肪厚みを算出し、表示部 1 5は、演算部 1 4で求められた生体情報である皮下脂肪厚みなどを表示する。また、通信部 1 6は、演算部 1 4で求めた生体情報である皮下脂肪厚みの情報や、測定開始などの制御データを外部の機器と通信する。また、入力部 1 7により、被験者の測定部位、性別、年齢、身長、体重などの測定条件の入力や測定開始などの制御を行うことができる。

次に、本実施の形態における光式生体情報測定装置の動作を以下に説明する。

光源部 1 1から出射された光は生体内部の皮膚 4、皮下脂肪 5、筋肉 6を散乱、吸収されながら伝播する。生体内部を伝搬した光のうち受光部 1 2で受光された光 1 3の受光量は、皮膚 4、皮下脂肪 5、筋肉 6の光の吸収特性、散乱特性の違いがあるために、皮下脂肪 5の厚みが厚いほど受光量が増加する。皮下脂肪 5の厚みと受光量の関係は図 2のようになる。図 2のような関係のグラフをあらかじめ求めて演算部 1 4に記憶させておくておくことで、演算部 1 4では、受光部 1 2で受光された光 1 3の受光量を用いて皮下脂肪厚みを求めることができる。演算部 1 4では、入力部 1 7や通信部 1 6で入力された測定条件と皮下脂肪厚みから被験者の体脂肪率を算出することができる。また、複数の測定条件をあらかじめ記憶しておくこともできる。この動作において、成形部 1 0により生体表面 1を平らにすることで、生体表面 1の局所的な形状の変化にる光の伝搬の変化を抑制することができる。また、成形部 1 0がある一定以上の面積を有することで生体表面 1に押し当てた力がその面積分に分散するので、生体表面 1を成形部 1 0が押し当てる力のばらつきによって測定ごとに生体が変形することも防止している。これらの効果により生体の形状を常に一定の形状に成形することができるので、測定ごとの生体形状のばらつきを抑えることができるため、精度の高い測定が可能となる。なお、生体表面 1を必ずしも平らにする必要はなく、例えば図 3に示すように、成形部 1 0の生体と接する部分を凹面形状にすることによっても、常に測定時の生体の形状を一定に成形することができるため、再現性の良い測定が可能となる。

また、成形部 1 0の生体表面 1に接する面の反射率がほぼ 0であることにより一度生体表面 1から生体外部に出た光が再び生体内部へ入射することを防ぐことができる。したがって、受光部 1 2で受光する光 1 3の生体内部の浅い部分を伝搬してきた光の成分を減らすことができるために受光量と皮下脂肪厚みの相関性が向上する。

また光源部 1 1の波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、受光部 1 2の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。生体内部酸素濃度の場合は、波長 4 5 0 n mから 8 0 0 n mまでの波長と、 8 0 0 n mから 1 0 0 0 n mまでの波長の 2波長の光源素子を持つ光源部 1 1を用いるか、または、波長 4 5 0 n mから 8 0 0 n mまでの波長と、 8 0 0 n mから 1 0 0 0 n mまでの波長帯域の 2波長に感度特性のある 2つ以上の受光センサを備えた受光部 1 2を持つことで皮下脂肪 5と同様の高精度な生体内部酸素濃度を測定することが可能となる。また、生体内部グルコース濃度に関しては 1 0 0 0 n mから 2 0 0 0 n mの波長の光源素子からなる光源部 1 1と 1 0 0 0 n mから 2 0 0 0 n mの波長に感度がある受光センサからなる受光部 1 2を用いることで高精度の測定が可能となる。

(実施の形態 2 )

図 4は本発明の実施の形態 2における光式生体情報測定装置の構成図である。また、図 5は成形部 1 0を上面から見た図である。生体表面 1を平らに成形している成形部 1 0上の光源部 1 1と受光部 1 2の間に、横 5 mm、縦 5 O mm, 高さ 5 mmの突起部 1 8を有している。

ここで、特に限定するものではないが、例えば成形部 1 0の大きさは縦 2 5 mm、横 4 O mmの角型であり、成形部 1 0の面積は 1 0 0 0 mm²以上が好ましい。ただし、成形部 1 0は角型である必要はない。また、突起部 1 8 の縦、横および高さの寸法は必ずしもこの値である必要はない。

成形部 1 0および突起部 1 8は、光源部 1 1から出射される光の波長の領域で生体表面 1と接する面の反射率が実質的に 0である黒色の A B Sなどの材料で形成されている。ここでいう実質的に 0とは反射率 2 %以下とする。なお、その他の方法として、成形部 1 0に反射率が 2 %以下のコーティングもしくは塗装がされていても良い。

成形部 1 0および突起部 1 8に押さえられるために生体表面 1は変形している。ただし、ここで突起部 1 8の幅が狭いために図 4のように生体組織で一番柔らかい皮下脂肪 5の突起部 1 8直下の部分のみが突起部 1 8のない部分へ押し出されるように変形しており、生体内部では皮下脂肪 5の厚みのみが局所的に変化している。

本実施の形態における光式生体情報測定装置の光源部 1 1、受光部 1 2、演算部 1 4、表示部 1 5、通信部 1 6及び入力部 1 7は、実施の形態 1における光式生体情報測定装置と周様の構成及び機能を有する。

本実施の形態における光式生体情報測定装置によると、成形部 1 0により生体表面 1が平らになること、成形部 1 0の生体表面 1に接する面の反射率がほぼ 0であることから、実施の形態 1における光式生体情報測定装置と同様の効果が得られる。

さらに、従来例では生体内部のより深い領域の情報を得るには光源部 1 1 と受光部 1 2の距離を離さなければならなかったが、本実施例では生体表面 1付近の浅い部分を伝搬してきた光は突起部 1 8によって受光部 1 2まで伝搬するのを阻害されるために、突起部 1 8のない場合と比較して、受光部 1 2ではより生体内部の深、部位を伝搬してきた光の成分がより多く受光される。これにより、受光部 1 2で受光される光は、突起部 1 8がない場合に比ベて、より皮下脂肪 5の厚み情報を持つことになる。したがって、光源部 1 1と受光部 1 2との距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光することができる。そのため測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。すなわち、光が通過する生体内の領域が減ることで、測定精度が向上する。また実施の形態 1と同様に、光源部 1 1の波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、受光部 1 2の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生体内部ダルコ一ス濃度を測定することも可能となる。

(実施の形態 3 )

図 6は本発明の実施の形態 3における光式生体情報測定装置の構成図である。また、図 7は成形部 1 0を上面から見た図である。本実施の形態における光式生体情報測定装置には、生体表面 1を平らに成形している成形部 1 0 上に縦 5 mm、横 5 O mm、高さ 5 mmの突起部 1 8を有している。

ここで、特に限定するものではないが、例えば成形部 1 0の大きさは縦 2 5 mm, 横 4 O ramの角型であり、成形部 1 0の面積は 1 0 0 0 mm²以上が好ましい。ただし、成形部 1 0は角型である必要はない。また、突起部 1 8 の縦、横および高さの寸法は必ずしもこの値である必要はない。突起部 1 8 には光源部 1 1と受光部 1 2が配置されている。

成形部 1 0および突起部 1 8に押さえられるために生体表面は変形している。ただし、ここで突起部 1 8の幅が狭いために、図 6のように一番柔らかい皮下脂肪 5の突起部 1 8直下の部分のみが突起部 1 8のない部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪 5の厚みのみが局所的に変化している。

成形部 1 0および突起部 1 8は光源部から出射される光の波長の領域で生体表面 1と接する面の反射率が実質的に 0である黒色 A B Sなどの材料で形成されている。ここでいう実質的に 0とは反射率 2 %以下とする。なお、その他の方法として、成形部 1 0に反射率が 2 %以下のコーティングもしくは . 塗装がされていても良い。本実施の形態における光式生体情報測定装置の光源部 1 1、受光部 1 2、演算部 1 4、表示部 1 5、通信部 1 6及び入力部 1 7は、実施の形態 1における光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有する。

さらに、突起部 1 8に光源部 1 1と受光部が存在するために、実際に光が伝搬する皮下脂肪 5の厚みは実際の厚みと比較して突起部 1 8の高さ分だけ薄くなる。測定する皮下脂肪 5の厚みが厚くなるほど、光源部 1 1と受光部 1 2との距離を離さなければならないので、逆に皮下脂肪 5の厚みが薄くなることで光源部 1 1と受光部 1 2の距離を近づけることができる。そして、測定された皮下脂肪厚みに突起部 1 8の高さ分だけの厚みを足すことで本来の皮下脂肪厚みが算出できる。つまり、突起部 1 8がない場合と比較して、光源部 1 1と受光部 1 2との距離を近づけることができる。そのため測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。

また実施の形態 1と同様に、光源部 1 1の波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、受光部 1 2の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生体内部ダルコ一ス濃度を測定することも可能となる。

(実施の形態 4 )

図 8は本発明の実施の形態 4における光式生体情報測定装置の構成図である。また、図 9は成形部 1 0を上面から見た図である。本実施の形態における光式生体情報測定装置には、生体表面 1を平らに成形している成形部 1 0 に、縦 5 mm、横 5 mm、高さ 5 mmの突起部 1 8と受光部 1 2を有している。

ここで、特に限定するものではないが、例えば成形部 1 0の大きさは縦 2 5 mm, 横 4 0 mmの角型であり、成形部 1 0の面積は 1 0 0 0 mm²以上が好ましい。ただし、成形部 1 0は角型である必要はない。また、突起部 1 8 の縦、横おょぴ高さの寸法は必ずしもこの値である必要はなレ、。突起部 1. 8 上には光源部 1 1が配置されている。

成形部 1 0および突起部 1 8に押さえられるために生体表面 1は変形している。ただし、ここで突起部 1 8の幅が狭いために図 8のように皮下脂肪 5 の突起部 1 8直下の部分のみが突起部 1 8のない部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪 5の厚みのみが局所的に変化している。

成形部 1 0および突起部 1 8は光源部から出射される光の波長の領域で生体表面 1と接する面の反射率が実質的に 0である黒色 A B Sなどの材料で形成されている。ここでいう実質的に 0とは反射率 2 %以下とする。なお、その他の方法として、成形部 1 0に反射率が 2 %以下のコーティングもしくは塗装がされていても良い。

本実施の形態における光式生体情報測定装置の光源部 1 1、受光部 1 2、演算部 1 4、表示部 1 5、通信部 1 6及び入力部 1 7は、実施の形態 1における光式生体情報測定装置と同様の構成及び機能を有する。

さらに、突起部 1 8に光源部 1 1が存在するために実際に光が伝搬する生体内部の領域は突起部 1 8の高さだけ深くなる。したがって、突起部 1 8のない場合と比較して、受光部 1 2ではより生体内部の深い部位を伝搬してきた光の成分がより多く受光される。これにより、受光部 1 2で受光される光は、突起部 1 8がない場合に比べて、より皮下脂肪 5の厚み情報を持つことになる。したがって、光源部 1 1と受光部 1 2の距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光することができるため、測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。

(実施の形態 5 )

図 1 0は本発明の実施の形態 5における光式生体情報測定装置の構成図である。また、図 1 1は成形部 1 0を上面から見た図である。ここで、特に限定するものではないが、例えば成形部 1 0の大きさは縦 2 5 mm、横 4 0 m _mの角型であり、成形部 1 0の面積は 1 0 0 O mm²以上が好ましい。ただし、成形部 1 0は角型である必要はない。さらに、生体表面 1を平らに成形している成形部 1 0には縦 5 mm、横 5 mm、高さ 5 mmの突起部 1 8と光源部 1 1を有している。なお、突起部 1 8の縦、横おょぴ高さの寸法は必ずしもこの値である必要はない。また、突起部 1 8上には受光部 1 2が配置されている。

成形部 1 0および突起部 1 8に押さえられるために生体表面は変形している。ただし、ここで突起部 1 8の幅が狭いために図 1 0のように一番柔らかい皮下脂肪 5の突起部 1 8直下の部分のみが突起部 1 8のない部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪 5の厚みのみが局所的に変化している。

さらに、突起部 1 8に受光部 1 2が存在するために実際に光が伝搬する生体内部の領域は突起部 1 8の高さだけ深くなる。したがって、突起部 1 8のない場合と比較して、受光部 1 2ではより生体内部の深い部位を伝搬してきた光の成分がより多く受光される。これにより、受光部 1 2で受光される光は、突起部 1 8がない場合に比べて、より皮下脂肪 5の厚み情報を持つことになる。よって、光源部 1 1と受光部 1 2の距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光することができるため、測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。

(実施の形態 6 )

図 1 2は本発明の実施の形態 5における光式生体情報測定装置の成形部 1 0の斜視図である。

成形部 1 0は実質的に平らであり、そのほぼ中央に突起部 1 8が配置されている。成形部 1 0は直径 6 O mmの円形状をしている。突起部 1 8の大きさは縦 5 mni、横 5 0 mm、高さ 5 mmである。ここで、成形部 1 0は必ずしも円形状である必要はなく、面積は 1 0 0 O mm²以上が好ましい。また、突起部 1 8の縦、横および高さの寸法は必ずしもこの値である必要はない。突起部 1 8を除く成形部 1 0上であって突起部 1 8の中心からの距離が 1 5 mmの位置（第 1の所定位置）に第 1の光源部 1 9が配置され、突起部 1 8の片端であって突起部 1 8の中心から 1 5 mmの位置（第 2の所定位置）に第 2の光源部 2 0が配置されている。第 1の光源部 1 9とは反対側に、突起部 1 8の中心からの距離が 1 5 mmの位置（第 3の所定位置）に第 1の受光部 2 1が配置され、突起部 1 8上の第 2の光源とは反対側で突起部 1 8の中心からの距離が 1 5 mmの位置（第 4の所定位置）に第 2の受光部 2 2が配置され、突起部 1 8の中心（第 5の所定位置）に第 3の受光部 2 3が配置されている。ここで、それぞれの光源部、受光部の位置は必ずしもこの値である必要はない。

また、図 1 3及び図 1 4に本実施の形態における光式生体情報測定装置の構成図を示す。図 1 3は成形部 1 0を生体表面 1に押し当てた場合における A- aでの断面図であり、同様に図 1 4は成形部 1 0を生体表面 1に押し当てた場合における B—bでの断面図である。

成形部 1 0および突起部 1 8に押さえられるために生体表面 1は変形している。ただし、ここで突起部 1 8の幅が狭いために図 1 3およぴ図 1 4のように皮下脂肪 5の突起部 1 8直下の部分のみが突起部 1 8のない部分へ押し出されるように変形し、皮下脂肪 5の厚みのみが局所的に変化している。成形部 1 0および突起部 1 8は第 1の光源部 1 9および第 2の光源部 2 0 から出射される光の波長の領域で生体表面 1と接する面の反射率が実質的に 0である黒色 A B Sなどの材料で形成されている。ここでいう実質的に 0とは反射率 2 %以下とする。なお、その他の方法として、成形部 1 0に反射率が 2 %以下のコーティングもしくは塗装がされていても良い。

第 1の光源部 1 9および第 2の光源部 2 0には L E D光源、レーザ光源または電球などの光源が組み込まれている。第 1の光源部 1 9および第 2の光源部 2 0より出力される光の中心波長は 5 0 0 n mから 1 0 0 0 n mもしくは 1 0 0 0 n mから 2 0 0 0 n mである。また、第 1の光源、部 1 9および第 2の光源部 2 0は生体表面 1から離して配置し生体表面 1までを光ファイバ一などで導光する構成でもよい。

第 1の受光部 2 1、第 2の受光部 2 2およぴ第 3の受光部 2 3はホトダイオード、アバランシヱホトダイオード、 C d Sセルなどの受光センサを備える。また、各受光部は生体表面 1から受光センサまでを光ファイバなどで導光する構成でもよい。

演算部 1 4は、第 1の受光部 2 1、第 2の受光部 2 2および第 3の受光部 2 3で受光する光の受光量に応じて皮下脂肪厚みを算出し、表示部 1 5は、演算部 1 4で求められた生体情報である皮下脂肪厚みなどを表示する。また、通信部 1 6は、演算部 1 4で求めた生体情報である皮下脂肪厚みの情報や、測定開始などの制御データを外部の機器と通信する。また、入力部 1 7により、被験者の測定部位、性別、年齢、身長、体重などの測定条件の入力や測定開始などの制御を行うことができる

本実施の形態による光式生体情報測定装置の動作を以下に説明する。

図 1 3において、第 1の光源部 1 9から出射された光は生体内部の皮膚 4 、皮下脂肪 5、筋肉 6を散乱、吸収されながら伝播する。生体内部を伝搬した光のうち第 3の受光部 2 3で受光された光 2 4の受光量を用いて測定することにより、実施の形態 5と同様の効果が得られる。また、生体内部を伝搬した光のうち第 1の受光部 2 1で受光された光 2 5の受光量を用いることにより、実施の形態 2と同様に、第 1の光源部 1 9と第 1の受光部 2 1の距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光することができるため測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。さらに、突起部 1 8に設けた第 3の受光部 2 3で受光された光を用いて、従来例と同様に補正を行うことにより、精度の高い測定が可能となる。図 1 4において、第 2の光源部 2 0から出射された光は生体内部の皮膚 4 、皮下脂肪 5および筋肉 6を散乱または吸収されながら伝搬する。生体内部を伝搬した光のうち第 3の受光部 2 3で受光された光 2 6およぴ第 2の受光部 2 2で受光された光 2 7の受光量は、実施の形態 3と同様に、第 2の光源部 2 0と第 3の受光部 2 3及び第 2の受光部 2 2との距離を離すことなく生体内部のより深い部位を伝搬してきた光のみを受光することができるため、測定光学系を小型化することができる。さらに測定対象の生体の領域が減ることで局所的な組織厚みのばらつきの影響が軽減でき測定精度が向上する。さらに、突起部 1 8に設けた第 3の受光部 2 3で受光された光を用いて、従来例と同様に補正を行うことにより、精度の高い測定が可能となる。

また、これら 2つの測定を同時に行い得られる皮下脂肪厚みを演算部 1 4 で平均化することで、より精度の高い測定が可能となる。

また実施の形態 1と同様に、第 1の光源部 1 9およぴ第 2の光源部 2 0の波長を、対象とする物質の吸収帯域に選択することや、第 1の受光部 2 1、第 2の受光部 2 2および第 3の受光部 2 3の受光特性を、対象とする物質の吸収帯域に選択することで、受光量によって生体内部酸素濃度や生体内部グルコース濃度を測定することも可能となる。

本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、生体表面に圧力を加えて所定の形状に成形する工程 Aと、前記圧力を計測する工程 Bと、前記生体に光を照射する工程 Cと、前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した光を受光する工程 Dと、前記工程 Dにおいて受光した受光量及び前記工程 Bにおいて計測した圧力に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する工程 Eとを含むことを特徴とする。このようにすると、生体表面に加わる圧力による皮下脂肪厚の変化及び皮下脂肪内部の血液量の変化に基づく影響を除くことにより、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。また、本発明の他の実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、生体表面に圧力を加えて所定の形状に成形する工程 Aと、前記圧力が規定値に達したことを検出する工程 Bと、前記生体に光を照射する工程 Cと、前記工程 Bにおいて前記圧力が前記規定値達したことを検出したときに、前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した光を受光する工程 Dと、前記工程 Dにおいて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する工程 E とを含むことを特徴とする。生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定した状態で測定を行うことができるため、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

ここで、工程 Bにおける規定値が 1 k g重以上であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。

また、工程 Cにおいて照射する光の中心波長が 5 0 0 n m〜l 0 0 0 n m の波長であれば、皮膚、皮下脂肪、筋肉の各組織間で、吸収及び散乱特性の差が大きいため好ましい。

本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置は、生体を照明する光源部と、前記光源部から前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した光を受光する受光部と、前記生体表面を所定の形状に成形する成形部と、前記成形部が前記生体表面に加える圧力を計測する圧力計測部と、前記受光部において受光した受光量及び前記圧力計測部において計測した圧力に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部とを有することを特徴とする。このようにすると、生体表面に加わる圧力による皮下脂肪厚の変化及び皮下脂肪内部の血液量の変化に基づく影響を除くことにより、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

また、本発明の他の実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置は、生体を照明する光源部と、前記光源部から前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した光を受光する受光部と、前記生体表面を所定の形状に成形する成形部と、前記成形部が前記生体表面に加える圧力が規定値に達したことを検出する圧力検出部と、前記圧力が前記規定値に達したことを前記圧力検出部が検出したときの、前記受光部において受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部とを有することを特徴とする。このようにすると、皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とし、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定した状態で測定を行うことができるため、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。ここで、成形部の生体表面と接する面が略平面形状であると、測定対象部分である生体表面に均一に圧力が加わるので好ましい。

また、成形部の生体表面と接する面に突起部を備え、前記突起部に光源部及び受光部を設けることが好ましい。

また、光源部に複数の光源を設けることが好ましい。また、受光部に複数の受光素子を設けてもよい。

また、光源ー受光素子間の距離が 1 5 mm〜3 0 mmである第 1の距離となるように設けられた光源及ぴ受光素子、並びに 3 5 mn！〜 8 0 mmである第 2の距離となるように設けられた光源及び受光素子を有し、光源との距離が前記第 1の距離である受光素子における受光量を Y 1、光源との距離が前記第 2の距離である受光素子における受光量を Υ 2としたとき、演算部において Υ 2 /Υ 1を用いて生体の皮下脂肪厚を算出することが好ましい。このようにすると、皮膚及ぴ皮下の血流の影響を除くことができるので、皮下脂肪厚をより再現性良く高精度に測定することができる。

以下、図面を用いて、本発明の光式皮下脂肪厚測定方法及びそれに用いる装置について詳細に説明する。

(実施の形態 7 )

図 1 5は本発明の実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図であり、図 1 6は同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部 1 1 0を生体表面 1 0 1と接する側から見た上面図である。

皮膚 1 0 5、皮下脂肪 1 0 6、筋肉 1 0 7の 3層からなる生体表面 1 0 1 上に、生体表面 1 0 1を略平面形状に成形する成形部 1 1 0が設けられている。成形部 1 1 0は直径 6 O mmの円盤形状をしており、黒色 A B Sでできている。なお、成形部 1 1 0の材質は光源からの光に対して低反射率のものであればよい。成形部 1 1 0は角を丸くすることで生体表面に鋭角な部分があたらない構造としている。なお、ここで成形部 1 1 0は楕円または縦 4 0 mm, 横 6 O mm程度の大きさを有する平板の角を面取りした形状としてもよい。

成形部 1 1 0内に光源 1 1 1からなる光源部と受光部 1 1 2とが設けられている。受光部 1 1 2は計測用受光素子 1 1 3と補正用受光素子 1 1 4からなる。計測用受光素子 1 1 3と光源 1 1 1との距離は 4 5 mmであり、補正用受光素子 1 1 4と光源 1 1 1との距離は 2 2 . 5 mmである。光源 1 1 1 から出射する光の出射口は直径 φ 1 . 5 mmであり、計測用受光素子 1 1 3 及ぴ補正用受光素子 1 1 4の光の入射口は φ 1 . 5 mmである。なお、計測用受光素子 1 1 3と光源 1 1 1との距離は 3 5 mn！〜 8 0 mm (第 2の距離 ) の間であることが好ましく、補正用受光素子 1 1 4と光源 1 1 1との距離

(第 1の距離）は 1 5 mm〜 3 0 mmであることが好ましい。光源 1 1 1力 S 点灯したときに、補正用受光素子 1 1 4において補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) が受光され、計測用受光素子 1 1 3において計測用受光量

(第 2の距離での受光量 Y 2 ) が受光される。

ここで、光源 1 1 1は光源素子として中心波長が 7 8 5 n mのレーザーダィオードを用いている。なお、光源素子は中心波長が 5 0 0 n m〜 1 0 0 0 n mの、レーザーダイォードまたは L E Dなどの光源素子であることが好ましい。さらに光源素子から光ファイバ一などの導光部品を用いて生体表面まで光を導光する構成とすると、光源素子で発生した熱が生体表面に伝わらないので好ましい。

受光部 1 1 2は受光素子としてフォトダイオードを用いている。なお、受光素子は C d Sなどの光電変換素子でもよい。また、生体表面から受光素子までを光ファイバ一などの導光部品を用いて光を導光する構成としても良い。成形部 1 1 0には、生体表面 1 0 1に加える圧力を計測する圧力計測部 1 1 5が接続されている。

演算部 1 2 0では、受光部 1 1 2で得られた受光量と圧力計測部 1 1 5で得られた圧力に基づき、皮下脂肪 1 0 6の厚みを算出する。算出された皮下脂肪 1 0 6の厚みは表示部 1 2 1に表示され、通信部 1 2 2を通して他の機器にデータとして送られる。また、入力部 1 23から直接、または通信部 122を通して他の機器から、身長、体重、年齢、性別、測定部位などのデータを入力することにより、皮下脂肪 6の厚みと相関性のある体脂肪率を演算部 1 20で計算し、表示部 121に表示したり通信部 122によって他の機器へデータを転送したりすることもできる。

次に計測の手順について説明する。第 1の動作として、光源 1 1 1が点灯していない状態で、成形部 1 10を生体表面 101に押し当てる。

第 2の動作として、受光部 1 12での受光量が 100 pW以下であり、圧力計測部 1 1 5での計測値が押し当てる力で 0. 1 k g重以上（成形部 1 1 0が直径 6 Ommの円盤形状であるので圧力に換算すると、 0. 35 k P a 以上）である場合、受光部 1 1 2全体が生体表面と接しており、成形部 1 1 0が生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部 12 2または入力部 1 23から計測開始の信号が入力されると光源 1 1 1が点灯する。

第 3の動作として、補正用受光素子 1 14に到達した光 1 18を計測することにより補正用受光量（Y1) が得られ、計測用受光素子 11 3に到達した光 1 1 9を計測することにより計測用受光量（Y2) が得られる。

次に、演算部 120での皮下脂肪 106の厚みの算出方法について説明する。図 1 9に、押し当てる力 0. 5 k g重（成形部 1 10が直径 6 Ommの円盤形状であるので圧力に換算すると 1. 75 kP a) 及び 2. 5 k g重（成形部 1 10が直径 6 Ommの円盤形状であるので圧力に換算すると 8. 7 5 k P a) での計測用受光量と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示す。図 1 9において、黒丸が 1. 75 k P aでの計測用受光量と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示し、白丸が 8 . 7 5 k P aでの計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を示している。また、実線が圧力 1 . 7 5 k P aの場合の 1次回帰直線で、点線が圧力 8 . 7 5 k P aの場合の 1次回帰直線である。ここで、図 1 9における皮下脂肪厚みとは、成形部 1 1 0で押し当てられた結果押しつぶされている場合の皮下脂肪厚みを表している。なお、皮下脂肪厚みは、成形部 1 1 0で押し当てられた結果押しつぶされている場合の皮下脂肪厚みを表すものに限らない。皮下脂肪厚みが成形部 1 1 0で押し当てられていない状態すなわち自然状態の皮下脂肪厚みを表すものであっても構わない。すなわち、受光量と自然状態での皮下脂肪厚みとの関係を予め求めておけば、受光量から自然状態での皮下脂肪厚みを求めることが出来るようになる。さらに、実施の形態 7以外の他の実施の形態でも、皮下脂肪厚みとは、成形部で押し当てられた結果押しつぶされている場合の皮下脂肪厚みを表すものであるが、実施の形態 7と同様に、自然状態での皮下脂肪厚みと受光量との関係を予め求めておくことにより、皮下脂肪厚みとして自然状態での皮下脂肪厚みを表すことも出来る。従って、実施の形態 7及び実施の形態 7以外の他の実施の形態で皮下脂肪厚みとは、成形部で押し当てられた結果押しつぶされている場合の皮下脂肪厚みを表すが、これに限らず、自然状態での皮下脂肪厚みを表すものであっても構わない。

図からわかるように、生体表面に加わる圧力の違いによって、計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を示す直線は変化している。したがって、生体表面に加わる圧力が異なる複数の場合について、計測用受光量と皮下脂肪厚との相関を示す複数の 1次回帰直線をあらかじめ求めておき、複数の 1次回帰直線の中から圧力計測部 1 1 5での計測した圧力の値に応じた 1次回帰直線を選択し、選択された 1次回帰直線と測定された計測用受光量とを用いることにより、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる _c しかしながら、計測用受光量には皮膚 105の散乱及ぴ吸収のばらつきの影響が誤差要因として含まれている。この皮膚 105の影響を補正するために、補正用受光量を用いる。

計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2) を補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y1) で割ったパラメータ Y2ZY1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を図 20に示す。図 20において、黒丸が 1. 75 ？ 3での 2/ Y 1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示し、白丸が 8. 751^?&での¥ 2ZY1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示している。また、実線が圧力 1. 75 k P aの場合の 1次回帰直線で、点線が圧力 8. 75 k P aの場合の 1次回帰直線である。

図 19と比較して、明らかにばらつきは収まり、補正用受光量による捕正の効果のあることがわかる。また、図 19と同様に、圧力の違いによって Y 2/Y1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示す直線は変化する。そこで計測用受光量のみを用いる場合と同様に、生体表面に加わる圧力が異なる複数の場合について、 Y2ZY1と皮下脂肪厚との相関を示す複数の 1次回帰直線をあらかじめ求めておき、複数の 1次回帰直線の中から圧力計測部 115 での計測した圧力の値に応じた 1次回帰直線を選択し、選択された 1次回帰直線と Y2ZY1とを用いることにより、皮膚 105の影響及び生体表面に加わる圧力の影響を補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。

ここで、光源部を 1つの光源 111、受光部 112を計測用受光素子 11 3と補正用受光素子 1 1 4からなる構成としたが、図 1 7の構成図及ぴ図 1 8の成形部 1 1 0の上面図に示すように、受光部 1 1 2を 1つの受光素子、光源部 1 1 1を計測用光源素子 1 1 6と補正用光源素子 1 1 7からなる構成としてもよい。この場合、補正用光源素子 1 1 7が点灯し計測用光源素子 1 1 6が消灯しているときに、受光部 1 1 2において受光される光（補正用光源素子からの光） 1 1 8の受光量が補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) となり、補正用光源素子 1 1 7が消灯し計測用光源素子 1 1 6が点灯しているときに、受光部 1 1 2において受光される光（計測用光源素子からの光） 1 1 9の受光量が計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) となる。

(実施の形態 8 )

図 2 1は本発明の実施の形態 8における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図である。図 1 7に示した実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置と異なる点は、圧力計測部に代えて、成形部 1 1 0が生体表面 1 0 1に加える圧力がある規定値以上に達したことを検出する圧力検出部 1 2 4が成形部 1 1 0につながっている点である。その他の構成については実施の形態 7における光式皮下脂肪厚測定装置と同じであるため説明を省略する。

成形部 1 1 0を生体表面に押し当てた状態で、成形部 1 1 0に加える圧力を増加させると、圧力が増加するにしたがって皮下脂肪 1 0 6は圧縮されて薄くなるが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体衾面 1 0 1に加えることにより、皮下脂肪 1 0 6の厚みが安定した状態で測定を行うことができる。また、皮下脂肪 1 0 6が圧縮されて薄くなることで、皮下脂肪 1 0 6内部の血液量のばらつきによる個体差も減少する。押し当てる力の規定値が 2 k g重以上（成形部 1 1 0が直径 6 O mmの円盤形状であるので圧力に換算すると、 7 k P a以上）であれば皮下脂肪 1 0 6の厚みが安定するので好ましい。本実施の形態では、圧力の規定値を 8 . 7 5 k P aとした。

次に計測の手順について説明する。第 1の動作として、光源 1 1 1が点灯していない状態で、成形部 1 1 0を生体表面 1 0 1に押し当てる。

第 2の動作として、受光部 1 1 2での受光量が 1 0 0 p W以下であり、圧力検出部 1 2 4において 8 . 7 5 k P a以上の圧力が検出された場合、受光部 1 1 2全体が生体表面と接しており、成形部 1 1 0が十分な圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部 1 2 2または入力部 1 2 3から計測開始の信号が入力されると補正用光源素子 1 1 7が点灯する。

第 3の動作として、補正用光源素子 1 1 7から生体内部を伝播して受光部 1 1 2に到達した光 1 1 8の受光量、すなわち補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) を計測する。

次に、第 4の動作として、補正用光源素子 1 1 7が消灯し、計測用光源素子 1 1 6が点灯している状態で、計測用光源素子 1 1 6から生体内部を伝播して受光部 1 1 2に到達した光 1 1 9の受光量、すなわち計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) を計測する。

次に演算部 1 2 0での皮下脂肪 1 0 6の厚みの算出方法について説明する。図 2 2に、計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みの関係を示す。図 2 2において、白丸が計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を示しており、点線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と計測された計測用受光量とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮下脂肪 106の厚みが安定した状態で測定を行うので、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

さらに、皮膚 105の影響の補正について説明する。計測用受光量（第 2 の距離での受光量 Y 2) を補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1) で割つたパラメータ Y2/Y1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を図 23に示す。図 23において、白丸が Y2/Y 1と皮下脂肪 106の厚みとの関係を示しており、点線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と算出されたパラメータ Y2/Y1とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮膚 105の影響も補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。

(実施の形態 9)

図 24は本発明の実施の形態 9における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図であり、図 25は同光式皮下脂肪厚測定装置の成形部 1 10を生体表面 10 1と接する側から見た上面図である。実施の形態 7または 8と構成が同じ部分については説明を省略する。成形部 1 1 0の略中心部分に幅 5mm、長さ 52. 5mm、高さ 5 mmの突起部 1 25が配置され、その突起部 125に光源 1 1 1と受光部 1 1 2とが配置されている。

なお、突起部 125及び成形部 1 10の形状は、図 26 (a) の上面図及ぴ図 26 (b) の側面図に示すように突起部 1 25の角が鋭角にならないようすると、生体に与える痛みをなくすことができるので好ましい。すなわち、 12126 (a) 及び図 26 (b) では、突起部 125の角が鋭角にならないようにテーパが付けられている。また、図 27 (a) の上面図及び図 27 ( b ) の側面図に示すように突起部 1 2 5を成形部 1 1 0上全体に曲面を有するように設けても良い。

成形部 1 1 0の突起部 1 2 5が設けられた面を生体表面 1 0 1に押し当てることにより、成形部 1 1 0と突起部 1 2 5とで生体表面 1 0 1を安定して局所的に押しつぶして、突起部 1 2 5直下の皮下脂肪 1 0 6内部の血液量を減少させる。成形部 1, 1 0のみで押しつぶす場合よりも、押しつぶされる面積が狭いので、突起部 1 2 5直下の皮下脂肪 1 0 6内部の血液量はより少なくなり、血液量によるばらつきの個体差はさらに減少する。

また、受光部 1 1 2において受光される光のうち、生体内部の突起部 1 2 5直下以外の領域を伝播してきた光の成分は、突起部 1 2 5直下の領域に比ベて血液量が多い領域を伝播するために、突起部 1 2 5直下を伝播してきた光の成分と比較して減衰する。したがって、計測される受光量の内、突起部 1 2 5直下の皮下脂肪 1 0 6を伝播してきた光の成分の占める割合が増加するため、より局所的な皮下脂肪厚測定が可能となる。

第 2の動作として、受光部 1 1 2での受光量が 1 0 0 p W以下であり、圧力検出部 1 2 4において 8 . 7 5 k P a以上の圧力が検出された場合、受光部 1 1 2全体が生体表面と接しており、成形部 1 1 0が十分な圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部 1 2 2または入力部 1 2 3から計測開始の信号が入力されると光源 1 1 1が点灯する。

第 3の動作として、補正用受光素子 1 1 4に到達した光 1 1 8を計測することにより補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) が得られ、計測用受光素子 1 1 3に到達した光 1 1 9を計測することにより計測用受光量（第 2 の距離での受光量 Y 2 ) が得られる。

次に演算部 1 2 0での皮下脂肪 1 0 6の厚みの算出方法について説明する c 図 2 8に、計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みの関係を示す。図 2 8において、白丸が計測用受光量と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を示しており、点線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と計測された計測用受光量とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる c この測定方法によれば、皮下脂肪 1 0 6の厚みが安定した状態で測定を行うので、'皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

さらに、皮膚 1 0 5の影響の補正について説明する。計測用受光量（第 2 の距離での受光量 Y 2 ) を補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) で割つたパラメータ Y 2 /Y 1と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を図 2 9に示す c 図 2 9において、白丸が Y 2 ZY 1と皮下脂肪 1 0 6の厚みとの関係を示しており、点線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と算出されたパラメータ Y 2 ZY 1とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮膚 1 0 5の影響も補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。

本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、

生体表面に圧力を加える第 1の工程と、

前記圧力が所定の値に達したことを検出する第 2の工程と、

前記生体に光を照射する第 3の工程と、

前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する第 4 の工程とを備え、

前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第 4の工程にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第 5の工程をさらに備えることを特徴とする。

生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記第 4の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

ここで、第 5の工程における規定時間は 2 0 O m s以上が好ましい。本発明における一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定方法は、生体表面に圧力を加える第 1の工程と、

前記生体に光を照射する第 3の工程と、

前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記第 4の工程にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まつたときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する第 5の工程をさらに備えることを特 ί敷とする。

生体表面に加える圧力が増加するにしたがつて皮下脂肪の厚みは減少する力その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記第 4の工程の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

ここで、受光量の変動はプラスマイナス 1 0パーセント以下であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。

ここで、第 2の工程における規定値が 7 k P a以上であれば、皮下脂肪厚が安定するので好ましい。

また、第 3の工程において照射する光の中心波長が 5 0 0 n m〜l 0 0 0 n mの波長であれば、皮膚、筋肉、脂肪の各組織で吸収および散乱特性に差があるので好ましい。

本発明の一実施の形態の光式皮下脂肪厚測定装置は、

生体表面に圧力を加える加圧部と、

前記圧力が所定の値に達したことを検出する圧力検出部と、

前記生体に光を照射する光源部と、

前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記受光部にて受光した受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。

生体表面に加える圧力が増加するにしたがって皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていなレ、部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、規定値以上の圧力を加えてから規定時間おいた時の前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

また、本発明の一実施の形態における光式皮下脂肪厚測定装置は、生体表面に圧力を加える加圧部と、

前記生体に光を照射する光源部と、

前記生体内部を伝播して前記生体表面より出射した前記光を受光する受光部とを備え、

前記圧力が前記所定の値に達したことを検出したとき前記受光部にて受光した受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの受光量に基づき前記生体の皮下脂肪厚を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする。

生体表面に加える圧力が増加するにしたがつて皮下脂肪の厚みは減少するが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面に加えることにより、皮下脂肪厚が安定する。また、圧力を加えた直後では圧力を加えた部位の血液が圧力を加えていない部位に移動するまでに血管内などを流れる抵抗があり皮下脂肪などの変形が過渡状態にある。そのため、受光量が規定値内に安定するまで待ってのちに前記受光部の受光量から皮下脂肪厚を算出することにより、皮下脂肪厚が安定し、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。ここで、加圧部の生体表面と接する面が略平面形状であると、測定対象部分である生体表面に均一に圧力が加わるので好ましい。

また、光源一受光素子間の距離が 1 5 mm〜3 O mmである第 1の距離となるように設けられた光源及び受光素子、並びに 3 5 mn！〜 8 0 mmである第 2の距離となるように設けられた光源及び受光素子を有し、前記第 1の距離を有する受光素子における受光量を Y 1、前記第 2の距離を有する受光素子における受光量を Y 2としたとき、演算部において Y 2と Y 1の比を用いて生体の皮下脂肪厚を算出することが好ましい。このようにすると、皮膚の色などの影響も除くことができるので、皮下脂肪厚をより再現性良く高精度に測定することができる。

(実施の形態 1 0 )

図 3 0は本発明の実施の形態 1 0における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図であり、図 3 1は同光式皮下脂肪厚測定装置の加圧部である成形部 2 1 0 を生体表面 2 0 1と接する側から見た上面図である。

皮膚 2 0 5、皮下脂肪 2 0 6、筋肉 2 0 7の 3層からなる生体表面 2 0 1 上に、生体表面 2 0 1を略平面形状に成形する成形部 2 1 0が設けられている。成形部 2 1 0は直径 6 O mmの円盤形状をしており、黒色 A B Sでできている。なお、成形部 2 1 0の材質は光源部 2 1 1からの光に対して低反射率のものであればよい。成形部 2 1 0は角を丸くすることで生体表面に鋭角な部分があたらない構造としている。なお、ここで成形部 2 1 0は楕円または縦 4 O mm、横 6 0 mm程度の大きさを有する平板の角を面取りした形状としてもよレ、。

成形部 2 1 0内に光源部 2 1 1と受光部 2 1 2とが設けられている。受光部 2 1 2は計測用受光素子 2 1 3 (第 2の受光素子）と補正用受光素子 2 1 4 (第 1受光素子）からなる。計測用受光素子 2 1 3と光源部 2 1 1との距離は 4 5 mmであり、補正用受光素子 2 1 4と光源部 2 1 1との距離は 2 2 . 5 mmである。光源部 2 1 1から出射する光の出射口は直径 φ 1 . 5 mmであり、計測用受光素子 2 1 3及び補正用受光素子 2 1 4の光の入射口は φ 1 . 5 mmである。なお、計測用受光素子 2 1 3と光源部 2 1 1との距離は 3 5 mm〜8 0 mm (第 2の距離）の間であることが好ましく、補正用受光素子 2 1 4と光源咅 1 1との距離（第 1の距離）は 1 5 mm〜3 O mmであることが好ましい。光源部 2 1 1が点灯したときに、補正用受光素子 2 1 4において補正用受光量（Y 1 ) が受光され、計測用受光素子 2 1 3において計測用受光量（Y 2 ) が受光される。

ここで、光源部を 1つの光源 2 1 1、受光部 2 1 2を計測用受光素子 2 1 3と補正用受光秦子 2 1 4からなる構成としたが、これに限らず、図 3 2の構成図及ぴ図 3 3の成形部 2 1 0 aに示すようにしてもよい。すなわち、図

3 2の構成図及ぴ図 3 3の成形部 2 1 0 aの上面図に示すように、受光部 2

1 2 aを 1つの受光素子、光源部 2 1 1 aを計測用光源素子 2 1 6と補正用光源素子 2 1 7からなる構成としてもよい。この場合、補正用光源素子 2 1

7が点灯し計測用光源素子 2 1 6が消灯しているときに、受光部 2 1 2 aにおいて受光される光 2 1 8の受光量が補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) となり、補正用光源素子 2 1 7が消灯し計測用光源素子 2 1 6が点灯しているときに、受光部 2 1 2において受光される光 2 1 9の受光量が計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) となる。

ここで、光源部 2 1 1は光源素子として中心波長が 7 8 5 n mのレーザーダイオードを用いている。なお、光源素子は中心波長が 5 0 0 n m〜l 0 0

0 n mの、レーザーダイオードまたは L E Dなどの光源素子であることが好ましい。さらに光源素子から光ファイバ一などの導光部品を用いて生体表面まで光を導光する構成とすると、光源素子で発生した熱が生体表面に伝わらないので好ましい。なお、図 3 2及び図 3 3で説明した光源部 2 1 1 aについても上記と同様のことが言える。

受光部 2 1 2は受光素子としてフォトダイオードを用いている。なお、受光素子は C d Sなどの光電変換素子でもよい。また、生体表面から受光素子までを光ファイバ一などの導光部品を用いて光を導光する構成としても良い。なお、図 3 2及び図 3 3で説明した受光部 2 1 2 aについても上記と同様のことが言える。

図 3 0において、成形部 2 1 0が生体表面 2 0 1に加える圧力がある規定値に達したことを検出する圧力検出部 2 1 5が成形部 2 1 0につながっている。成形部 2 1 0を生体表面に押し当てた状態で、成形部 2 1 0に加える圧力を増加させると、圧力が増加するにしたがって皮下脂肪 2 0 6は圧縮されて薄くなるが、その厚みはある値で収束する。皮下脂肪厚が収束するときの圧力を規定値とすると、規定値以上の圧力を生体表面 2 0 1に加えることにより、皮下脂肪 2 0 6の厚みが安定した状態で測定を行うことができる。皮下脂肪 2 0 6が圧縮されて薄くなることで、皮下脂肪 2 0 6内部の血液量のばらつきによる個体差も減少する。

図 3 4は異なる 3つの生体に対して成形部 2 1 0と同様の形状の板を押し当てた場合の押し当て力と皮下脂肪厚みの関係を示している。図 3 4より押し当てる力の規定値が 2 k g以上であれば皮下脂肪 2 0 6の厚みが安定するので好ましいといえる。ここで、成形部 2 1 0の面積は 2 8 . 2 6 c m²であるので、本実施の形態では、圧力の規定値を 7 k P aとした。

従って、規定値以上の圧力を生体表面 2 0 1に加えさえすれば、多少の圧力の変動があつたとしても、皮下脂肪 2 0 6の厚みは安定した状態にある。 . 従って、成形部 2 1 0を生体表面 2 0 1に押し当てるための特別な装置を用いなくても、成形部 2 1 0を人体の手などで生体表面に規定値以上の圧力で押し当てるだけで、簡単でかつ精度良く皮下脂肪厚を計測することが出来る。演算部 2 2 0では、圧力検出部 2 1 5で規定値以上の圧力が検出された時刻から規定時間後の受光部 2 1 2で得られた受光量に基づき、皮下脂肪 2 0 6の厚みを算出する。これは圧力が規定値に達した瞬間では生体組織内の血液は血管内などの抵抗があり、血液などが移動過程にあり皮下脂肪厚みが変動している途中であるため受光量は安定しないためで、その変動が収まる規定時間後の受光量から皮下脂肪厚みを算出している。ここで、規定時間は 2 0 O m s以上としている。演算部 2 2 0で算出された皮下脂肪 2 0 6の厚みは表示部 2 2 1に表示され、通信部 2 2 2を通して他の機器にデータとして送られる。

また、入力部 2 2 3から直接、または通信部 2 2 2を通して他の機器から、身長、体重、年齢、性別、測定部位などのデータを入力することにより、皮下脂肪 2 0 6の厚みと相関性のある体脂肪率を演算部 2 2 0で計算し、表示部 2 2 1に表示したり通信部 2 2 2によって他の機器へデータを転送したりすることもできる。

次に計測の手順について説明する。第 1の動作として、光源 2 1 1が点灯していない状態で、成形部 2 1 0を生体表面 2 0 1に押し当てる。

第 2の動作として、受光部 2 1 2での受光量が 1 0 0 p W以下であり、圧力計測部 2 1 5での計測値が 7 k P a以上である場合、受光部 2 1 2全体が生体表面と接しており、成形部 2 1 0が規定値以上の圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部 2 2 2または入力部 2 2 3から計測開始の信号が入力されると光源 2 1 1が点灯する。

第 3の動作として、 2 0 0 m s後、補正用受光素子 2 1 4に到達した光を計測することにより補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) が得られ、計測用受光素子 2 1 3に到達した光を計測することにより計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) が得られる。

なお、第 1、第 2、第 3の動作はこの順で動作するとして説明したが、第 1、第 2、第 3の動作の順序は任意の順序でも構わない。また、第 1の動作の際に光源 1を点灯させないとして説明したが、予め光源を点灯させて第 1 の動作を行っても構わない。

次に、演算部 2 2 0での皮下脂肪 2 0 6の厚みの算出方法について説明する。図 3 5に計測用受光量と皮下脂肪 2 0 6の厚みとの関係の一例を示す。計測用受光量と皮下脂肪厚との相関を示す複数の 1次回帰直線をあらかじめ求めておき、 1次回帰直線と計測用受光量とを用いることにより、生体表面に加わる圧力のばらつきおよび生体内部の血液量のばらつきを抑えた、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。ここで、圧力の制御をしない場合の計測用受光量と皮下脂肪厚との関係の一例を図 3 6に示す。図 3 6ではばらつきが大きく相関が圧力を制御した場合の図 3 5に比べて相関性が悪い。

しかしながら、計測用受光量 Y 2には皮膚 2 0 5の色などの影響が誤差要因として含まれている。この皮膚 2 0 5の色などの影響を補正するために、補正用受光量 Y 1を用いる。，

計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) を補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) で割ったパラメータ Y 2 /Y 1と皮下脂肪 2 0 6の厚みとの関係を図 3 7に示す。

図 3 5と比較して、明らかにばらつきは収まり、補正用受光量による補正の効果のあることがわかる。そこで計測用受光量のみを用いる場合と同様に、 Y 2 /Y 1と皮下脂肪厚との相関を示すの 1次回帰直線をあらかじめ求めておき、 1次回帰直線と Y 2 /Y 1とを用いることにより、皮膚 2 0 5の影響をさらに補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。

(実施の形態 1 1 ) 本発明の実施の形態 1 1における光式皮下脂肪厚測定装置の構成図は図 3 0、及び図 3 1と同様である。実施の形態 1 0における光式皮下脂肪厚測定装置と異なる点は、圧力検出部で圧力を検出したのち、演算部で計測用受光量および補正用受光量の変動が規定値以内に安定するまで待ってのち、計測用受光量おょぴ補正用受光量から皮下脂肪厚みを算出している点である。その他の構成については実施の形態 1 0における光式皮下脂肪厚測定装置と同じであるため説明を省略する。

第 2の動作として、受光部 2 1 2での受光量が 1 0 0 p W以下であり、圧力検出部 2 2 4において 7 k P a以上の圧力が検出された場合、受光部 2 1 2全体が生体表面と接しており、成形部 2 1 0が十分な圧力で生体表面に押し当てられていることが確認され、その状態で通信部 2 2 2または入力部 2 2 3から計測開始の信号が入力されると補正用光源素子 2 1 7が点灯する。第 3の動作として、補正用光源素子 2 1 7から生体内部を伝播して受光部 2 1 2に到達した光 2 1 8の受光量、すなわち補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) を計測する。

なお、第 1、第 2、第 3の動作はこの順で動作するとして説明したが、これに限らず任意の順で動作しても構わない。また、第 1の動作の際に光源 2 1 1が点灯していないとして説明したが、光源 2 1 1を予め点灯させておいてから第 1の動作を行っても構わない。

演算部 2 2 0では補正用受光量を監視し、 1秒間の補正用受光量の変動がプラスマイナス 1 0パーセント以内になったときの補正用受光量の平均値を求める。

次に、第 4の動作として、補正用光源素子 2 1 7が消灯し、計測用光源素子 2 1 6が点灯している状態で、計測用光源素子 2 1 6から生体内部を伝播して受光部 2 1 2に到達した光 2 1 9の受光量、すなわち計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) を計測する。演算部 2 2 0では計測用受光量を監視し、 1秒間の計測用受光量の変動がプラスマイナス 1 0パーセント以内になったときの計測用受光量の平均値を求める。ここで、 1秒間の受光量の平均値を求める理由としては、受光量は生体内部を流れる血液の脈流の影響も受けているためで人の脈拍はおよそ 1秒間に 1回以上であることから 1秒間以上の平均値を取ることで脈流の影響のないデータを取ることができる。

次に演算部 2 2 0での皮下脂肪 2 0 6の厚みの算出方法について説明する。図 3 5に、計測用受光量の平均値と皮下脂肪厚の関係の一例を示す。図 3 5 において、白丸が計測用受光量と皮下脂肪 2 0 6の実測値の関係を示しており、実線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と計測された計測用受光量の平均値とを用いると、皮下脂肪の厚みが求められる。この測定方法によれば、皮下脂肪 2 0 6の厚みが安定した状態で測定を行うので、皮下脂肪厚を再現性良く高精度に測定することができる。

さらに、皮膚 2 0 5の色などの影響の補正について説明する。計測用受光量（第 2の距離での受光量 Y 2 ) の平均値を補正用受光量（第 1の距離での受光量 Y 1 ) の平均値で割ったパラメータ Y 2 ZY 1と皮下脂肪 2 0 '6の厚みとの関係を図 3 7に示す。図 3 7において、白丸が Y 2 /Y 1と皮下脂肪 2 0 6の厚みとの関係を示しており、実線がその 1次回帰直線である。したがって、この 1次回帰直線を表わす関係式と算出されたパラメータ Y 2 ZY 1とを用いると、皮下脂肪厚が求められる。この測定方法によれば、皮膚 2 0 5の色などの影響も補正することができるので、皮下脂肪厚をさらに再現性良く高精度に測定することができる。産業上の利用可能' 14

以上から明らかなように、本発明によれば、皮下脂肪厚み、体脂肪率、体内グルコース濃度、体内酸素濃度等の生体情報を、再現性良く高精度に測定することができる、小型の光式生体情報測定方法、及び光式生体情報測定装置を提供することが可能となる。

以上から明らかなように、本発明によれば、皮下脂肪厚み、体脂肪率、体内グルコース濃度、体内酸素濃度等の生体情報を再現性良く高精度に測定することができる光式皮下脂肪厚測定方法及び光式皮下脂肪圧測定装置を提供することが可能となる。

Claims

請求の範囲

1 . ,生体表面に圧力を加えて所定の形状に成形する第 1の工程と、前記生体に光を照射する第 2の工程と、

前記第 3の工程において受光した前記光の受光量に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する第 4の工程とを備えた生体情報測定方法。

2 . 前記第 4の工程は、前記圧力が規定値以上に達した後の前記光の受光量に基づいて前記圧力が規定値以上に達した後の予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する請求項 1記載の光式生体情報測定方法。

3 . 前記圧力を計測する第 5の工程を備え、

前記第 4の工程は、前記第 3の工程において受光した前記光の受光量及び前記第 5の工程において計測した前記圧力に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記圧力と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する請求項 1記載の生体情報測定方法。

4 . 前記圧力の規定値が 7 k P a以上である請求項 2記載の光式生体情報測定方法。

5 . 前記第 2の工程において照射する前記光の中心波長は、 5 0 0 n m 〜 1 0 0 0 n mの波長である請求項 1記載の光式生体情報測定方法。

6 . 前記第 4の工程は、前記圧力が所定の圧力に達したときから所定の時間後の時刻に前記生体の生体情報を算出する請求項 1記載の光式生体情報測定方法。

7 . 前記圧力が前記規定値に達したことを検出する第 6の工程を備え、前記第 4の工程は、前記第 6の工程が前記圧力が前記規定値に達したことを検出したときから所定の時間後の時刻に前記第 3の工程にて受光した前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を算出する請求項 6記載の光式生体情報測定方法。

8 . 前記所定の時間は、 2 0 O m s以上である請求項 7記載の光式生体情報測定方法。

9 . 前記第 4の工程は、前記光の受光量が安定してから前記生体の生体情報を算出する請求項 1記載の光式生体情報測定方法。

1 0 . 前記圧力が前記規定値に達したことを検出する第 6の工程を備え、前記第 4の工程は、前記第 6の工程が前記圧力が前記規定値に達したことを検出したとき前記第 3の工程にて受光した前記光の受光量の変動を監視し前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まったときの前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を算出する請求項 9記載の光式生体情報測定方法。

1 1 . 前記受光量の変動が所定の値の範囲内に収まるとは、前記受光量の変動の範囲がプラスマイナス 1 0パーセント以下に収まることである請求項 1 0記載の生体情報測定方法。

1 2 . 生体を照明する光源部と、

前記光源部から前記生体内部を伝搬して前記生体表面より出射した光を受光する受光部と、前記生体表面に圧力を加えて所定の形状に成形する成形部と、

前記受光部において受光した前記光の受光量に基づいて予め求められた前記光の受光量と前記生体の生体情報との関係情報を利用して前記生体の生体情報を算出する演算部とを備えた光式生体情報測定装置。

1 3 . 前記成形部が前記生体表面に加える圧力が規定値以上に達したことを検出する圧力検出部を備え、

前記演算部は、前記圧力が前記規定値以上に達したことが検出されたときの前記光の受光量に基づいて前記生体の生体情報を検出する請求項 1 2記載の光式生体情報測定装置。

1 4 . 前記成形部が前記生体表面に加える圧力を計測する圧力計測部を備え、

前記受光部において受光した前記光の受光量及び前記圧力計測部において計測された前記圧力に基づいて前記生体の生体情報を算出する請求項 1 2記載の光式生体情報測定装置。

1 5 . 成形部め生体表面と接する面は、実質上平面形状である請求項 1 2 記載の光式生体情報測定装置。

1 6 . 成形部の生体表面と接する面に突起部を備え、

前記突起部には光源部及び受光部が設けられている請求項 1 2記載の光式生体情報測定装置。

1 7 . 前記光源部は、複数の光源を有する請求項 1 2記載の光式生体情報

1 8 . 前記光源部は、前記光源と前記受光部間との距離が 1 5 mm〜 3 0 mmである第 1の距離となるように設けられた前記光源、及び前記光源と前記受光部との距離が 3 5 mn！〜 8 0 mmである第 2の距離となるように設けられた前言己光源を有し、

前記第 1の距離を有する前記光源からの前記受光部における受光量を Y 1 、前記第 2の距離を有する前記光源からの受光素子における受光量を Y 2とした場合、前記演算部は、前記 Y 2と前記 Y 1との比を用いて前記生体の生体情報を算出する請求項 1 7記載の光式生体情報測定装置。

1 9 . 前記受光部は、複数の受光素子を有する請求項 1 2記載の光式生体情報測定装置。

2 0 . 前記受光部は、前記光源部と前記受光素子間との距離が 1 5 mn！〜 3 O mmである第 1の距離となるように設けられた前記受光素子、及び前記光源部と前記受光素子との距離が 3 5 mm〜8 0 mmである第 2の距離となるように設けられた前記受光素子を有し、

前記第 1の距離を有する前記受光素子における受光量を Y 1、前記第 2の距離を有する前記受光素子における受光量を Y 2とした場合、前記演算部は、前記 Y 2と前記 Y 1との比を用いて前記生体の生体情報を算出する請求項 1 9記載の光式生体情報測定装置。

2 1 . 前記演算部で算出された前記生体の前記生体情報を表示する表示部と、

前記生体の前記生体情報を外部の機器と通信する通信部と、

前記生体の測定条件を入力する入力部とを備えた請求項 1 2記載の光式生体情報測定装置。