測定装置
【課題】反射光を利用して生体情報を測定する測定装置において、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減する。
【解決手段】ＣＰＵ１７１は、照射部１１を順次移動させつつ予め決められた光源点で発光させて、光源点に対応する受光点に順次移動させた受光部１２に反射光を受光させる。受光素子１２０により受光された反射光の強度に応じた電気信号は、受光部１２により生成されて、増幅回路１７７、復調回路１７８およびＡ／Ｄコンバータ１７９を経てデジタル値に変換され、ＣＰＵ１７１へ出力される。ＣＰＵ１７１は、各反射点に対応する振幅デジタル値と、これらのデジタル値から求められた血中酸素飽和度とを、各反射点に対応付けて記憶する。そして、ＣＰＵ１７１は、各反射点に対応する振幅デジタル値の中から最も大きいものを選択し、これに対応する反射点における血中酸素飽和度を、生体の血中酸素飽和度として出力する。
【解決手段】ＣＰＵ１７１は、照射部１１を順次移動させつつ予め決められた光源点で発光させて、光源点に対応する受光点に順次移動させた受光部１２に反射光を受光させる。受光素子１２０により受光された反射光の強度に応じた電気信号は、受光部１２により生成されて、増幅回路１７７、復調回路１７８およびＡ／Ｄコンバータ１７９を経てデジタル値に変換され、ＣＰＵ１７１へ出力される。ＣＰＵ１７１は、各反射点に対応する振幅デジタル値と、これらのデジタル値から求められた血中酸素飽和度とを、各反射点に対応付けて記憶する。そして、ＣＰＵ１７１は、各反射点に対応する振幅デジタル値の中から最も大きいものを選択し、これに対応する反射点における血中酸素飽和度を、生体の血中酸素飽和度として出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射光を利用して生体情報を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射光を利用して生体情報を測定する測定装置の一例として、発光素子により血液試料に光を照射し、その血液試料から反射される反射光を受光素子により受光して、血中酸素飽和度を測定する装置がある（例えば、特許文献１）。このような装置は、生体を侵襲することなく、例えば指先、腕、または耳などの計測部位に発光素子と受光素子とをあてがうことにより、その生体の動脈の血中酸素飽和度を測定する。しかし、計測部位にこれらをあてがうときに発光素子や受光素子の配置が動脈からずれてしまうと、測定ができない場合がある。また、日常生活の動きなど外乱による影響を受けて、動脈の位置が変化することもある。特許文献２には、センサモジュール（発光素子と受光素子）の位置ずれにリアルタイムに対応する計測装置が記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−９２３３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献２の計測装置には、発光素子と受光素子とをそれぞれ複数個設けなければならず、製造コストが嵩むものであった。
本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、反射光を利用して生体情報を測定する測定装置において、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光を受光する受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動手段と、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段とを具備することを特徴とする。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減することができる。
【０００５】
好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度、または各受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００６】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも弱い当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００７】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較し、前記閾値を超える振幅値を持つ当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００８】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号、または各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【０００９】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も弱い受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も振幅値が大きい受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記各信号のうち前記比較結果が所定の条件を満たす複数の信号を特定し、特定された当該複数の信号が示す受光強度の平均値に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、安定した測定を行うことができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度を、各受光位置へと移動させられた受光手段と当該各受光位置に対応する照射位置へと移動させられた前記照射手段との間の距離に応じてそれぞれ補正し、補正された各受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、照射手段から複数の受光手段までの各距離の差による影響を除いた上で、測定対象のずれの影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について説明する。ここでは本発明に係る測定装置の一例である測定装置１について説明する。
［実施形態］
（１．構成）
図１は、本発明の実施形態に係る測定装置１の使用状態の外観を示す図である。図１に示すように、測定装置１は、直方体状の装置である。図１において測定装置１の筐体１０のうち、装着時に腕３から最も遠くにある面を正面板１０１と呼び、この正面板１０１に対向し、装着時に腕３に接する図示しない面を背面板１０２と呼ぶ。この測定装置１は、バンド２に連結されており、このバンド２を腕３の手首に巻き付けることにより、測定装置１の背面板１０２が腕３の所定の測定部位に向いて固定される。また、このように固定されたときにおいて、測定装置１の側面板のうち、上腕に近い側面板を側面板１０３と呼び、手指に近い側面板を側面板１０４と呼ぶ。
測定装置１の正面板１０１には、複数のボタンなどにより構成される操作部１８と、７セグメントディスプレイやドットマトリックスディスプレイなどにより測定値を表示する表示部１９とが設けられている。操作部１８および表示部１９の詳細は後述する。手首に巻きつけたバンド２が図１に示す矢線Ｄ１１方向や矢線Ｄ１２方向にずれることにより、測定装置１と腕３の動脈との位置関係が変動する。
【００１４】
図２は、測定装置１の内部構成を説明するための図である。照射部１１は、生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段の一例であり、異なる２種類の波長λａおよび波長λｂの単色光をそれぞれ照射する２つの発光素子１１０ａおよび発光素子１１０ｂ（図２ににおいて図示せず）を有する。これらの発光素子は例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などである。発光素子１１０ａによって照射される波長λａの単色光は赤色光であり、波長λａは例えば６６０ｎｍである。発光素子１１０ｂによって照射される波長λｂの単色光は赤外線であり、波長λｂは例えば９００ｎｍである。ここで、血中酸素飽和度は、血液中の全ヘモグロビン濃度に対する二酸化ヘモグロビン濃度の比率として定義される。波長λａ＝６６０ｎｍの赤色光を受けた場合と、波長λｂ＝９００ｎｍの赤外線を受けた場合とで、酸素と結合しているヘモグロビンである二酸化ヘモグロビンと、酸素と結合していないヘモグロビンとの吸光度比が異なるので、この吸光度比の違いに基づいて、測定装置１は、血中酸素飽和度を算出する。
また、照射部１１が照射する光は動脈の通っていない部位に照射されると、動脈の通っている部位に照射された場合に比較して吸収される度合いが低い。したがって、動脈の通っていない部位により反射された反射光は動脈の通っている部位により反射された反射光よりその強度が強い光になる。
【００１５】
発光素子１１０ａと発光素子１１０ｂの各光源の位置は、測定装置１の寸法に比較して略同一と見做せるほど近い位置に存在する。照射部１１は台座１４０に固定されている。この台座１４０は、ステッピングモータなどを有する第一駆動部１４２が駆動することにより照射部１１を伴って、側面板１０３に沿って設けられた動力伝達部１４１によって矢線Ｄ２１方向またはその逆方向に移動する。この台座１４０、動力伝達部１４１および第一駆動部１４２は、照射部１１を移動させる第一移動部１４の構成要素である。なお、これら第一移動部１４の構成要素はどのような運動伝達機構であってもよい。例えば、第一駆動部１４２は滑車であり、動力伝達部１４１はこの滑車に掛け回されたベルトであってもよい。この場合、滑車が回転するのに伴ってベルトが移動し、ベルトに連結された台座１４０が矢線Ｄ２１方向またはその逆方向に移動すればよい。また、動力伝達部１４１に替えてレールを配置し、台座１４０にこのレール上を移動する車輪を配置して、台座１４０に内蔵した第一駆動部１４２により車輪を回転させて移動を行ってもよい。さらに、レールに替えてラックを、車輪に替えてピニオンをそれぞれ用いてもよい。
【００１６】
受光部１２は、フォトダイオードなどで構成される受光素子１２０を有する。受光素子１２０は、台座１５０に固定されている。この台座１５０は、ステッピングモータなどを有する第二駆動部１５２が駆動することにより受光部１２を伴って、側面板１０３に対向する側面板である側面板１０４に沿って設けられた動力伝達部１５１によって矢線Ｄ２２方向またはその逆方向に移動する。この台座１５０、動力伝達部１５１および第二駆動部１５２は、受光部１２を移動させる第二移動部１５の構成要素である。なお、これら第二移動部１５の構成要素も、第一移動部１４と同様、どのような運動伝達機構であってもよい。筐体１０の背面板１０２には、受光素子１２０の近傍に照射口１６が設けられている。
図３は、図２のIII−III線矢視断面図である。この照射口１６は、背面板１０２に設けられた開口部である。照射部１１から照射された上記の赤色光や赤外線は、図３に示す光路Ｂｍ０に沿って照射口１６を通って腕３の表面により反射され、この反射光は同図に示す光路Ｂｍ１に沿って受光素子１２０により受光される。
【００１７】
遮蔽板１３は、照射部１１から照射される赤色光および赤外線が直接、受光素子１２０に受光されないように遮蔽する板状の部材である。この遮蔽板１３は、筐体１０の正面板１０１から背面板１０２へ向けて延びている。これにより、図３に示すように、照射部１１から照射された赤色光および赤外線のうち、照射口１６を通り腕３の表面に当たって反射した反射光のみが受光素子１２０に受光される。受光素子１２０は、受光した反射光の受光強度に応じた信号を出力する。すなわち、受光素子１２０は、光を受光して、その受光強度に応じた信号を出力する受光手段の一例である。
【００１８】
筐体１０の正面板１０１には、上述した操作部１８および表示部１９に加え、これらを制御する制御部１７が設けられている。
図４は、制御部１７を説明するためのブロック図である。制御部１７のＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７２に記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）１７３に読み出して実行することにより、測定装置１の各部を制御する。ＲＯＭ１７２は、読み出し専用の不揮発性記憶装置であり、上述のコンピュータプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１７３は、半導体素子等によって構成される読み書き可能な記憶装置であり、ＣＰＵ１７１がプログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。記憶部１７４は、例えばフラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性記憶装置であり、ＣＰＵ１７１の制御の下、測定値などを記憶する。なお、記憶部１７４に記憶する内容を全てＲＡＭ１７３に記憶する場合には、記憶部１７４はなくてもよい。
【００１９】
ＣＰＵ１７１に内蔵されたタイマは水晶振動子を有する発振回路を備えており、その発振回路から出力される発信信号に基づいて時間を計測する。そして、ＣＰＵ１７１は、この発信信号をタイミング発生回路１７５に出力する。タイミング発生回路１７５は、発信信号を受け取った回数を記憶するカウンタと、ＣＰＵ１７１の指示する閾値を記憶するレジスタと、カウンタおよびレジスタに記憶されたこれらの値を比較した結果に応じてタイミング信号を発生するプロセッサを有する回路である。このタイミング発生回路１７５は、プロセッサが発生したタイミング信号をドライバ回路１７６と復調回路１７８に出力する。ドライバ回路１７６は、タイミング発生回路１７５から受け取ったタイミング信号に基づいて、発光素子１１０ａおよび発光素子１１０ｂを所定のタイミングで、交互に発光させる駆動回路である。各発光素子１１０が照射した光は生体の表面に反射され、受光部１２の受光素子１２０に受光される。
【００２０】
受光素子１２０は受光した反射光の強度に応じた電気信号を増幅回路１７７へ出力し、増幅回路１７７は、この電気信号を増幅して復調回路１７８へ出力する。復調回路１７８は、受光素子１２０が出力し増幅回路１７７で増幅された電気信号を受け取り、タイミング発生回路１７５から受け取ったタイミング信号に基づいて、所定のタイミングにおいて照射を行った各発光素子１１０にそれぞれ対応付けて、それぞれＡ／Ｄコンバータ１７９へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１７９は、復調回路１７８が各発光素子１１０にそれぞれ対応付けて出力した各電気信号をデジタル値にそれぞれ変換してＣＰＵ１７１へ出力する。ＣＰＵ１７１は、このデジタル値と、ＲＯＭ１７２に格納されたプログラムやデータに基づいてＲＡＭ１７３に必要なデータを書込み、またはそのデータを読出して演算を行ない、その結果を表示部１９や記憶部１７４に出力する。また、その演算結果に基づいて、第一移動部１４の第一駆動部１４２と、第二移動部１５の第二駆動部１５２とを同期させつつ駆動させる。
操作部１８は、ユーザからの操作を受け取り、その操作に応じた信号をＣＰＵ１７１に出力する。ＣＰＵ１７１は、操作部１８から受け取った信号に応じて、測定を開始したり中断したりする。
【００２１】
（２．動作）
次に測定装置１の動作を説明する。
図５は、初期状態において、正面板１０１側から見た照射部１１と受光部１２の配置を示した図である。ＣＰＵ１７１は、第一移動部１４を制御して照射部１１を移動させつつ、第二移動部１５を制御して受光部１２を移動させて、照射部１１および受光部１２を図５に示す位置にそれぞれ配置させる。そして、ＣＰＵ１７１は、照射部１１の２つの発光素子１１０を交互に発光させて、受光部１２に反射光を受光させる。これにより、照射部１１の光源の位置である光源点は光源点Ｐ１ａとなり、この光源点Ｐ１ａから照射された光が照射口１６を通って腕３の表面に当たる位置である反射点は、反射点Ｐａとなる。そして、この反射点Ｐａにおいて反射された反射光が受光部１２の受光素子１２０により受光される位置である受光点は、受光点Ｐ２ａとなる。受光部１２の受光素子１２０は、受光した反射光の受光強度に応じた信号を出力する。照射された生体の表面近傍に動脈がある場合には、反射光の強度は脈動に伴って増減する。ＣＰＵ１７１は、受光部１２の受光素子１２０に脈拍の間隔に対して十分な時間に亘って反射光を受光させ、その反射光の受光強度が最も強いときのデジタル値と、最も弱いときのデジタル値との差、すなわち受光強度の振幅値に対応する値（以下、振幅デジタル値という）を反射点Ｐａに対応付けて、記憶部１７４に記憶する。この振幅デジタル値が大きいほど、動脈中のヘモグロビンの脈動による反射光の増減に対する測定値の感度が大きいということを示しており、測定値の信頼性が高く、ノイズの影響が少ないことを示している。
【００２２】
また、ＣＰＵ１７１は、これらの各デジタル値を用いて反射点Ｐａにおける血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ａ）を算出し、算出結果を反射点Ｐａに対応付けて、記憶部１７４に記憶する。この算出は例えば、以下の式に従って行われる。
ＳｐＯ２（ａ）＝Ａ−Ｂ×（Ｉｒ（ａ）／Ｉｉｒ（ａ））
ただし、ＡおよびＢは「反射光の受光強度」と「血中酸素飽和度」との相関を表す相関線の回帰定数であり、Ｉｒは赤色光の反射光（以下、赤色反射光という）の受光強度、Ｉｉｒは赤外線の反射光（以下、赤外線反射光という）の受光強度である。そして、各変数に添えて記載された（ａ）は、上述の「光源点Ｐ１ａ−反射点Ｐａ−受光点Ｐ２ａ」の光路で測定された値であることを示す。そして、上記のＩｒおよびＩｉｒの強度比は、次式の関係から電圧比と関連付けられる。
Ｉｒ／Ｉｉｒ＝（ＶＤｒ−ＶＳｒ）／（ＶＤｉｒ−ＶＳｉｒ）
ただし、
ＶＤｒ： 受光強度が最も強いときの赤色反射光に応じた電圧、
ＶＳｒ： 受光強度が最も弱いときの赤色反射光に応じた電圧、
ＶＤｉｒ：受光強度が最も強いときの赤外線反射光に応じた電圧、
ＶＳｉｒ：受光強度が最も弱いときの赤外線反射光に応じた電圧、である。
【００２３】
続いてＣＰＵ１７１は、第一移動部１４を制御して照射部１１を図５に示す矢線Ｄ５１方向に移動させつつ、第二移動部１５を制御して受光部１２を矢線Ｄ５２方向に移動させる。これにより、上述した光源点は光源点Ｐ１ａから光源点Ｐ１ｂに移動し、上述した反射点は反射点Ｐａから反射点Ｐｂに移動し、上述した受光点は受光点Ｐ２ａから受光点Ｐ２ｂへ移動する。この各位置への移動制御はＲＯＭ１７２に記憶されている上述のコンピュータプログラムに予め定められており、第一駆動部１４２および第二駆動部１５２を所定時間ずつ駆動することにより実現される。
【００２４】
そして、照射部１１および受光部１２の移動処理が完了した後、ＣＰＵ１７１は再び照射部１１の２つの発光素子１１０を交互に発光させて、受光部１２に反射光を受光させる。そして、上述と同様、振幅デジタル値、および、各デジタル値を用いて算出した反射点Ｐｂにおける血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ｂ）を、反射点Ｐｂに対応付けて記憶部１７４に記憶する記憶処理を行う。
【００２５】
このような、移動処理→記憶処理の組を複数回（本実施形態においては５回）、繰り返すことで、照射部１１は、複数の照射位置である光源点Ｐ１ａ〜Ｐ１ｅへと順次移動し、受光部１２は、各々の光源点Ｐ１ａ〜Ｐ１ｅにおける照射部１１から照射された光の反射光の受光位置である受光点Ｐ２ａ〜Ｐ２ｅへと順次移動する。すなわち、ＣＰＵ１７１と、第一駆動部１４２および第二駆動部１５２は、照射部１１を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における照射部１１から照射された光の反射光を受光する受光位置へと受光部１２を順次移動させる移動手段の一例である。
【００２６】
そして、記憶部１７４には、反射点Ｐａ〜Ｐｅにおける振幅デジタル値、および、血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ａ）〜ＳｐＯ２（ｅ）が、反射点Ｐａ〜Ｐｅのそれぞれに対応付けて記憶される。ＣＰＵ１７１は、上記の振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定し、その反射点における血中酸素飽和度ＳｐＯ２を、その生体の血中酸素飽和度の測定値として表示部１９に表示するとともに、記憶部１７４に記憶する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、照射部１１複数の受光位置において受光部１２から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段の一例である。
【００２７】
以上の動作により、測定装置１は、照射部１１と受光部１２の双方を複数の位置に移動させて、各位置の測定結果から最も信頼性の高い測定結果を出力するので、バンド２により腕３の表面にあてがわれた測定装置１の照射部１１と受光部１２が、腕３の動脈に対してずれた位置に置かれたとしても、このずれに影響なく測定を行うことができる。
【００２８】
［変形例］
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を適宜組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、振幅デジタル値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する一例として、振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定し、その反射点における血中酸素飽和度ＳｐＯ２を、その生体の血中酸素飽和度の測定値としていたが、ＣＰＵ１７１は、振幅デジタル値を予め記憶部１７４やＲＯＭ１７２に記憶されている閾値と比較した比較結果に基づいて、その生体の血中酸素飽和度を測定してもよい。上記の比較として、例えば閾値を超える一つの振幅デジタル値を持つ受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定した一つの信号に対応する反射点における血中酸素飽和度を、その生体の血中酸素飽和度の測定値としてもよい。ここで、閾値を超えた振幅デジタル値が複数ある場合には、これらの振幅デジタル値のそれぞれに対応する反射点の中から一つの反射点を選択し、選択した一つの反射点における血中酸素飽和度を生体の血中酸素飽和度の測定値とすればよい。この場合、一つの反射点を選択する方法としては、例えば、反射点Ｐａに最も近い反射点や最も遠い反射点を選択してもよく、また、乱数を利用して選択を行ってもよい。
【００２９】
（２）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７２に記憶された光の進んだ距離に応じた減衰率を読み出して、受光強度に対応するデジタル値を補正してもよい。これにより、測定装置１は、光の進んだ距離の相違による受光強度の減衰の程度への影響を除去することができる。なお、上述の実施形態のように、光源点Ｐ0から反射点Ｐまでの距離がほとんど変わらない場合や、その距離の影響がほとんどないと認められる場合には、上述の補正を省略しても影響がなく、省略により測定装置１の動作速度が上がる。
【００３０】
（３）上述の実施形態において、測定装置１の側面板のうち、上腕に近い側面板を側面板１０３とし、手指に近い側面板を側面板１０４としたが、側面板１０３と側面板１０４の配置は逆であってもよい。
また、上述の実施形態において、測定装置１の筐体１０は直方体であったが、筐体１０の形状はこれに限られない。例えば、円筒形や楕円形などであってもよい。また、筐体１０は、腕の周囲に沿って湾曲した箱状であって、円筒を軸に平行な面で分割した形状をしていてもよい。この場合、上述した円筒における外側面板に相当する面が正面板１０１であり、この正面板１０１に対向し、上述した円筒における内側面板に相当する面が背面板１０２である。そして、固定されたこの背面板１０２を、腕３の前腕表面に沿うように凹面状に湾曲させることにより、背面板１０２と腕３とを密着させればよい。
また、上述の実施形態において、直方体の筐体１０の中に、一方の側面板に沿って照射部１１が移動し、その側面板に対向する他方の側面板に沿って受光部１２が移動したが、照射部１１と受光部１２の移動態様はこれに限られない。例えば、円筒形状の筐体の底面が腕３にあてがわれているような場合において、円筒側面に沿って受光部１２が移動してもよいし、円筒側面に沿って照射部１１が移動するようにしてもよい。また、照射部１１の光源点または受光部１２の受光点は移動せず、その光路の方向を変化させるようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ１７１は第一移動部１４や第二移動部１５を駆動して、照射部１１による光の照射角度や、受光部１２による光の受光角度を変化させてもよい。
【００３１】
また、上述の変形例において、測定装置１は、円筒を分割した形状であったが、分割されていない円筒形状であってもよい。例えば、円筒形状の測定装置１を腕３に通して測定してもよい。この場合、照射部１１および受光部１２は、腕３の全周を移動して照射可能に構成されていてもよい。なお、照射部１１の光源点および受光部１２の受光点はそれぞれ側面板１０３および側面板１０４に沿った直線上に配置されていたが、受光素子１２０の配置はこのような配置に限られず、任意の配置であってよい。また、各光源点および各受光点の間隔は等間隔であってもよいし、所定の間隔であってもよい。例えば、腕３の表面に沿って、かつ、円に沿って受光点を配置した場合に、受光点は、その円の中心点に対する角度が等しくなるように配置されていてもよい。
【００３２】
（４）上述の実施形態において、測定装置１は、腕３にあてがわれたが、生体の表面であればどこにあてがわれてもよい。例えば、測定装置１は足首や耳などにあてがわれてもよい。また、上述の実施形態において、測定装置１は、生体の血中酸素飽和度を測定していたが、生体に関する生体情報を測定するのであれば、生体の血中酸素飽和度以外の生体情報を測定してもよい。例えば、測定装置１は、生体の血糖値を測定してもよい。
【００３３】
（５）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、各反射点のうち、振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定していたが、一つの反射点を特定するのではなく、各反射点において測定された値を平均し、その平均値を用いて生体の血中酸素飽和度を示す測定値を生成してもよい。また、各受光強度をそれぞれ閾値と比較した比較結果や各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果が所定の条件を満たす複数の反射点を特定し、その各反射点において測定された値の平均値を用いて生体の血中酸素飽和度を示す測定値を生成してもよい。この複数の反射点を特定する具体的方法は例えば、上述した振幅デジタル値の大きい方から所定の点数（例えば３点）の反射点を特定する、などでもよい。この態様の測定装置を言い換えると、下記の表現となる。
【００３４】
生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、受光した光の受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光の受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動制御手段と、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較した比較結果、または、各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段とを具備し、前記生体情報生成手段は、前記各信号のうち前記比較結果が所定の条件を満たす複数の信号を特定し、特定された当該複数の信号が示す受光強度の平均値に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成することを特徴とする測定装置。
【００３５】
（６）上述の実施形態において、照射部１１は第一移動部１４によって、受光部１２は第二移動部１５によってそれぞれ移動させられていたが、照射部１１と受光部１２を共通の移動部によって移動させてもよい。この場合、照射部１１と受光部１２を連結し、いずれか一方を移動させると、これに伴って他方が移動するようにすればよい。すなわち、制御部１７は、移動部を制御して照射部１１と受光部１２の一組を包含する測定部を順次移動させればよい。
【００３６】
（７）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、各反射点における振幅デジタル値を、その反射点に対応付けて、記憶部１７４に記憶していたが、振幅デジタル値ではなく、受光強度そのものをその反射点に対応付けて、記憶部１７４に記憶してもよい。
【００３７】
（８）上述の実施形態において、照射部１１および受光部１２が移動させられる位置は、光源点と受光点などで表され、各位置への移動制御はＲＯＭ１７２に記憶されているコンピュータプログラムに予め定められていたが、これらの位置は記憶していなくてもよい。例えば、動力伝達部１４１および動力伝達部１５１において、所定の間隔ごとに上記の移動方向に沿った力に抗するような抵抗部材を配置しておいてもよい。すなわち、この抵抗部材の近傍を、台座１４０または台座１５０が通り過ぎようとしたときに、この抵抗部材から受ける抵抗力を検知して、第一駆動部１４２または第二駆動部１５２が停止するようにしておけばよい。また、抵抗部材に替えて、レールの凹凸などでもよい。要するに、測定装置１の移動機構を、機械的な位置決めがなされているような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る測定装置の使用状態の外観を示す図である。
【図２】測定装置の内部構成を説明するための図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】制御部を説明するためのブロック図である。
【図５】初期状態において、正面板側から見た照射部と受光部の配置を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…測定装置、１０…筐体、１０１…正面板、１０２…背面板、１０３…側面板、１０４…側面板、１１…照射部、１１０…発光素子、１２…受光部、１２０…受光素子、１３…遮蔽板、１４…第一移動部、１４０…台座、１４１…動力伝達部、１４２…第一駆動部、１５…第二移動部、１５０…台座、１５１…動力伝達部、１５２…第二駆動部、１６…照射口、１７…制御部、１７１…ＣＰＵ、１７２…ＲＯＭ、１７３…ＲＡＭ、１７４…記憶部、１７５…タイミング発生回路、１７６…ドライバ回路、１７７…増幅回路、１７８…復調回路、１７９…Ａ／Ｄコンバータ、１８…操作部、１９…表示部、２…バンド、３…腕。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射光を利用して生体情報を測定する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
反射光を利用して生体情報を測定する測定装置の一例として、発光素子により血液試料に光を照射し、その血液試料から反射される反射光を受光素子により受光して、血中酸素飽和度を測定する装置がある（例えば、特許文献１）。このような装置は、生体を侵襲することなく、例えば指先、腕、または耳などの計測部位に発光素子と受光素子とをあてがうことにより、その生体の動脈の血中酸素飽和度を測定する。しかし、計測部位にこれらをあてがうときに発光素子や受光素子の配置が動脈からずれてしまうと、測定ができない場合がある。また、日常生活の動きなど外乱による影響を受けて、動脈の位置が変化することもある。特許文献２には、センサモジュール（発光素子と受光素子）の位置ずれにリアルタイムに対応する計測装置が記載されている。
【特許文献１】特開昭６３−９２３３５号公報
【特許文献２】特開２００６−２７１８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら特許文献２の計測装置には、発光素子と受光素子とをそれぞれ複数個設けなければならず、製造コストが嵩むものであった。
本発明は、上述した背景に鑑みてなされたものであり、反射光を利用して生体情報を測定する測定装置において、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明に係る測定装置は、生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光を受光する受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動手段と、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段とを具備することを特徴とする。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減することができる。
【０００５】
好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度、または各受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００６】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも弱い当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００７】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較し、前記閾値を超える振幅値を持つ当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、十分な測定精度を確保することができる。
【０００８】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号、または各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【０００９】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も弱い受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【００１０】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も振幅値が大きい受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、複数の測定値のなかから最も信頼性の高い測定値を選択することができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記各信号のうち前記比較結果が所定の条件を満たす複数の信号を特定し、特定された当該複数の信号が示す受光強度の平均値に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、測定対象のずれの影響を低減し、かつ、安定した測定を行うことができる。
【００１２】
また、好ましくは、前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度を、各受光位置へと移動させられた受光手段と当該各受光位置に対応する照射位置へと移動させられた前記照射手段との間の距離に応じてそれぞれ補正し、補正された各受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成するとよい。
これにより、本発明に係る測定装置は、従来よりも部品点数を少なくしつつ、照射手段から複数の受光手段までの各距離の差による影響を除いた上で、測定対象のずれの影響を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について説明する。ここでは本発明に係る測定装置の一例である測定装置１について説明する。
［実施形態］
（１．構成）
図１は、本発明の実施形態に係る測定装置１の使用状態の外観を示す図である。図１に示すように、測定装置１は、直方体状の装置である。図１において測定装置１の筐体１０のうち、装着時に腕３から最も遠くにある面を正面板１０１と呼び、この正面板１０１に対向し、装着時に腕３に接する図示しない面を背面板１０２と呼ぶ。この測定装置１は、バンド２に連結されており、このバンド２を腕３の手首に巻き付けることにより、測定装置１の背面板１０２が腕３の所定の測定部位に向いて固定される。また、このように固定されたときにおいて、測定装置１の側面板のうち、上腕に近い側面板を側面板１０３と呼び、手指に近い側面板を側面板１０４と呼ぶ。
測定装置１の正面板１０１には、複数のボタンなどにより構成される操作部１８と、７セグメントディスプレイやドットマトリックスディスプレイなどにより測定値を表示する表示部１９とが設けられている。操作部１８および表示部１９の詳細は後述する。手首に巻きつけたバンド２が図１に示す矢線Ｄ１１方向や矢線Ｄ１２方向にずれることにより、測定装置１と腕３の動脈との位置関係が変動する。
【００１４】
図２は、測定装置１の内部構成を説明するための図である。照射部１１は、生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段の一例であり、異なる２種類の波長λａおよび波長λｂの単色光をそれぞれ照射する２つの発光素子１１０ａおよび発光素子１１０ｂ（図２ににおいて図示せず）を有する。これらの発光素子は例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）などである。発光素子１１０ａによって照射される波長λａの単色光は赤色光であり、波長λａは例えば６６０ｎｍである。発光素子１１０ｂによって照射される波長λｂの単色光は赤外線であり、波長λｂは例えば９００ｎｍである。ここで、血中酸素飽和度は、血液中の全ヘモグロビン濃度に対する二酸化ヘモグロビン濃度の比率として定義される。波長λａ＝６６０ｎｍの赤色光を受けた場合と、波長λｂ＝９００ｎｍの赤外線を受けた場合とで、酸素と結合しているヘモグロビンである二酸化ヘモグロビンと、酸素と結合していないヘモグロビンとの吸光度比が異なるので、この吸光度比の違いに基づいて、測定装置１は、血中酸素飽和度を算出する。
また、照射部１１が照射する光は動脈の通っていない部位に照射されると、動脈の通っている部位に照射された場合に比較して吸収される度合いが低い。したがって、動脈の通っていない部位により反射された反射光は動脈の通っている部位により反射された反射光よりその強度が強い光になる。
【００１５】
発光素子１１０ａと発光素子１１０ｂの各光源の位置は、測定装置１の寸法に比較して略同一と見做せるほど近い位置に存在する。照射部１１は台座１４０に固定されている。この台座１４０は、ステッピングモータなどを有する第一駆動部１４２が駆動することにより照射部１１を伴って、側面板１０３に沿って設けられた動力伝達部１４１によって矢線Ｄ２１方向またはその逆方向に移動する。この台座１４０、動力伝達部１４１および第一駆動部１４２は、照射部１１を移動させる第一移動部１４の構成要素である。なお、これら第一移動部１４の構成要素はどのような運動伝達機構であってもよい。例えば、第一駆動部１４２は滑車であり、動力伝達部１４１はこの滑車に掛け回されたベルトであってもよい。この場合、滑車が回転するのに伴ってベルトが移動し、ベルトに連結された台座１４０が矢線Ｄ２１方向またはその逆方向に移動すればよい。また、動力伝達部１４１に替えてレールを配置し、台座１４０にこのレール上を移動する車輪を配置して、台座１４０に内蔵した第一駆動部１４２により車輪を回転させて移動を行ってもよい。さらに、レールに替えてラックを、車輪に替えてピニオンをそれぞれ用いてもよい。
【００１６】
受光部１２は、フォトダイオードなどで構成される受光素子１２０を有する。受光素子１２０は、台座１５０に固定されている。この台座１５０は、ステッピングモータなどを有する第二駆動部１５２が駆動することにより受光部１２を伴って、側面板１０３に対向する側面板である側面板１０４に沿って設けられた動力伝達部１５１によって矢線Ｄ２２方向またはその逆方向に移動する。この台座１５０、動力伝達部１５１および第二駆動部１５２は、受光部１２を移動させる第二移動部１５の構成要素である。なお、これら第二移動部１５の構成要素も、第一移動部１４と同様、どのような運動伝達機構であってもよい。筐体１０の背面板１０２には、受光素子１２０の近傍に照射口１６が設けられている。
図３は、図２のIII−III線矢視断面図である。この照射口１６は、背面板１０２に設けられた開口部である。照射部１１から照射された上記の赤色光や赤外線は、図３に示す光路Ｂｍ０に沿って照射口１６を通って腕３の表面により反射され、この反射光は同図に示す光路Ｂｍ１に沿って受光素子１２０により受光される。
【００１７】
遮蔽板１３は、照射部１１から照射される赤色光および赤外線が直接、受光素子１２０に受光されないように遮蔽する板状の部材である。この遮蔽板１３は、筐体１０の正面板１０１から背面板１０２へ向けて延びている。これにより、図３に示すように、照射部１１から照射された赤色光および赤外線のうち、照射口１６を通り腕３の表面に当たって反射した反射光のみが受光素子１２０に受光される。受光素子１２０は、受光した反射光の受光強度に応じた信号を出力する。すなわち、受光素子１２０は、光を受光して、その受光強度に応じた信号を出力する受光手段の一例である。
【００１８】
筐体１０の正面板１０１には、上述した操作部１８および表示部１９に加え、これらを制御する制御部１７が設けられている。
図４は、制御部１７を説明するためのブロック図である。制御部１７のＣＰＵ（Central Processing Unit）１７１は、ＲＯＭ（Read Only Memory）１７２に記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ（Random Access Memory）１７３に読み出して実行することにより、測定装置１の各部を制御する。ＲＯＭ１７２は、読み出し専用の不揮発性記憶装置であり、上述のコンピュータプログラムが記憶されている。ＲＡＭ１７３は、半導体素子等によって構成される読み書き可能な記憶装置であり、ＣＰＵ１７１がプログラムを実行する際のワークエリアとして利用される。記憶部１７４は、例えばフラッシュメモリなどの書き換え可能な不揮発性記憶装置であり、ＣＰＵ１７１の制御の下、測定値などを記憶する。なお、記憶部１７４に記憶する内容を全てＲＡＭ１７３に記憶する場合には、記憶部１７４はなくてもよい。
【００１９】
ＣＰＵ１７１に内蔵されたタイマは水晶振動子を有する発振回路を備えており、その発振回路から出力される発信信号に基づいて時間を計測する。そして、ＣＰＵ１７１は、この発信信号をタイミング発生回路１７５に出力する。タイミング発生回路１７５は、発信信号を受け取った回数を記憶するカウンタと、ＣＰＵ１７１の指示する閾値を記憶するレジスタと、カウンタおよびレジスタに記憶されたこれらの値を比較した結果に応じてタイミング信号を発生するプロセッサを有する回路である。このタイミング発生回路１７５は、プロセッサが発生したタイミング信号をドライバ回路１７６と復調回路１７８に出力する。ドライバ回路１７６は、タイミング発生回路１７５から受け取ったタイミング信号に基づいて、発光素子１１０ａおよび発光素子１１０ｂを所定のタイミングで、交互に発光させる駆動回路である。各発光素子１１０が照射した光は生体の表面に反射され、受光部１２の受光素子１２０に受光される。
【００２０】
受光素子１２０は受光した反射光の強度に応じた電気信号を増幅回路１７７へ出力し、増幅回路１７７は、この電気信号を増幅して復調回路１７８へ出力する。復調回路１７８は、受光素子１２０が出力し増幅回路１７７で増幅された電気信号を受け取り、タイミング発生回路１７５から受け取ったタイミング信号に基づいて、所定のタイミングにおいて照射を行った各発光素子１１０にそれぞれ対応付けて、それぞれＡ／Ｄコンバータ１７９へ出力する。Ａ／Ｄコンバータ１７９は、復調回路１７８が各発光素子１１０にそれぞれ対応付けて出力した各電気信号をデジタル値にそれぞれ変換してＣＰＵ１７１へ出力する。ＣＰＵ１７１は、このデジタル値と、ＲＯＭ１７２に格納されたプログラムやデータに基づいてＲＡＭ１７３に必要なデータを書込み、またはそのデータを読出して演算を行ない、その結果を表示部１９や記憶部１７４に出力する。また、その演算結果に基づいて、第一移動部１４の第一駆動部１４２と、第二移動部１５の第二駆動部１５２とを同期させつつ駆動させる。
操作部１８は、ユーザからの操作を受け取り、その操作に応じた信号をＣＰＵ１７１に出力する。ＣＰＵ１７１は、操作部１８から受け取った信号に応じて、測定を開始したり中断したりする。
【００２１】
（２．動作）
次に測定装置１の動作を説明する。
図５は、初期状態において、正面板１０１側から見た照射部１１と受光部１２の配置を示した図である。ＣＰＵ１７１は、第一移動部１４を制御して照射部１１を移動させつつ、第二移動部１５を制御して受光部１２を移動させて、照射部１１および受光部１２を図５に示す位置にそれぞれ配置させる。そして、ＣＰＵ１７１は、照射部１１の２つの発光素子１１０を交互に発光させて、受光部１２に反射光を受光させる。これにより、照射部１１の光源の位置である光源点は光源点Ｐ１ａとなり、この光源点Ｐ１ａから照射された光が照射口１６を通って腕３の表面に当たる位置である反射点は、反射点Ｐａとなる。そして、この反射点Ｐａにおいて反射された反射光が受光部１２の受光素子１２０により受光される位置である受光点は、受光点Ｐ２ａとなる。受光部１２の受光素子１２０は、受光した反射光の受光強度に応じた信号を出力する。照射された生体の表面近傍に動脈がある場合には、反射光の強度は脈動に伴って増減する。ＣＰＵ１７１は、受光部１２の受光素子１２０に脈拍の間隔に対して十分な時間に亘って反射光を受光させ、その反射光の受光強度が最も強いときのデジタル値と、最も弱いときのデジタル値との差、すなわち受光強度の振幅値に対応する値（以下、振幅デジタル値という）を反射点Ｐａに対応付けて、記憶部１７４に記憶する。この振幅デジタル値が大きいほど、動脈中のヘモグロビンの脈動による反射光の増減に対する測定値の感度が大きいということを示しており、測定値の信頼性が高く、ノイズの影響が少ないことを示している。
【００２２】
また、ＣＰＵ１７１は、これらの各デジタル値を用いて反射点Ｐａにおける血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ａ）を算出し、算出結果を反射点Ｐａに対応付けて、記憶部１７４に記憶する。この算出は例えば、以下の式に従って行われる。
ＳｐＯ２（ａ）＝Ａ−Ｂ×（Ｉｒ（ａ）／Ｉｉｒ（ａ））
ただし、ＡおよびＢは「反射光の受光強度」と「血中酸素飽和度」との相関を表す相関線の回帰定数であり、Ｉｒは赤色光の反射光（以下、赤色反射光という）の受光強度、Ｉｉｒは赤外線の反射光（以下、赤外線反射光という）の受光強度である。そして、各変数に添えて記載された（ａ）は、上述の「光源点Ｐ１ａ−反射点Ｐａ−受光点Ｐ２ａ」の光路で測定された値であることを示す。そして、上記のＩｒおよびＩｉｒの強度比は、次式の関係から電圧比と関連付けられる。
Ｉｒ／Ｉｉｒ＝（ＶＤｒ−ＶＳｒ）／（ＶＤｉｒ−ＶＳｉｒ）
ただし、
ＶＤｒ： 受光強度が最も強いときの赤色反射光に応じた電圧、
ＶＳｒ： 受光強度が最も弱いときの赤色反射光に応じた電圧、
ＶＤｉｒ：受光強度が最も強いときの赤外線反射光に応じた電圧、
ＶＳｉｒ：受光強度が最も弱いときの赤外線反射光に応じた電圧、である。
【００２３】
続いてＣＰＵ１７１は、第一移動部１４を制御して照射部１１を図５に示す矢線Ｄ５１方向に移動させつつ、第二移動部１５を制御して受光部１２を矢線Ｄ５２方向に移動させる。これにより、上述した光源点は光源点Ｐ１ａから光源点Ｐ１ｂに移動し、上述した反射点は反射点Ｐａから反射点Ｐｂに移動し、上述した受光点は受光点Ｐ２ａから受光点Ｐ２ｂへ移動する。この各位置への移動制御はＲＯＭ１７２に記憶されている上述のコンピュータプログラムに予め定められており、第一駆動部１４２および第二駆動部１５２を所定時間ずつ駆動することにより実現される。
【００２４】
そして、照射部１１および受光部１２の移動処理が完了した後、ＣＰＵ１７１は再び照射部１１の２つの発光素子１１０を交互に発光させて、受光部１２に反射光を受光させる。そして、上述と同様、振幅デジタル値、および、各デジタル値を用いて算出した反射点Ｐｂにおける血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ｂ）を、反射点Ｐｂに対応付けて記憶部１７４に記憶する記憶処理を行う。
【００２５】
このような、移動処理→記憶処理の組を複数回（本実施形態においては５回）、繰り返すことで、照射部１１は、複数の照射位置である光源点Ｐ１ａ〜Ｐ１ｅへと順次移動し、受光部１２は、各々の光源点Ｐ１ａ〜Ｐ１ｅにおける照射部１１から照射された光の反射光の受光位置である受光点Ｐ２ａ〜Ｐ２ｅへと順次移動する。すなわち、ＣＰＵ１７１と、第一駆動部１４２および第二駆動部１５２は、照射部１１を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における照射部１１から照射された光の反射光を受光する受光位置へと受光部１２を順次移動させる移動手段の一例である。
【００２６】
そして、記憶部１７４には、反射点Ｐａ〜Ｐｅにおける振幅デジタル値、および、血中酸素飽和度ＳｐＯ２（ａ）〜ＳｐＯ２（ｅ）が、反射点Ｐａ〜Ｐｅのそれぞれに対応付けて記憶される。ＣＰＵ１７１は、上記の振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定し、その反射点における血中酸素飽和度ＳｐＯ２を、その生体の血中酸素飽和度の測定値として表示部１９に表示するとともに、記憶部１７４に記憶する。すなわち、ＣＰＵ１７１は、照射部１１複数の受光位置において受光部１２から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段の一例である。
【００２７】
以上の動作により、測定装置１は、照射部１１と受光部１２の双方を複数の位置に移動させて、各位置の測定結果から最も信頼性の高い測定結果を出力するので、バンド２により腕３の表面にあてがわれた測定装置１の照射部１１と受光部１２が、腕３の動脈に対してずれた位置に置かれたとしても、このずれに影響なく測定を行うことができる。
【００２８】
［変形例］
以上が実施形態の説明であるが、この実施形態の内容は以下のように変形し得る。また、以下の変形例を適宜組み合わせてもよい。
（１）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、振幅デジタル値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する一例として、振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定し、その反射点における血中酸素飽和度ＳｐＯ２を、その生体の血中酸素飽和度の測定値としていたが、ＣＰＵ１７１は、振幅デジタル値を予め記憶部１７４やＲＯＭ１７２に記憶されている閾値と比較した比較結果に基づいて、その生体の血中酸素飽和度を測定してもよい。上記の比較として、例えば閾値を超える一つの振幅デジタル値を持つ受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定した一つの信号に対応する反射点における血中酸素飽和度を、その生体の血中酸素飽和度の測定値としてもよい。ここで、閾値を超えた振幅デジタル値が複数ある場合には、これらの振幅デジタル値のそれぞれに対応する反射点の中から一つの反射点を選択し、選択した一つの反射点における血中酸素飽和度を生体の血中酸素飽和度の測定値とすればよい。この場合、一つの反射点を選択する方法としては、例えば、反射点Ｐａに最も近い反射点や最も遠い反射点を選択してもよく、また、乱数を利用して選択を行ってもよい。
【００２９】
（２）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、ＲＯＭ１７２に記憶された光の進んだ距離に応じた減衰率を読み出して、受光強度に対応するデジタル値を補正してもよい。これにより、測定装置１は、光の進んだ距離の相違による受光強度の減衰の程度への影響を除去することができる。なお、上述の実施形態のように、光源点Ｐ0から反射点Ｐまでの距離がほとんど変わらない場合や、その距離の影響がほとんどないと認められる場合には、上述の補正を省略しても影響がなく、省略により測定装置１の動作速度が上がる。
【００３０】
（３）上述の実施形態において、測定装置１の側面板のうち、上腕に近い側面板を側面板１０３とし、手指に近い側面板を側面板１０４としたが、側面板１０３と側面板１０４の配置は逆であってもよい。
また、上述の実施形態において、測定装置１の筐体１０は直方体であったが、筐体１０の形状はこれに限られない。例えば、円筒形や楕円形などであってもよい。また、筐体１０は、腕の周囲に沿って湾曲した箱状であって、円筒を軸に平行な面で分割した形状をしていてもよい。この場合、上述した円筒における外側面板に相当する面が正面板１０１であり、この正面板１０１に対向し、上述した円筒における内側面板に相当する面が背面板１０２である。そして、固定されたこの背面板１０２を、腕３の前腕表面に沿うように凹面状に湾曲させることにより、背面板１０２と腕３とを密着させればよい。
また、上述の実施形態において、直方体の筐体１０の中に、一方の側面板に沿って照射部１１が移動し、その側面板に対向する他方の側面板に沿って受光部１２が移動したが、照射部１１と受光部１２の移動態様はこれに限られない。例えば、円筒形状の筐体の底面が腕３にあてがわれているような場合において、円筒側面に沿って受光部１２が移動してもよいし、円筒側面に沿って照射部１１が移動するようにしてもよい。また、照射部１１の光源点または受光部１２の受光点は移動せず、その光路の方向を変化させるようにしてもよい。すなわち、ＣＰＵ１７１は第一移動部１４や第二移動部１５を駆動して、照射部１１による光の照射角度や、受光部１２による光の受光角度を変化させてもよい。
【００３１】
また、上述の変形例において、測定装置１は、円筒を分割した形状であったが、分割されていない円筒形状であってもよい。例えば、円筒形状の測定装置１を腕３に通して測定してもよい。この場合、照射部１１および受光部１２は、腕３の全周を移動して照射可能に構成されていてもよい。なお、照射部１１の光源点および受光部１２の受光点はそれぞれ側面板１０３および側面板１０４に沿った直線上に配置されていたが、受光素子１２０の配置はこのような配置に限られず、任意の配置であってよい。また、各光源点および各受光点の間隔は等間隔であってもよいし、所定の間隔であってもよい。例えば、腕３の表面に沿って、かつ、円に沿って受光点を配置した場合に、受光点は、その円の中心点に対する角度が等しくなるように配置されていてもよい。
【００３２】
（４）上述の実施形態において、測定装置１は、腕３にあてがわれたが、生体の表面であればどこにあてがわれてもよい。例えば、測定装置１は足首や耳などにあてがわれてもよい。また、上述の実施形態において、測定装置１は、生体の血中酸素飽和度を測定していたが、生体に関する生体情報を測定するのであれば、生体の血中酸素飽和度以外の生体情報を測定してもよい。例えば、測定装置１は、生体の血糖値を測定してもよい。
【００３３】
（５）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、各反射点のうち、振幅デジタル値が最も大きい反射点を特定していたが、一つの反射点を特定するのではなく、各反射点において測定された値を平均し、その平均値を用いて生体の血中酸素飽和度を示す測定値を生成してもよい。また、各受光強度をそれぞれ閾値と比較した比較結果や各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果が所定の条件を満たす複数の反射点を特定し、その各反射点において測定された値の平均値を用いて生体の血中酸素飽和度を示す測定値を生成してもよい。この複数の反射点を特定する具体的方法は例えば、上述した振幅デジタル値の大きい方から所定の点数（例えば３点）の反射点を特定する、などでもよい。この態様の測定装置を言い換えると、下記の表現となる。
【００３４】
生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、受光した光の受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光の受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動制御手段と、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較した比較結果、または、各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段とを具備し、前記生体情報生成手段は、前記各信号のうち前記比較結果が所定の条件を満たす複数の信号を特定し、特定された当該複数の信号が示す受光強度の平均値に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成することを特徴とする測定装置。
【００３５】
（６）上述の実施形態において、照射部１１は第一移動部１４によって、受光部１２は第二移動部１５によってそれぞれ移動させられていたが、照射部１１と受光部１２を共通の移動部によって移動させてもよい。この場合、照射部１１と受光部１２を連結し、いずれか一方を移動させると、これに伴って他方が移動するようにすればよい。すなわち、制御部１７は、移動部を制御して照射部１１と受光部１２の一組を包含する測定部を順次移動させればよい。
【００３６】
（７）上述の実施形態において、ＣＰＵ１７１は、各反射点における振幅デジタル値を、その反射点に対応付けて、記憶部１７４に記憶していたが、振幅デジタル値ではなく、受光強度そのものをその反射点に対応付けて、記憶部１７４に記憶してもよい。
【００３７】
（８）上述の実施形態において、照射部１１および受光部１２が移動させられる位置は、光源点と受光点などで表され、各位置への移動制御はＲＯＭ１７２に記憶されているコンピュータプログラムに予め定められていたが、これらの位置は記憶していなくてもよい。例えば、動力伝達部１４１および動力伝達部１５１において、所定の間隔ごとに上記の移動方向に沿った力に抗するような抵抗部材を配置しておいてもよい。すなわち、この抵抗部材の近傍を、台座１４０または台座１５０が通り過ぎようとしたときに、この抵抗部材から受ける抵抗力を検知して、第一駆動部１４２または第二駆動部１５２が停止するようにしておけばよい。また、抵抗部材に替えて、レールの凹凸などでもよい。要するに、測定装置１の移動機構を、機械的な位置決めがなされているような構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る測定装置の使用状態の外観を示す図である。
【図２】測定装置の内部構成を説明するための図である。
【図３】図２のIII−III線矢視断面図である。
【図４】制御部を説明するためのブロック図である。
【図５】初期状態において、正面板側から見た照射部と受光部の配置を示した図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…測定装置、１０…筐体、１０１…正面板、１０２…背面板、１０３…側面板、１０４…側面板、１１…照射部、１１０…発光素子、１２…受光部、１２０…受光素子、１３…遮蔽板、１４…第一移動部、１４０…台座、１４１…動力伝達部、１４２…第一駆動部、１５…第二移動部、１５０…台座、１５１…動力伝達部、１５２…第二駆動部、１６…照射口、１７…制御部、１７１…ＣＰＵ、１７２…ＲＯＭ、１７３…ＲＡＭ、１７４…記憶部、１７５…タイミング発生回路、１７６…ドライバ回路、１７７…増幅回路、１７８…復調回路、１７９…Ａ／Ｄコンバータ、１８…操作部、１９…表示部、２…バンド、３…腕。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、
光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、
前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光を受光する受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動手段と、
前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段と
を具備することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度、または各受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも弱い当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較し、前記閾値を超える振幅値を持つ当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号、または各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も弱い受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も振幅値が大きい受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項１】
生体の表面に光を照射する移動可能な照射手段と、
光を受光し、その受光強度に応じた信号を出力する移動可能な受光手段と、
前記照射手段を複数の照射位置へと順次移動させつつ、各々の当該照射位置における当該照射手段から照射された光の反射光を受光する受光位置へと前記受光手段を順次移動させる移動手段と、
前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する生体情報生成手段と
を具備することを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度、または各受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度をそれぞれ閾値と比較し、閾値よりも弱い当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号が示す受光強度の振幅値をそれぞれ閾値と比較し、前記閾値を超える振幅値を持つ当該受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号、または各受光強度の振幅値を相互に比較した比較結果に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項６】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も弱い受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【請求項７】
前記生体情報生成手段は、前記複数の受光位置において前記受光手段から出力された各信号のうち、最も振幅値が大きい受光強度に応じた一つの信号を特定し、特定された当該一つの信号に基づいて、前記生体に関する生体情報を生成する
ことを特徴とする請求項５に記載の測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１３６９２２（Ｐ２０１０−１３６９２２Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１６９８５（Ｐ２００８−３１６９８５）
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１２日（２００８．１２．１２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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