生体成分測定装置及び生体成分測定方法
【課題】非侵襲で精度良く生体成分を測定できる生体成分測定装置及び生体成分測定方法を提供する。
【解決手段】生体成分測定装置１０は、生体２０の一部を載置するガイド板１１と、ガイド板１１の上に載置された生体内をガイド板１１の幅方向に透過する光を発生する光源１８と、生体２０内を透過した光を受光する受光部１９と、光源１８と受光部１９との間の光路を変更する光路変更部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂと、制御部１７とを有する。制御部１７は、ＯＣＴ像又は散乱光の強度等に基づいて最適光路を決定し、光源１８から出射された光が最適光路を通るように光路変更部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂを制御して、受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分を測定する。
【解決手段】生体成分測定装置１０は、生体２０の一部を載置するガイド板１１と、ガイド板１１の上に載置された生体内をガイド板１１の幅方向に透過する光を発生する光源１８と、生体２０内を透過した光を受光する受光部１９と、光源１８と受光部１９との間の光路を変更する光路変更部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂと、制御部１７とを有する。制御部１７は、ＯＣＴ像又は散乱光の強度等に基づいて最適光路を決定し、光源１８から出射された光が最適光路を通るように光路変更部１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂを制御して、受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分を測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体成分測定装置及び生体成分測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血圧、血中酸素飽和度及び血糖値などの情報は患者の状態を知る上で重要であり、投薬のタイミングを判断する材料にもなる。一般的に、血中酸素飽和度や血糖値などの生体情報は生体から採取した血液により取得しており、病院に入院している糖尿病患者では血液採取用の針（採血針）が常時人体に挿入されて定期的に血液の採取が行われている。また、通院治療を行っている糖尿病患者の場合も、１日に３〜４回程度血液を採取して検査する必要がある。
【０００３】
しかし、針を使った血液採取には精神的及び肉体的な苦痛を伴う。このため、非侵襲で生体成分を測定する方法が提案されている。例えば、近赤外光を指等に照射し、透過光の強度から血液中のグルコース濃度（血糖値）を測定する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９１５５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９３９１号公報
【特許文献３】特開２００１−０８７２４９号公報
【特許文献４】特開２００５−１０６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非侵襲で精度良く生体成分を測定できる生体成分測定装置及び生体成分測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、生体の一部を載置するガイド板と、前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、前記生体内を透過した光を受光する受光部と、前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部とを有する生体成分測定装置が提供される。
【０００７】
また、開示の技術の他の一観点によれば、ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、最適光路を決定する工程と、前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程とを有する生体成分測定方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記の一観点に係る生体成分測定装置及び生体成分測定方法によれば、生体内に光を透過させる非侵襲な方法で、精度良く生体成分を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。
【図２】図２は、第１の光源及び第１の受光部を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の受光部から出力された信号を処理して得た指の静脈パターンの一例を示す図である。
【図４】図４は、断層情報取得部を示す模式図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、断層情報取得部により得られる断層像の一例を表した図である。
【図６】図６は、可動柱及びミラーを示す模式図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、最適光路候補を模式的に示す図である。
【図９】図９は、最適光路を示すイメージ図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は、光路の調整を説明するイメージ図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
従来から、人体（例えば指）に近赤外光を照射し、人体を透過した光の強度から血液中のグルコース濃度（血糖値）を算出する方法が知られている。
【００１２】
しかし、この方法では、皮膚の表層に存在するメラニン及びしみ等、並びに皮下脂肪よりも深部に存在する脂肪、骨、筋肉及び動脈等が光を散乱させる散乱要因となる。光が散乱要因の多い光路を通ると、ＳＮ比（信号とノイズとの比）が小さくなって測定精度が低下する。従って、光を照射して生体成分（グルコース濃度等）を測定する方法では、光の散乱要因ができるだけ少ない光路を選択することが重要になる。
【００１３】
また、生体成分の測定では、例えば糖尿病患者に対する血液中のグルコース濃度の測定のように、１日に複数回の測定が必要とされることがある。このような場合に、測定のたびに測定位置が変わると、光の散乱状態が変化して測定結果にばらつきが生じる。従って、常に同じ条件（同じ光路）で生体成分を測定することが重要である。
【００１４】
以下の実施形態では、非侵襲で精度良く生体成分を測定できる生体成分測定装置及び生体成分測定方法について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。なお、図１中の白抜き矢印及び破線の矢印は光の経路を示している。
【００１６】
生体成分測定装置１０は、ガイド板１１と、第１の光源１２と、第１の受光部１３と、断層情報取得部１４と、可動柱１５ａ，１５ｂと、ミラー１６ａ，１６ｂと、制御部１７と、第２の光源１８と、第２の受光部１９とを有する。制御部１７は、例えばコンピュータを用いて実現される。また、制御部１７は、各種操作キーや表示装置を備えた操作パネル１７ａを備えている。
【００１７】
ガイド板１１は例えばアクリル又はガラス等により形成された透明な板であり、生体成分測定時には、ガイド板１１の上に生体の検査部位を接触させる。本実施形態では、ガイド板１１の上に被検者の指２０を載置するものとする。
【００１８】
ガイド板１１の下方には、第１の光源１２及び第１の受光部１３がガイド板１１の幅方向（図１中の指２０の幅方向と同じ方向）に離隔して配置されている。本実施形態では、第１の光源１２、第１の受光部１３及び制御部１７により測定部位特徴形状取得部を構成する。
【００１９】
図２は、第１の光源１２及び第１の受光部１３を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態では、第１の光源１２として近赤外光を出射する発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を使用し、第１の受光部１３として電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）等のイメージセンサを使用する。
【００２１】
第１の光源１２は、制御部１７から所定の信号が送られてくると、ガイド板１１上の指２０に向けて例えば波長が７００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外光を照射する。この波長の近赤外光は、生体組織内に進入しやすく、且つ血液中のヘモグロビンに吸収されやすいという性質を有する。従って、指２０に近赤外光を照射し、指２０で反射された近赤外光を第１の受光部１３で受光して、第１の受光部１３から出力される信号を制御部１７で信号処理すると、静脈の模様を示す静脈パターンが得られる。図３に、第１の受光部１３から出力された信号を処理して得た指の静脈パターンの一例を示す。
【００２２】
静脈パターンは各人に固有の生体情報であり、個人を特定する個人認証に使用することができる。本実施形態では第１の光源１２及び第１の受光部１３を使用して取得する静脈パターンを測定部位特徴形状として使用するが、例えば指２０の輪郭像や指紋の模様を取得して測定部位特徴形状としてもよい。
【００２３】
図１のように、断層情報取得部１４も、ガイド板１１の下方に配置される。断層情報取得部１４は光源、受光素子及び信号処理部等（いずれも図示せず）を有し、光の干渉性を利用して生体内部の断層像を取得する公知のＯＣＴ（Optical Coherence Tomography：光断層撮影技術）を用いて、生体の断層情報を取得する。
【００２４】
図４は、断層情報取得部１４を示す模式図である。断層情報取得部１４は、制御部１７から送られてくる所定の信号に応じて動作を開始する。そして、ガイド板１１の上に載置された指２０の様々な深さの断層像を取得し、断層情報として制御部１７に伝達する。制御部１７に伝達される断層情報には、皮膚表面の凹凸（指紋や傷）、汗腺、毛根、皮脂腺及びやコラーゲン層等の散乱要因の位置及び大きさの情報が含まれる。
【００２５】
図５（ａ），（ｂ）は、断層情報取得部１４により得られる断層像の一例を表した図である。
【００２６】
図５（ａ）は皮膚の表層部分の横断層像である。図５（ａ）からわかるように、断層情報取得部１４により得られる断層像から指紋の模様を識別することができる。また、図５（ｂ）は皮膚の表面近傍の縦断面像である。この図５（ｂ）からわかるように、断層情報取得部１４により得られる断層像から汗腺やコラーゲン層を識別することができる。
【００２７】
図６は、可動柱１５ａ，１５ｂ及びミラー１６ａ，１６ｂを示す模式図である。
【００２８】
図６に示すように、ガイド板１１の幅方向の両側部には、ガイド板１１の長さ方向に延びるガイドレール３１ａ，３１ｂが設けられている。可動柱１５ａ，１５ｂはその長手方向を垂直にして配置され、制御部１７により制御される駆動部（図示せず）により駆動されて、ガイドレール３１ａ，３１ｂの上を移動する。
【００２９】
可動柱１５ａにはミラー１６ａが取り付けられており、可動柱１５ｂにはミラー１６ｂが取り付けられている。これらのミラー１６ａ，１６ｂは、制御部１７により制御される駆動部（図示せず）により駆動されて、角度が変化する。なお、制御部１７からの信号に応じてミラー１６ａ，１６ｂが可動柱１５ａ，１５ｂの高さ方向に移動するようにしてもよい。
【００３０】
図１のように、ミラー１６ａの下方には第２の光源１８が配置され、ミラー１６ｂの下方には第２の受光部１９が配置されている。これらの第２の光源１８及び第２の受光部１９は、生体成分の測定に使用される。
【００３１】
第２の光源１８は、制御部１７から所定の信号が送られてくると、ミラー１６ａに向けて光を出射する。第２の光源１８には例えばレーザーダイオード（ＬＤ）が使用され、可視光域から赤外光域までの波長領域内の２以上の波長の光を出射する。但し、第２の光源１８から出射される光は、グルコースに吸収されやすい波長の光を含む。本実施形態では、第２の光源１８から、波長が９４０ｎｍの光と、波長が１０６０ｎｍの光とが出射されるものとする。
【００３２】
第２の光源１８は１つの発光素子で形成されている必要はなく、例えば複数の発光素子により形成されていてもよい。その場合は、例えば複数の発光素子で発生した光をカプラにより混合し、光ファイバを介して出射するようにしてもよい。
【００３３】
第２の光源１８から出射された光は、ミラー１６ａで反射され、指２０を幅方向に透過してミラー１６ｂに到達し、更にミラー１６ｂで反射されて第２の受光部１９に向かう。光が指２０を透過する際には、指２０の内部を通る血液中のグルコースにより、特定の波長の光が吸収される。
【００３４】
第２の受光部１９は、１又は複数の受光素子を有し、ミラー１６ｂで反射された光を受光する。第２の受光部１９には、例えばＩｎＧａＡｓフォトディテクタ（ＰＤ）を用いることができる。第２の受光部１９は、波長ごとに光量に応じた信号を制御部１７に出力する。
【００３５】
図７は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップＳ１１において、被検者の指２０をガイド板１１の上に載置する。そして、操作パネル１７ａを介して制御部１７に測定の開始を指示する。
【００３７】
なお、指２０のガイド板１１に対する圧力が検査のたびに変化すると精度の良い測定が困難になる。そのため、ガイド板１１に感圧素子を設けて指２０の圧力を検出し、指２０がガイド板１１に過度に強く押し当てられたときには操作パネル１７ａの表示部に注意を促すメッセージを表示するようにしてもよい。
【００３８】
次に、ステップＳ１２において、制御部１７は、第１の光源１２に所定の信号を出力して第１の光源１２を点灯させる。これにより、第１の光源１２から出射された近赤外光は、ガイド板１１を透過して指２０の内部に進入する。このとき、近赤外光の一部は、静脈を流れる血液中のへモグロビンに吸収される。そして、指２０の内部で反射された近赤外光がガイド板１１を透過し、第１の受光部１３で受光される。制御部１７は、第１の受光部１３から出力される信号を処理して、指２０の静脈パターン（測定部位特徴形状）を取得する。
【００３９】
次に、ステップＳ１３において、制御部１７は１回目の測定であるか否かを判定する。具体的には、制御部１７は、ステップＳ１２において取得した静脈パターンが、制御部１７内に既に登録されているか否かを調べる。登録されていない場合は１回目の測定である（ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ１４に移行する。また、既に登録されている場合は否（ＮＯ）と判定し、ステップＳ２０に移行する。
【００４０】
なお、ステップＳ１３における判定方法は上述の方法に限定されない。例えば、初回の測定であるか否かをユーザが操作パネル１７ａの操作キーを操作して入力するようにしてもよい。また、例えば、予め制御部１７にユーザごとの名前や指紋情報又はパスワード等の個人情報を登録しておき、名前や指紋情報又はパスワード等による個人認証を行って、過去に測定を行ったことがある被検者か否かを判定するようにしてもよい。
【００４１】
ステップＳ１４において、制御部１７はステップＳ１２で取得した静脈パターンを登録（記憶）する。この場合に、静脈パターンと名前等の被検者の個人情報とを関連付けて記憶することが好ましい。
【００４２】
次に、ステップＳ１５に移行し、制御部１７は断層情報取得部１４に断層情報の取得（ＯＣＴ測定）を指示する。これにより、断層情報取得部１４は、指２０の様々な深さの断層像を撮像し、断層情報として制御部１７に伝達する。この断層情報には、皮膚表面の凹凸（指紋や傷）、汗腺、毛根、皮脂腺及びやコラーゲン層等の光の散乱要因となる部位の位置及び大きさの情報が含まれている。
【００４３】
断層情報取得部１４が指２０の断層像を取得する際の走査範囲は、例えば基準位置から指２０の長さ方向に３ｃｍまでの範囲とする。また、深さの範囲は特に限定しないが、例えばガイド板１１の表面から上方に数ｍｍまでの範囲とする。
【００４４】
次に、ステップＳ１６に移行し、制御部１７は、断層情報に基づき、生体成分の測定を行うのに最適な光路（以下、「最適光路」という）を決定する。以下、その方法について説明する。
【００４５】
制御部１７には、予め複数（例えば数１００又はそれ以上）の最適光路候補が登録されている。図８は、最適光路候補を模式的に示す図である。この図８に矢印で示すように、最適光路候補には、位置及び角度が異なる複数のパターンが存在する。これらの最適光路候補は、いずれも光が指２０の真皮層内の静脈を通るように設定される。
【００４６】
制御部１７は、断層情報を参照することによって傷、汗腺、毛根、皮脂腺及びコラーゲン層等の散乱要因の分布状況を把握し、上述した複数の最適光路候補のうちから最も散乱要因の少ない光路を最適光路として選択する。
【００４７】
図９は、最適光路を示すイメージ図である。図９中の太線は指２０の輪郭と静脈パターンとを表しており、小円は散乱要因を表している。また、図９中の矢印は、最適光路を表している。この図９のように、制御部１７は、複数の最適光路候補のうちから散乱要因が最も少ない光路を最適光路として選択する。
【００４８】
このようにして最適光路が決定された後、ステップＳ１７に移行し、制御部１７は最適光路を静脈パターン（測定部位特徴形状）に関連付けて記憶する。最適光路を静脈パターンに関連付けることにより、次回測定時にガイド板１１に載せた指２０の位置が初回測定時からずれていたとしても、登録されている静脈パターンと次回測定時の静脈パターンとを比較することによりずれ量がわかる。これにより、新たに断層情報を取得しなくても、初回測定時と同じ位置（最適光路）に光を通すことが可能になる。なお、ずれ量が大きい場合は、操作パネル１７ａの表示部に指の位置をずらすようにメッセージを表示するようにしてもよい。
【００４９】
次に、ステップＳ１８において、制御部１７は、第１の光源１８から出射された光が最適光路を通って第２の受光部１９に到達するように、可動柱１５ａ，１５ｂの位置、及びミラー１６ａ，１６ｂの角度等を変更して光路を調整する。
【００５０】
図１０（ａ），（ｂ）は、光路の調整を説明するイメージ図である。図１０（ａ）のように可動柱１５ａ，１５ｂの位置を個別に調整し、それに応じて図１０（ｂ）のようにミラー１６ａ，１６ｂの角度を個別に調整することにより、最適光路に光を通すことができる。
【００５１】
このようにして光路の調整を行った後、ステップＳ１９に移行して、制御部１７は第２の光源１８から光を出射させ、第２の受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分（グルコース濃度）を測定する。すなわち、制御部１７は、第２の受光部１９が受光した光の波長毎の強度を調べ、それらの強度の比からグルコース濃度を演算する。グルコースによる光の吸収量は光の波長に関係するので、上述の如く波長が異なる複数の光の強度の比からグルコース濃度を演算することができる。生体成分の測定結果は、例えば操作パネル１７ａに設けられた表示部に表示し、且つ測定日時の情報とともに制御部１７に記憶する。
【００５２】
一方、ステップＳ１３において１回目の測定ではないと判定した場合は、ステップＳ２０に移行する。そして、ステップＳ２０において、制御部１７は登録情報、すなわち被検者の静脈パターン（測定部位特徴形状）とそれに関連付けされた最適光路の情報とを読み出す。その後、ステップＳ１８に移行し、前述したように静脈パターンとそれに関連付けされた最適光路の情報とに基づいて可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整し、ステップＳ１９で生体成分を測定する。
【００５３】
本実施形態では、採血針を挿す等の苦痛を被験者に与えることなく、非侵襲で生体成分の測定を行うことができる。また、本実施形態では、生体を傷付けることなく光学的な方法で生体成分を測定するので、使用場所が病院のような医療施設に限定されず、自宅や公共施設等で使用することができる。
【００５４】
更に、本実施形態では、断層情報取得部１４により生体の断層情報を取得し、その断層情報に基づいて散乱要因の分布を調べ、散乱要因が少ない光路を光が通るように可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整する。これにより、ＳＮ比の低下が回避され、生体成分を精度良く測定することができる。
【００５５】
更にまた、本実施形態に係る生体成分測定装置１０は、最適光路を静脈パターン等の測定部位特徴形状に関連付けて記憶するので、常に同じ位置に光を通すことができる。このため、生体成分の経時的変化を調べる場合に、測定結果の信頼性が高い。
【００５６】
なお、本実施形態では、第２の光源１８及び第２の受光部１９をいずれもガイド板１１の下方に配置しているが、第２の光源１８及び第２の受光部１９の少なくとも一方をガイド板１１の上方に配置してもよい。
【００５７】
また、本実施形態ではミラー１６ａ，１６ｂが取り付けられた可動柱１５ａ，１５ｂがガイドレール３１ａ，３１ｂに沿って移動するものとしているが、これらのミラー１６ａ，１６ｂ、可動柱１５ａ，１５ｂ及びガイドレール３１ａ，３１ｂは必須ではない。例えば、第２の光源１８を可動柱１５ａに取り付けることにより、ミラー１６ａを省略することができる。更に、例えばガイド板１１の幅方向の一方の側にガイド板１１に沿って多数の発光素子（第２の光源）を配列し、他方の側にガイド板１１に沿って多数の受光素子（第２の受光部）を配列することにより、可動柱１５ａ，１５ｂ及びガイドレール１６ａ，１６ｂを省略することができる。
【００５８】
更にまた、本実施形態では、２回目以降の測定のときにはステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を省略する。しかし、前回測定時からある程度（例えば半年以上）時間が経過している場合は、初回測定時と同じようにステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理を実行するようにしてもよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、断層情報取得部１４に替えて散乱光センサ４１を有することにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様である。このため、図１１において、図１と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１１のように、本実施形態に係る生体成分測定装置４０では、ガイド板１１の下方に散乱光センサ４１が配置されている。この散乱光センサ４１は、第２の光源１８から出射された光が指２０の内部を透過するときの散乱光を受光し、受光量に応じた信号を制御部１７に出力する。散乱光センサ４１として、フォトディテクタ（ＰＤ）又はＣＣＤ等を使用することができる。
【００６１】
図１２は、本実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップＳ２１において、被検者の指２０をガイド板１１の上に載置する。そして、操作パネル１７ａを介して制御部１７に測定の開始を指示する。
【００６３】
次に、ステップＳ２２に移行し、制御部１７は、第１の光源１２に所定の信号を出力して第１の光源１２を点灯させる。これにより、第１の光源１２から出射された近赤外光は、ガイド板１１を透過して指２０の内部に進入する。そして、指２０の内部で反射された近赤外光がガイド板１１を透過し、第１の受光部１３で受光される。制御部１７は、第１の受光部１３から出力される信号を処理して、指２０の静脈パターン（測定部位特徴形状）を取得する。
【００６４】
次に、ステップＳ２３において、制御部１７は１回目の測定であるか否か、すなわちステップＳ２２において取得した静脈パターンが制御部１７内に既に登録されているか否かを調べる。取得した静脈パターンが登録されていない場合は１回目の測定である（ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ２４に移行する。また、取得した静脈パターンが既に登録されている場合は否（ＮＯ）と判定し、ステップＳ３０に移行する。
【００６５】
ステップＳ２４において、制御部１７はステップＳ２２で取得した静脈パターンを登録（記憶）する。この場合に、静脈パターンと名前等の被検者の個人情報とを関連付けて記憶することが好ましい。
【００６６】
次に、ステップＳ２５に移行し、制御部１７は最適光路の探索を行う。すなわち、制御部１７は予め登録されている複数の最適光路候補（図８参照）を順番に読み出し、読み出した最適光路候補毎に可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整する。そして、第２の光源１８から出射された光をそれらの最適光路候補に実際に通し、最適光路候補毎に散乱光センサ４１で散乱光の強度を測定する。
【００６７】
光路内に散乱要因が多いほど、散乱光センサ４１で検出される散乱光の強度が高くなる。本実施形態では、登録されている最適光路候補に全て光を通した後、散乱光の強度が最も低い最適光路候補を最適光路とする。
【００６８】
このようにして最適光路が決定された後、ステップＳ２７に移行し、制御部１７は最適光路を静脈パターン（測定部位特徴形状）に関連付けて記憶する。その後、ステップＳ２８に移行し、制御部１７は、第１の光源１８から出射された光が最適光路を通って第２の受光部１９に到達するように、可動柱１５ａ，１５ｂの位置、及びミラー１６ａ，１６ｂの角度等を変更して光路を調整する。
【００６９】
次いで、ステップＳ２９に移行して、制御部１７は第２の光源１８から光を出射させ、第２の受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分（グルコース濃度）を算出する。その生体成分の算出結果（測定結果）は、例えば操作パネル１７ａに設けられた表示部に表示し、測定日時の情報とともに制御部１７に記憶する。
【００７０】
一方、ステップＳ２３において１回目の測定ではないと判定した場合は、ステップＳ３０に移行する。そして、ステップＳ３０において、制御部１７は登録情報、すなわち被検者の静脈パターン（測定部位特徴形状）とそれに関連付けされた最適光路の情報とを読み出す。その後、ステップＳ２８に移行し、前述したように静脈パターンとそれに関連付けされた最適光路の情報とに基づいて可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整し、ステップＳ２９で生体成分を測定する。
【００７１】
第１の実施形態では、ＯＣＴにより断層像を取得する断層情報取得部１４を使用しているため、装置構成が複雑になり、コストが高くなることが考えられる。これに対し、本実施形態では、比較的安価なフォトディテクタ又はＣＣＤにより形成される散乱光センサ４１を使用するので、第１の実施形態に比べて装置コストが低減されるという利点がある。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、生体成分を非侵襲で精度良く測定することができるという効果を奏する。
【００７２】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）生体の一部を載置するガイド板と、
前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、
前記生体内を透過した光を受光する受光部と、
前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、
最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部と
を有することを特徴とする生体成分測定装置。
【００７４】
（付記２）前記ガイド板の下に配置されて前記ガイド板の上に載置された生体部分の３次元断層像を取得する断層像取得部を有し、
前記制御部は前記断層像取得部で取得した前記３次元断層像に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする付記１に記載の生体成分測定装置。
【００７５】
（付記３）前記制御部は、前記３次元断層像を参照し、予め登録された複数の最適光路候補のうちから光を散乱させる散乱要因が少ない光路を前記最適光路とすることを特徴とする付記２に記載の生体成分測定装置。
【００７６】
（付記４）前記ガイド板の下に配置されて前記生体内で散乱された光を検出する散乱光検出部を有し、
前記制御部は前記散乱光検出部の出力に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする付記１に記載の生体成分測定装置。
【００７７】
（付記５）前記制御部は、予め登録された複数の最適光路候補のうちから前記散乱光検出部で検出される光量が少ない光路を前記最適光路とすることを特徴とする付記４に記載の生体成分測定装置。
【００７８】
（付記６）更に、前記ガイド板の上に載置された生体の測定部位特徴形状として静脈パターン、生体の輪郭像及び指紋の模様のうちのいずれかを取得する測定部位特徴形状取得部を有し、
前記制御部は、最適光路の位置を前記測定部位特徴形状に関連付けて記憶することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の生体成分測定装置。
【００７９】
（付記７）ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、
最適光路を決定する工程と、
前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、
前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程と
を有することを特徴とする生体成分測定方法。
【００８０】
（付記８）前記最適光路を決定する工程では、
前記ガイド板の下に配置された断層像取得部により前記ガイド板上の生体部分の３次元断層像を取得し、
前記３次元断層像から光を散乱させる散乱要因が少ない光路を抽出して最適光路とすることを特徴とする付記７に記載の生体成分測定方法。
【００８１】
（付記９）前記最適光路を決定する工程では、
予め登録された複数の最適光路候補のうちから前記ガイド板の下に配置された散乱光検出部で検出される散乱光の強度が少ない光路を抽出して最適光路とすることを特徴とする付記７に記載の生体成分測定方法。
【符号の説明】
【００８２】
１０，４０…生体成分測定装置、１１…ガイド板、１２…第１の光源、１３…第１の受光部、１４…断層情報取得部、１５ａ，１５ｂ…可動柱、１６ａ，１６ｂ…ミラー、１７…制御部、１７ａ…操作パネル、１８…第２の光源、１９…第２の受光部、２０…指、３１ａ，３１ｂ…ガイドレール、４１…散乱光センサ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体成分測定装置及び生体成分測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
血圧、血中酸素飽和度及び血糖値などの情報は患者の状態を知る上で重要であり、投薬のタイミングを判断する材料にもなる。一般的に、血中酸素飽和度や血糖値などの生体情報は生体から採取した血液により取得しており、病院に入院している糖尿病患者では血液採取用の針（採血針）が常時人体に挿入されて定期的に血液の採取が行われている。また、通院治療を行っている糖尿病患者の場合も、１日に３〜４回程度血液を採取して検査する必要がある。
【０００３】
しかし、針を使った血液採取には精神的及び肉体的な苦痛を伴う。このため、非侵襲で生体成分を測定する方法が提案されている。例えば、近赤外光を指等に照射し、透過光の強度から血液中のグルコース濃度（血糖値）を測定する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９１５５０号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９３９１号公報
【特許文献３】特開２００１−０８７２４９号公報
【特許文献４】特開２００５−１０６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非侵襲で精度良く生体成分を測定できる生体成分測定装置及び生体成分測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
開示の技術の一観点によれば、生体の一部を載置するガイド板と、前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、前記生体内を透過した光を受光する受光部と、前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部とを有する生体成分測定装置が提供される。
【０００７】
また、開示の技術の他の一観点によれば、ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、最適光路を決定する工程と、前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程とを有する生体成分測定方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記の一観点に係る生体成分測定装置及び生体成分測定方法によれば、生体内に光を透過させる非侵襲な方法で、精度良く生体成分を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。
【図２】図２は、第１の光源及び第１の受光部を示す模式図である。
【図３】図３は、第１の受光部から出力された信号を処理して得た指の静脈パターンの一例を示す図である。
【図４】図４は、断層情報取得部を示す模式図である。
【図５】図５（ａ），（ｂ）は、断層情報取得部により得られる断層像の一例を表した図である。
【図６】図６は、可動柱及びミラーを示す模式図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【図８】図８は、最適光路候補を模式的に示す図である。
【図９】図９は、最適光路を示すイメージ図である。
【図１０】図１０（ａ），（ｂ）は、光路の調整を説明するイメージ図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１１】
従来から、人体（例えば指）に近赤外光を照射し、人体を透過した光の強度から血液中のグルコース濃度（血糖値）を算出する方法が知られている。
【００１２】
しかし、この方法では、皮膚の表層に存在するメラニン及びしみ等、並びに皮下脂肪よりも深部に存在する脂肪、骨、筋肉及び動脈等が光を散乱させる散乱要因となる。光が散乱要因の多い光路を通ると、ＳＮ比（信号とノイズとの比）が小さくなって測定精度が低下する。従って、光を照射して生体成分（グルコース濃度等）を測定する方法では、光の散乱要因ができるだけ少ない光路を選択することが重要になる。
【００１３】
また、生体成分の測定では、例えば糖尿病患者に対する血液中のグルコース濃度の測定のように、１日に複数回の測定が必要とされることがある。このような場合に、測定のたびに測定位置が変わると、光の散乱状態が変化して測定結果にばらつきが生じる。従って、常に同じ条件（同じ光路）で生体成分を測定することが重要である。
【００１４】
以下の実施形態では、非侵襲で精度良く生体成分を測定できる生体成分測定装置及び生体成分測定方法について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。なお、図１中の白抜き矢印及び破線の矢印は光の経路を示している。
【００１６】
生体成分測定装置１０は、ガイド板１１と、第１の光源１２と、第１の受光部１３と、断層情報取得部１４と、可動柱１５ａ，１５ｂと、ミラー１６ａ，１６ｂと、制御部１７と、第２の光源１８と、第２の受光部１９とを有する。制御部１７は、例えばコンピュータを用いて実現される。また、制御部１７は、各種操作キーや表示装置を備えた操作パネル１７ａを備えている。
【００１７】
ガイド板１１は例えばアクリル又はガラス等により形成された透明な板であり、生体成分測定時には、ガイド板１１の上に生体の検査部位を接触させる。本実施形態では、ガイド板１１の上に被検者の指２０を載置するものとする。
【００１８】
ガイド板１１の下方には、第１の光源１２及び第１の受光部１３がガイド板１１の幅方向（図１中の指２０の幅方向と同じ方向）に離隔して配置されている。本実施形態では、第１の光源１２、第１の受光部１３及び制御部１７により測定部位特徴形状取得部を構成する。
【００１９】
図２は、第１の光源１２及び第１の受光部１３を示す模式図である。
【００２０】
本実施形態では、第１の光源１２として近赤外光を出射する発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）を使用し、第１の受光部１３として電荷結合素子（Charge Coupled Device：ＣＣＤ）等のイメージセンサを使用する。
【００２１】
第１の光源１２は、制御部１７から所定の信号が送られてくると、ガイド板１１上の指２０に向けて例えば波長が７００ｎｍ〜１２００ｎｍの近赤外光を照射する。この波長の近赤外光は、生体組織内に進入しやすく、且つ血液中のヘモグロビンに吸収されやすいという性質を有する。従って、指２０に近赤外光を照射し、指２０で反射された近赤外光を第１の受光部１３で受光して、第１の受光部１３から出力される信号を制御部１７で信号処理すると、静脈の模様を示す静脈パターンが得られる。図３に、第１の受光部１３から出力された信号を処理して得た指の静脈パターンの一例を示す。
【００２２】
静脈パターンは各人に固有の生体情報であり、個人を特定する個人認証に使用することができる。本実施形態では第１の光源１２及び第１の受光部１３を使用して取得する静脈パターンを測定部位特徴形状として使用するが、例えば指２０の輪郭像や指紋の模様を取得して測定部位特徴形状としてもよい。
【００２３】
図１のように、断層情報取得部１４も、ガイド板１１の下方に配置される。断層情報取得部１４は光源、受光素子及び信号処理部等（いずれも図示せず）を有し、光の干渉性を利用して生体内部の断層像を取得する公知のＯＣＴ（Optical Coherence Tomography：光断層撮影技術）を用いて、生体の断層情報を取得する。
【００２４】
図４は、断層情報取得部１４を示す模式図である。断層情報取得部１４は、制御部１７から送られてくる所定の信号に応じて動作を開始する。そして、ガイド板１１の上に載置された指２０の様々な深さの断層像を取得し、断層情報として制御部１７に伝達する。制御部１７に伝達される断層情報には、皮膚表面の凹凸（指紋や傷）、汗腺、毛根、皮脂腺及びやコラーゲン層等の散乱要因の位置及び大きさの情報が含まれる。
【００２５】
図５（ａ），（ｂ）は、断層情報取得部１４により得られる断層像の一例を表した図である。
【００２６】
図５（ａ）は皮膚の表層部分の横断層像である。図５（ａ）からわかるように、断層情報取得部１４により得られる断層像から指紋の模様を識別することができる。また、図５（ｂ）は皮膚の表面近傍の縦断面像である。この図５（ｂ）からわかるように、断層情報取得部１４により得られる断層像から汗腺やコラーゲン層を識別することができる。
【００２７】
図６は、可動柱１５ａ，１５ｂ及びミラー１６ａ，１６ｂを示す模式図である。
【００２８】
図６に示すように、ガイド板１１の幅方向の両側部には、ガイド板１１の長さ方向に延びるガイドレール３１ａ，３１ｂが設けられている。可動柱１５ａ，１５ｂはその長手方向を垂直にして配置され、制御部１７により制御される駆動部（図示せず）により駆動されて、ガイドレール３１ａ，３１ｂの上を移動する。
【００２９】
可動柱１５ａにはミラー１６ａが取り付けられており、可動柱１５ｂにはミラー１６ｂが取り付けられている。これらのミラー１６ａ，１６ｂは、制御部１７により制御される駆動部（図示せず）により駆動されて、角度が変化する。なお、制御部１７からの信号に応じてミラー１６ａ，１６ｂが可動柱１５ａ，１５ｂの高さ方向に移動するようにしてもよい。
【００３０】
図１のように、ミラー１６ａの下方には第２の光源１８が配置され、ミラー１６ｂの下方には第２の受光部１９が配置されている。これらの第２の光源１８及び第２の受光部１９は、生体成分の測定に使用される。
【００３１】
第２の光源１８は、制御部１７から所定の信号が送られてくると、ミラー１６ａに向けて光を出射する。第２の光源１８には例えばレーザーダイオード（ＬＤ）が使用され、可視光域から赤外光域までの波長領域内の２以上の波長の光を出射する。但し、第２の光源１８から出射される光は、グルコースに吸収されやすい波長の光を含む。本実施形態では、第２の光源１８から、波長が９４０ｎｍの光と、波長が１０６０ｎｍの光とが出射されるものとする。
【００３２】
第２の光源１８は１つの発光素子で形成されている必要はなく、例えば複数の発光素子により形成されていてもよい。その場合は、例えば複数の発光素子で発生した光をカプラにより混合し、光ファイバを介して出射するようにしてもよい。
【００３３】
第２の光源１８から出射された光は、ミラー１６ａで反射され、指２０を幅方向に透過してミラー１６ｂに到達し、更にミラー１６ｂで反射されて第２の受光部１９に向かう。光が指２０を透過する際には、指２０の内部を通る血液中のグルコースにより、特定の波長の光が吸収される。
【００３４】
第２の受光部１９は、１又は複数の受光素子を有し、ミラー１６ｂで反射された光を受光する。第２の受光部１９には、例えばＩｎＧａＡｓフォトディテクタ（ＰＤ）を用いることができる。第２の受光部１９は、波長ごとに光量に応じた信号を制御部１７に出力する。
【００３５】
図７は、第１の実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【００３６】
まず、ステップＳ１１において、被検者の指２０をガイド板１１の上に載置する。そして、操作パネル１７ａを介して制御部１７に測定の開始を指示する。
【００３７】
なお、指２０のガイド板１１に対する圧力が検査のたびに変化すると精度の良い測定が困難になる。そのため、ガイド板１１に感圧素子を設けて指２０の圧力を検出し、指２０がガイド板１１に過度に強く押し当てられたときには操作パネル１７ａの表示部に注意を促すメッセージを表示するようにしてもよい。
【００３８】
次に、ステップＳ１２において、制御部１７は、第１の光源１２に所定の信号を出力して第１の光源１２を点灯させる。これにより、第１の光源１２から出射された近赤外光は、ガイド板１１を透過して指２０の内部に進入する。このとき、近赤外光の一部は、静脈を流れる血液中のへモグロビンに吸収される。そして、指２０の内部で反射された近赤外光がガイド板１１を透過し、第１の受光部１３で受光される。制御部１７は、第１の受光部１３から出力される信号を処理して、指２０の静脈パターン（測定部位特徴形状）を取得する。
【００３９】
次に、ステップＳ１３において、制御部１７は１回目の測定であるか否かを判定する。具体的には、制御部１７は、ステップＳ１２において取得した静脈パターンが、制御部１７内に既に登録されているか否かを調べる。登録されていない場合は１回目の測定である（ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ１４に移行する。また、既に登録されている場合は否（ＮＯ）と判定し、ステップＳ２０に移行する。
【００４０】
なお、ステップＳ１３における判定方法は上述の方法に限定されない。例えば、初回の測定であるか否かをユーザが操作パネル１７ａの操作キーを操作して入力するようにしてもよい。また、例えば、予め制御部１７にユーザごとの名前や指紋情報又はパスワード等の個人情報を登録しておき、名前や指紋情報又はパスワード等による個人認証を行って、過去に測定を行ったことがある被検者か否かを判定するようにしてもよい。
【００４１】
ステップＳ１４において、制御部１７はステップＳ１２で取得した静脈パターンを登録（記憶）する。この場合に、静脈パターンと名前等の被検者の個人情報とを関連付けて記憶することが好ましい。
【００４２】
次に、ステップＳ１５に移行し、制御部１７は断層情報取得部１４に断層情報の取得（ＯＣＴ測定）を指示する。これにより、断層情報取得部１４は、指２０の様々な深さの断層像を撮像し、断層情報として制御部１７に伝達する。この断層情報には、皮膚表面の凹凸（指紋や傷）、汗腺、毛根、皮脂腺及びやコラーゲン層等の光の散乱要因となる部位の位置及び大きさの情報が含まれている。
【００４３】
断層情報取得部１４が指２０の断層像を取得する際の走査範囲は、例えば基準位置から指２０の長さ方向に３ｃｍまでの範囲とする。また、深さの範囲は特に限定しないが、例えばガイド板１１の表面から上方に数ｍｍまでの範囲とする。
【００４４】
次に、ステップＳ１６に移行し、制御部１７は、断層情報に基づき、生体成分の測定を行うのに最適な光路（以下、「最適光路」という）を決定する。以下、その方法について説明する。
【００４５】
制御部１７には、予め複数（例えば数１００又はそれ以上）の最適光路候補が登録されている。図８は、最適光路候補を模式的に示す図である。この図８に矢印で示すように、最適光路候補には、位置及び角度が異なる複数のパターンが存在する。これらの最適光路候補は、いずれも光が指２０の真皮層内の静脈を通るように設定される。
【００４６】
制御部１７は、断層情報を参照することによって傷、汗腺、毛根、皮脂腺及びコラーゲン層等の散乱要因の分布状況を把握し、上述した複数の最適光路候補のうちから最も散乱要因の少ない光路を最適光路として選択する。
【００４７】
図９は、最適光路を示すイメージ図である。図９中の太線は指２０の輪郭と静脈パターンとを表しており、小円は散乱要因を表している。また、図９中の矢印は、最適光路を表している。この図９のように、制御部１７は、複数の最適光路候補のうちから散乱要因が最も少ない光路を最適光路として選択する。
【００４８】
このようにして最適光路が決定された後、ステップＳ１７に移行し、制御部１７は最適光路を静脈パターン（測定部位特徴形状）に関連付けて記憶する。最適光路を静脈パターンに関連付けることにより、次回測定時にガイド板１１に載せた指２０の位置が初回測定時からずれていたとしても、登録されている静脈パターンと次回測定時の静脈パターンとを比較することによりずれ量がわかる。これにより、新たに断層情報を取得しなくても、初回測定時と同じ位置（最適光路）に光を通すことが可能になる。なお、ずれ量が大きい場合は、操作パネル１７ａの表示部に指の位置をずらすようにメッセージを表示するようにしてもよい。
【００４９】
次に、ステップＳ１８において、制御部１７は、第１の光源１８から出射された光が最適光路を通って第２の受光部１９に到達するように、可動柱１５ａ，１５ｂの位置、及びミラー１６ａ，１６ｂの角度等を変更して光路を調整する。
【００５０】
図１０（ａ），（ｂ）は、光路の調整を説明するイメージ図である。図１０（ａ）のように可動柱１５ａ，１５ｂの位置を個別に調整し、それに応じて図１０（ｂ）のようにミラー１６ａ，１６ｂの角度を個別に調整することにより、最適光路に光を通すことができる。
【００５１】
このようにして光路の調整を行った後、ステップＳ１９に移行して、制御部１７は第２の光源１８から光を出射させ、第２の受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分（グルコース濃度）を測定する。すなわち、制御部１７は、第２の受光部１９が受光した光の波長毎の強度を調べ、それらの強度の比からグルコース濃度を演算する。グルコースによる光の吸収量は光の波長に関係するので、上述の如く波長が異なる複数の光の強度の比からグルコース濃度を演算することができる。生体成分の測定結果は、例えば操作パネル１７ａに設けられた表示部に表示し、且つ測定日時の情報とともに制御部１７に記憶する。
【００５２】
一方、ステップＳ１３において１回目の測定ではないと判定した場合は、ステップＳ２０に移行する。そして、ステップＳ２０において、制御部１７は登録情報、すなわち被検者の静脈パターン（測定部位特徴形状）とそれに関連付けされた最適光路の情報とを読み出す。その後、ステップＳ１８に移行し、前述したように静脈パターンとそれに関連付けされた最適光路の情報とに基づいて可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整し、ステップＳ１９で生体成分を測定する。
【００５３】
本実施形態では、採血針を挿す等の苦痛を被験者に与えることなく、非侵襲で生体成分の測定を行うことができる。また、本実施形態では、生体を傷付けることなく光学的な方法で生体成分を測定するので、使用場所が病院のような医療施設に限定されず、自宅や公共施設等で使用することができる。
【００５４】
更に、本実施形態では、断層情報取得部１４により生体の断層情報を取得し、その断層情報に基づいて散乱要因の分布を調べ、散乱要因が少ない光路を光が通るように可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整する。これにより、ＳＮ比の低下が回避され、生体成分を精度良く測定することができる。
【００５５】
更にまた、本実施形態に係る生体成分測定装置１０は、最適光路を静脈パターン等の測定部位特徴形状に関連付けて記憶するので、常に同じ位置に光を通すことができる。このため、生体成分の経時的変化を調べる場合に、測定結果の信頼性が高い。
【００５６】
なお、本実施形態では、第２の光源１８及び第２の受光部１９をいずれもガイド板１１の下方に配置しているが、第２の光源１８及び第２の受光部１９の少なくとも一方をガイド板１１の上方に配置してもよい。
【００５７】
また、本実施形態ではミラー１６ａ，１６ｂが取り付けられた可動柱１５ａ，１５ｂがガイドレール３１ａ，３１ｂに沿って移動するものとしているが、これらのミラー１６ａ，１６ｂ、可動柱１５ａ，１５ｂ及びガイドレール３１ａ，３１ｂは必須ではない。例えば、第２の光源１８を可動柱１５ａに取り付けることにより、ミラー１６ａを省略することができる。更に、例えばガイド板１１の幅方向の一方の側にガイド板１１に沿って多数の発光素子（第２の光源）を配列し、他方の側にガイド板１１に沿って多数の受光素子（第２の受光部）を配列することにより、可動柱１５ａ，１５ｂ及びガイドレール１６ａ，１６ｂを省略することができる。
【００５８】
更にまた、本実施形態では、２回目以降の測定のときにはステップＳ１４〜Ｓ１７の処理を省略する。しかし、前回測定時からある程度（例えば半年以上）時間が経過している場合は、初回測定時と同じようにステップＳ１４〜ステップＳ１７の処理を実行するようにしてもよい。
【００５９】
（第２の実施形態）
図１１は、第２の実施形態に係る生体成分測定装置を示す模式図である。本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、断層情報取得部１４に替えて散乱光センサ４１を有することにあり、その他の構成は基本的に第１の実施形態と同様である。このため、図１１において、図１と同一物には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
図１１のように、本実施形態に係る生体成分測定装置４０では、ガイド板１１の下方に散乱光センサ４１が配置されている。この散乱光センサ４１は、第２の光源１８から出射された光が指２０の内部を透過するときの散乱光を受光し、受光量に応じた信号を制御部１７に出力する。散乱光センサ４１として、フォトディテクタ（ＰＤ）又はＣＣＤ等を使用することができる。
【００６１】
図１２は、本実施形態に係る生体成分測定装置による生体成分の測定方法を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、ステップＳ２１において、被検者の指２０をガイド板１１の上に載置する。そして、操作パネル１７ａを介して制御部１７に測定の開始を指示する。
【００６３】
次に、ステップＳ２２に移行し、制御部１７は、第１の光源１２に所定の信号を出力して第１の光源１２を点灯させる。これにより、第１の光源１２から出射された近赤外光は、ガイド板１１を透過して指２０の内部に進入する。そして、指２０の内部で反射された近赤外光がガイド板１１を透過し、第１の受光部１３で受光される。制御部１７は、第１の受光部１３から出力される信号を処理して、指２０の静脈パターン（測定部位特徴形状）を取得する。
【００６４】
次に、ステップＳ２３において、制御部１７は１回目の測定であるか否か、すなわちステップＳ２２において取得した静脈パターンが制御部１７内に既に登録されているか否かを調べる。取得した静脈パターンが登録されていない場合は１回目の測定である（ＹＥＳ）と判定し、ステップＳ２４に移行する。また、取得した静脈パターンが既に登録されている場合は否（ＮＯ）と判定し、ステップＳ３０に移行する。
【００６５】
ステップＳ２４において、制御部１７はステップＳ２２で取得した静脈パターンを登録（記憶）する。この場合に、静脈パターンと名前等の被検者の個人情報とを関連付けて記憶することが好ましい。
【００６６】
次に、ステップＳ２５に移行し、制御部１７は最適光路の探索を行う。すなわち、制御部１７は予め登録されている複数の最適光路候補（図８参照）を順番に読み出し、読み出した最適光路候補毎に可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整する。そして、第２の光源１８から出射された光をそれらの最適光路候補に実際に通し、最適光路候補毎に散乱光センサ４１で散乱光の強度を測定する。
【００６７】
光路内に散乱要因が多いほど、散乱光センサ４１で検出される散乱光の強度が高くなる。本実施形態では、登録されている最適光路候補に全て光を通した後、散乱光の強度が最も低い最適光路候補を最適光路とする。
【００６８】
このようにして最適光路が決定された後、ステップＳ２７に移行し、制御部１７は最適光路を静脈パターン（測定部位特徴形状）に関連付けて記憶する。その後、ステップＳ２８に移行し、制御部１７は、第１の光源１８から出射された光が最適光路を通って第２の受光部１９に到達するように、可動柱１５ａ，１５ｂの位置、及びミラー１６ａ，１６ｂの角度等を変更して光路を調整する。
【００６９】
次いで、ステップＳ２９に移行して、制御部１７は第２の光源１８から光を出射させ、第２の受光部１９から出力される信号に基づいて生体成分（グルコース濃度）を算出する。その生体成分の算出結果（測定結果）は、例えば操作パネル１７ａに設けられた表示部に表示し、測定日時の情報とともに制御部１７に記憶する。
【００７０】
一方、ステップＳ２３において１回目の測定ではないと判定した場合は、ステップＳ３０に移行する。そして、ステップＳ３０において、制御部１７は登録情報、すなわち被検者の静脈パターン（測定部位特徴形状）とそれに関連付けされた最適光路の情報とを読み出す。その後、ステップＳ２８に移行し、前述したように静脈パターンとそれに関連付けされた最適光路の情報とに基づいて可動柱１５ａ，１５ｂの位置及びミラー１６ａ，１６ｂの角度を調整し、ステップＳ２９で生体成分を測定する。
【００７１】
第１の実施形態では、ＯＣＴにより断層像を取得する断層情報取得部１４を使用しているため、装置構成が複雑になり、コストが高くなることが考えられる。これに対し、本実施形態では、比較的安価なフォトディテクタ又はＣＣＤにより形成される散乱光センサ４１を使用するので、第１の実施形態に比べて装置コストが低減されるという利点がある。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、生体成分を非侵襲で精度良く測定することができるという効果を奏する。
【００７２】
以上の諸実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７３】
（付記１）生体の一部を載置するガイド板と、
前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、
前記生体内を透過した光を受光する受光部と、
前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、
最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部と
を有することを特徴とする生体成分測定装置。
【００７４】
（付記２）前記ガイド板の下に配置されて前記ガイド板の上に載置された生体部分の３次元断層像を取得する断層像取得部を有し、
前記制御部は前記断層像取得部で取得した前記３次元断層像に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする付記１に記載の生体成分測定装置。
【００７５】
（付記３）前記制御部は、前記３次元断層像を参照し、予め登録された複数の最適光路候補のうちから光を散乱させる散乱要因が少ない光路を前記最適光路とすることを特徴とする付記２に記載の生体成分測定装置。
【００７６】
（付記４）前記ガイド板の下に配置されて前記生体内で散乱された光を検出する散乱光検出部を有し、
前記制御部は前記散乱光検出部の出力に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする付記１に記載の生体成分測定装置。
【００７７】
（付記５）前記制御部は、予め登録された複数の最適光路候補のうちから前記散乱光検出部で検出される光量が少ない光路を前記最適光路とすることを特徴とする付記４に記載の生体成分測定装置。
【００７８】
（付記６）更に、前記ガイド板の上に載置された生体の測定部位特徴形状として静脈パターン、生体の輪郭像及び指紋の模様のうちのいずれかを取得する測定部位特徴形状取得部を有し、
前記制御部は、最適光路の位置を前記測定部位特徴形状に関連付けて記憶することを特徴とする付記１乃至５のいずれか１項に記載の生体成分測定装置。
【００７９】
（付記７）ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、
最適光路を決定する工程と、
前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、
前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程と
を有することを特徴とする生体成分測定方法。
【００８０】
（付記８）前記最適光路を決定する工程では、
前記ガイド板の下に配置された断層像取得部により前記ガイド板上の生体部分の３次元断層像を取得し、
前記３次元断層像から光を散乱させる散乱要因が少ない光路を抽出して最適光路とすることを特徴とする付記７に記載の生体成分測定方法。
【００８１】
（付記９）前記最適光路を決定する工程では、
予め登録された複数の最適光路候補のうちから前記ガイド板の下に配置された散乱光検出部で検出される散乱光の強度が少ない光路を抽出して最適光路とすることを特徴とする付記７に記載の生体成分測定方法。
【符号の説明】
【００８２】
１０，４０…生体成分測定装置、１１…ガイド板、１２…第１の光源、１３…第１の受光部、１４…断層情報取得部、１５ａ，１５ｂ…可動柱、１６ａ，１６ｂ…ミラー、１７…制御部、１７ａ…操作パネル、１８…第２の光源、１９…第２の受光部、２０…指、３１ａ，３１ｂ…ガイドレール、４１…散乱光センサ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の一部を載置するガイド板と、
前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、
前記生体内を透過した光を受光する受光部と、
前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、
最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部と
を有することを特徴とする生体成分測定装置。
【請求項２】
前記ガイド板の下に配置されて前記ガイド板の上に載置された生体部分の３次元断層像を取得する断層像取得部を有し、
前記制御部は前記断層像取得部で取得した前記３次元断層像に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体成分測定装置。
【請求項３】
前記ガイド板の下に配置されて前記生体内で散乱された光を検出する散乱光検出部を有し、
前記制御部は前記散乱光検出部の出力に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体成分測定装置。
【請求項４】
更に、前記ガイド板の上に載置された生体の測定部位特徴形状として静脈パターン、生体の輪郭像及び指紋の模様のうちのいずれかを取得する測定部位特徴形状取得部を有し、
前記制御部は、最適光路の位置を前記測定部位特徴形状に関連付けて記憶することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体成分測定装置。
【請求項５】
ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、
最適光路を決定する工程と、
前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、
前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程と
を有することを特徴とする生体成分測定方法。
【請求項１】
生体の一部を載置するガイド板と、
前記ガイド板の上に載置された生体内を前記ガイド板の幅方向に透過する光を発生する光源と、
前記生体内を透過した光を受光する受光部と、
前記光源と前記受光部との間の光路を変更する光路変更部と、
最適光路を決定し、前記光源から出射された光が前記最適光路を通るように前記光路変更部を制御して、前記受光部から出力される信号に基づいて生体成分を測定する制御部と
を有することを特徴とする生体成分測定装置。
【請求項２】
前記ガイド板の下に配置されて前記ガイド板の上に載置された生体部分の３次元断層像を取得する断層像取得部を有し、
前記制御部は前記断層像取得部で取得した前記３次元断層像に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体成分測定装置。
【請求項３】
前記ガイド板の下に配置されて前記生体内で散乱された光を検出する散乱光検出部を有し、
前記制御部は前記散乱光検出部の出力に基づいて前記最適光路を決定することを特徴とする請求項１に記載の生体成分測定装置。
【請求項４】
更に、前記ガイド板の上に載置された生体の測定部位特徴形状として静脈パターン、生体の輪郭像及び指紋の模様のうちのいずれかを取得する測定部位特徴形状取得部を有し、
前記制御部は、最適光路の位置を前記測定部位特徴形状に関連付けて記憶することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体成分測定装置。
【請求項５】
ガイド板の上に生体の一部を載置する工程と、
最適光路を決定する工程と、
前記最適光路に沿って前記ガイド板上の生体部分に光を透過させる工程と、
前記生体部分を透過した光を受光する受光部の出力から生体成分を算出する工程と
を有することを特徴とする生体成分測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２２３３８（Ｐ２０１３−２２３３８Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６１５９１（Ｐ２０１１−１６１５９１）
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２５日（２０１１．７．２５）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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