JP2017189489A - Biological information measurement device and biological information measurement method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報測定装置及び当該生体情報測定装置を用いた生体情報測定方法に関する。 The present invention relates to a biological information measuring device and a biological information measuring method using the biological information measuring device.
従来、血管や血管中の血液に関する生体情報を取得する生体情報取得装置（生体情報測定装置）が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、照射位置に存在する発光素子から照射された光を、受光位置に存在する受光素子が受光結果として取得し、その受光結果を用いて、生体情報を取得する旨が記載されている。また、該生体情報取得装置は、外観は腕時計型を成しており、本体ケースに設けられたバンドで被験者の腕・足・頸などの身体部位へ装着・固定して使用される旨が記載されている。 Conventionally, a biological information acquisition device (biological information measurement device) that acquires biological information related to blood vessels and blood in blood vessels is known (for example, Patent Document 1). Patent Document 1 describes that light emitted from a light emitting element present at an irradiation position is acquired by a light receiving element present at a light receiving position as a light reception result, and biological information is acquired using the light reception result. ing. Further, it is described that the biometric information acquisition device has a wristwatch type appearance and is used by being attached to and fixed to a body part such as a subject's arm, foot, or neck with a band provided in the main body case. Has been.
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、該生体情報取得装置を被験者の腕・足・頸などの身体部位へ繰り返し装着・固定した場合、同一照射位置に存在する発光素子が繰り返し発光するため、繰り返し発光した発光素子の光量が低下することがあるという課題があった。 However, in the technique described in Patent Document 1, when the biological information acquisition device is repeatedly mounted and fixed on a body part such as a subject's arm, foot, or neck, the light emitting elements present at the same irradiation position repeatedly emit light, There existed a subject that the light quantity of the light emitting element which light-emitted repeatedly may fall.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
［適用例１］本適用例に係る生体情報測定装置は、生体へ光を照射する複数の発光部と、前記生体を透過した光を受光する複数の受光部と、前記複数の発光部と前記複数の受光部とを制御する制御部と、を備えた生体情報測定装置であって、前記制御部は、前記複数の発光部の中で発光履歴の最も多い前記発光部を特定し、前記発光履歴の最も多い前記発光部よりも前記発光履歴が少ない前記発光部を選択して発光させ、前記受光部が、前記生体へ向けて発光され前記生体を透過した光を受光して受光結果を取得し、前記受光結果を用いて、前記生体の情報を取得することを特徴とする。 Application Example 1 A biological information measuring device according to this application example includes a plurality of light emitting units that irradiate light to a living body, a plurality of light receiving units that receive light transmitted through the living body, the plurality of light emitting units, A biological information measuring device comprising: a control unit that controls a plurality of light receiving units, wherein the control unit identifies the light emitting unit having the largest light emission history among the plurality of light emitting units, and The light emitting unit having the least light history than the light emitting unit having the largest history is selected to emit light, and the light receiving unit receives light emitted toward the living body and transmitted through the living body to obtain a light receiving result. The information on the living body is acquired using the light reception result.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光履歴が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光履歴が増大することなく、複数の発光部の発光履歴が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, since the light emitting part with the largest light emission history is specified and the light emitting part with the light emission history less than that is selected, the light emission history is increased only for the specific light emitting part. The light emission histories of the light emitting units are averaged, whereby it is possible to prevent a reduction in the amount of light of a specific light emitting unit and to acquire biological information with high accuracy.
［適用例２］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記発光履歴は、前記発光部の発光回数の合計値または発光時間の合計値または発光電力の合計値であることが好ましい。 Application Example 2 In the biological information measuring device according to the application example described above, it is preferable that the light emission history is a total value of light emission times, a total value of light emission time, or a total value of light emission power.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光回数の合計値または発光時間の合計値または発光電力の合計値が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光回数の合計値または発光時間の合計値または発光電力の合計値が増大することなく、複数の発光部の発光回数の合計値または発光時間の合計値または発光電力の合計値が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, the light emitting part with the largest light emission history is identified, and the light emitting part with a smaller total value of light emission times or a total value of light emission time or light emission power than that is selected to emit light. Only for a specific light emitting part, the total number of times of light emission, the total value of light emission time, or the total value of light emission power does not increase, and the total number of times of light emission of a plurality of light emitting parts, the total value of light emission time, or the total value of light emission power As a result, the light amount of the specific light emitting unit can be prevented from being reduced, and the biological information can be obtained with high accuracy.
［適用例３］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記制御部は、前記発光回数の合計値を取得する発光回数計測部を備え、前記発光回数計測部で取得した前記発光回数の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることが好ましい。 Application Example 3 In the biological information measuring device according to the application example described above, the control unit includes a light emission number measurement unit that acquires a total value of the light emission times, and the light emission number obtained by the light emission number measurement unit. It is preferable that a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on the total value is provided.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光回数の合計値が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光回数の合計値が増大することなく、複数の発光部の発光回数の合計値が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, the light emitting part with the largest light emission history is identified, and the light emitting part with the smaller total number of times of light emission is selected to emit light. Therefore, only the specific light emitting part increases the total number of light emitting times. Without being done, the total value of the number of times of light emission of the plurality of light emitting units is averaged, whereby a decrease in the light amount of the specific light emitting unit can be prevented, and biological information can be obtained with high accuracy.
［適用例４］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記制御部は、前記発光時間の合計値を取得する発光時間計測部を備え、前記発光時間計測部で取得した前記発光時間の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることが好ましい。 Application Example 4 In the biological information measurement device according to the application example, the control unit includes a light emission time measurement unit that acquires a total value of the light emission times, and the light emission time acquired by the light emission time measurement unit. It is preferable to include a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on the total value.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光時間の合計値が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光時間の合計値が増大することなく、複数の発光部の発光時間の合計値が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, the light emitting part with the largest light emission history is identified, and the light emitting part with the smaller total light emission time than that is selected to emit light, so the total light emission time only increases for the specific light emitting part. Therefore, the total value of the light emission times of the plurality of light emitting units is averaged, whereby the light amount of the specific light emitting unit can be prevented from being reduced, and biological information can be obtained with high accuracy.
［適用例５］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記制御部は、前記発光電力の合計値を取得する発光電力計測部を備え、前記発光電力計測部で取得した前記発光電力の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることが好ましい。 Application Example 5 In the biological information measurement device according to the application example described above, the control unit includes a light emission power measurement unit that acquires a total value of the light emission power, and the light emission power acquired by the light emission power measurement unit. It is preferable that a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on the total value is provided.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光電力の合計値が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光電力の合計値が増大することなく、複数の発光部の発光電力の合計値が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, the light emitting part with the largest light emission history is specified, and the light emitting part with the smaller total light emission power than that is selected to emit light, so the total light emission power value increases only for the specific light emitting part. Therefore, the total value of the light emission powers of the plurality of light emitting units is averaged, whereby the light amount of the specific light emitting unit can be prevented from being reduced, and biological information can be obtained with high accuracy.
［適用例６］本適用例に係る生体情報測定方法は、生体へ光を照射する複数の発光部と、前記生体を透過した光を受光する複数の受光部と、前記複数の発光部と前記受光部とを制御する制御部と、を備えた生体情報測定装置により生体情報を取得する生体情報測定方法であって、前記複数の発光部の中で発光履歴の最も多い前記発光部を特定する工程と、前記発光履歴の最も多い前記発光部よりも前記発光履歴が少ない前記発光部を選択して発光する工程と、前記受光部が、前記生体へ向けて発光され前記生体を透過した光を受光して受光結果を取得する工程と、前記受光結果を用いて、前記生体の情報を取得する工程と、を備えることを特徴とする。 Application Example 6 A biological information measurement method according to this application example includes a plurality of light emitting units that irradiate light to a living body, a plurality of light receiving units that receive light transmitted through the living body, the plurality of light emitting units, A biological information measuring method for acquiring biological information by a biological information measuring device including a control unit that controls a light receiving unit, wherein the light emitting unit having the largest light emission history is specified among the plurality of light emitting units. Selecting a light emitting unit that emits less light than the light emitting unit having the largest light emission history, and light receiving the light emitted toward the living body and transmitted through the living body. The method includes a step of receiving light to acquire a light reception result, and a step of acquiring information on the living body using the light reception result.
本適用例によれば、発光履歴の最も多い発光部を特定し、それよりも発光履歴が少ない発光部を選択して発光させるため、特定の発光部のみ発光履歴が増大することなく、複数の発光部の発光履歴が平均化され、これによって、特定の発光部の光量低下を防止することができ、生体の情報を精度良く取得することができる。 According to this application example, since the light emitting part with the largest light emission history is specified and the light emitting part with the light emission history less than that is selected, the light emission history is increased only for the specific light emitting part. The light emission histories of the light emitting units are averaged, whereby it is possible to prevent a reduction in the amount of light of a specific light emitting unit and to acquire biological information with high accuracy.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.
（実施形態１）
Ａ１．装置構成
図１は、実施形態１における生体情報測定装置１０の構成を示す模式図である。生体情報測定装置１０は、光を用いて使用者２の生体情報を非侵襲に測定する生体情報測定装置である。本実施形態では、生体情報として、使用者２の血液中のグルコース濃度である血糖値を取得する。生体情報測定装置１０は、血糖値測定装置１０とも呼ぶ。生体情報測定装置１０は、腕時計型であり、本体ケース１２と、本体ケース１２を使用者２の手首や腕等の測定部位に装着固定するための固定バンド１４とを備えて構成されるウェアラブル装置（ウェアラブル機器）である。
(Embodiment 1)
A1. Device Configuration FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a biological
本体ケース１２の表面（使用者２に装着したときに外向きになる面）には、タッチパネル１６や操作スイッチ１８が設けられている。このタッチパネル１６や操作スイッチ１８を用いて、使用者２が測定開始指示の入力を行ったり、測定結果がタッチパネル１６に表示されたりすることができる。
A
また、本体ケース１２の側面には、外部装置と通信するための通信装置２０と、メモリーカード２２のリーダーライター２４とが設けられている。通信装置２０は、有線ケーブルを着脱するためのジャックや、或いは、無線通信を行うための無線通信モジュール及びアンテナにより実現される。メモリーカード２２は、フラッシュメモリーや強誘電体メモリー（ＦｅＲＡＭ：Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ：Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のデータ書き換えが可能な不揮発性メモリーである。
A
また、本体ケース１２の裏面には、センサーモジュール５０が使用者２の皮膚面に接触可能に設けられている。センサーモジュール５０は、使用者２の皮膚面に測定光を照射し、使用者２の体を透過もしくは反射した光を受光する測定用のデバイスであり、光源内蔵の薄型イメージセンサーとなっている。
A
更に、本体ケース１２には、充電式のバッテリー２６と、制御基板３０と、が内蔵されている。バッテリー２６への充電方式としては、本体ケース１２の背面側に電気接点を設け、家庭用電源に接続されたクレードルにセットし、電気接点を介してクレードル経由で充電される構成でも良いし、無線式充電でも良い。
Further, the
制御基板３０には、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、メインメモリーと、測定データ用メモリーと、タッチパネルコントローラーと、センサーモジュールコントローラーとが搭載されている。メインメモリーは、プログラムや初期設定データを格納したり、ＣＰＵの演算値を格納することができる記憶媒体であり、ＲＡＭやＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリー等で実現される。なお、プログラムや初期設定データは、メモリーカード２２に記憶されている構成でも良い。測定データ用メモリーは、測定データを記憶するための記憶媒体であり、フラッシュメモリーや強誘電体メモリー（ＦｅＲＡＭ）、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ）等のデータ書き換え可能な不揮発性メモリーによって実現される。なお、測定データをメモリーカード２２に記憶する構成でも良い。
The
図２及び図３は、センサーモジュール５０の構成図である。図２はセンサーモジュール５０の一部を示す平面模式図であり、図３はセンサーモジュール５０の断面模式図である。図２に示すように、センサーモジュール５０は、その受発光領域内において、それぞれ規則的に配列された複数の発光素子５３及び複数の受光素子５９を有する。ここで、受発光領域とは、複数の発光素子５３及び受光素子５９を包含する領域をいう。
2 and 3 are configuration diagrams of the
図３に示すように、センサーモジュール５０は、複数の発光素子５３を平面状に二次元配列した発光層５２と、受光層５８へ向かう光以外を選択的に遮断する遮光層５４と、近赤外線を選択的に透過させる分光層５６と、複数の受光素子５９を平面状に二次元配列した受光層５８とを積層して構成された光学センサーである。そして、このセンサーモジュール５０は、正面側（発光層５２の側の面）が使用者２の皮膚面に向くように、本体ケース１２の裏面側に設けられている。
As shown in FIG. 3, the
発光素子５３は、生体へ光を照射する部位であり、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等により実現される。本実施形態では、血糖値（血液中のグルコース濃度）を測定するため、発光素子５３は、皮下透過性を有する近赤外線を含む光を発光可能な素子とする。
The
受光素子５９は、生体を透過又は反射した光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する部位であり、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）等の撮像素子で実現される。また、１つの受光素子５９は、検量に必要な各波長成分を受光する複数の素子を含む。
The
図２に示すように、発光素子５３及び受光素子５９は、共通のＸｓ−Ｙｓ直交座標系で定義される平面にマトリクス状に配置されている。そして、発光素子５３と受光素子５９とは、それぞれにおけるＸｓ，Ｙｓ軸方向それぞれの配置間隔が同一であるが、Ｘｓ−Ｙｓ平面において互い違いとなるように配置される。すなわち、発光素子５３と受光素子５９とのＸｓ，Ｙｓ軸方向の位置が、互いに所定長だけずれるように配列されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、発光素子５３及び受光素子５９それぞれの配置間隔は、適宜設定可能である。例えば、配置間隔は、１μｍ〜５００μｍとすると好適であり、製造コストと測定精度との兼ね合いから、例えば５０μｍ〜２００μｍとすることもできる。また、発光素子５３と受光素子５９とが積層された構成に限らず、発光素子５３と受光素子５９とが並置されていてもよい。
In addition, the arrangement | positioning space | interval of each of the
Ａ２．測定原理
（Ａ）血糖値の測定
本実施形態における血糖値の測定原理について説明する。測定にあたり、血糖値測定装置１０は、センサーモジュール５０が使用者２の皮膚面に密着するようにして固定バンド１４で使用者２に固定される。センサーモジュール５０を皮膚面に密着させることで、測定光の皮膚面での反射や皮膚面付近での散乱といった測定精度を下げる要因を抑制することができる。そして、センサーモジュール５０の直下の生体組織内における血管を測定対象として設定し、測定光がこの血管を透過した透過光を含む光を受光して吸光スペクトルを求め、血糖値を推定演算する。
A2. Measurement principle (A) Measurement of blood glucose level The measurement principle of blood glucose level in this embodiment will be described. In the measurement, the blood glucose
（Ａ−１）血管パターンの取得
具体的には、先ず、皮膚面から見た血管パターン（血管位置）を取得する。血管パターンの取得は、公知の静脈認証技術における静脈パターン検出と同様に実現することができる。
(A-1) Acquisition of blood vessel pattern Specifically, first, a blood vessel pattern (blood vessel position) viewed from the skin surface is acquired. Acquisition of a blood vessel pattern can be realized in the same manner as vein pattern detection in a known vein authentication technique.
図４は、血管パターン（血管位置）を取得する様子を説明する模式図である。図４に示すように、センサーモジュール５０の発光素子５３を一斉発光させ、使用者２の皮膚面に測定光を照射する。そして、受光素子５９を用いて、測定光が生体組織を透過した光（透過光）や、生体組織で反射した光（反射光）を受光すなわち撮影して、生体画像を取得する。なお、生体画像の取得の際に、センサーモジュール５０の一部の発光素子５３のみを発光させてもよい。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining how a blood vessel pattern (blood vessel position) is acquired. As shown in FIG. 4, the
血管４は非血管部（非血管領域８）よりも近赤外線を吸収し易いため、取得された生体画像において、血管の部分は非血管の部分よりも輝度が低く暗くなる。このため、生体画像において輝度が低くなっている部分を抽出することで、血管パターンを抽出することができる。すなわち、生体画像を構成するピクセル毎に、その輝度が所定の閾値以下であるか否かによって、該当する受光素子５９の直下に血管が存在するか否か、すなわち血管の位置を取得することができる。
Since the
図５は、生体画像に基づいて得られる血管パターンＰ４の例を示す図である。血管パターンＰ４は、生体画像を構成するピクセル毎、すなわち受光素子５９の位置毎に、血管４であるか非血管領域８であるかを示した情報である。図５では、網掛けした帯状の部分が血管４であり、それ以外の白抜きされた部分が非血管領域８として抽出されている。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a blood vessel pattern P4 obtained based on a biological image. The blood vessel pattern P4 is information indicating whether it is a
（Ａ−２）測定対象の血管部位の選択
血管パターンを取得したならば、続いて、測定対象とする血管４（より具体的には血管部位）を選択する。測定対象とする血管部位を、次の選択条件を満たすように選択する。選択条件とは、「血管の分岐部分や合流部分、画像の端部以外の部位であり、且つ、血管長手方向において所定の長さ及び所定の幅を有する」ことである。
(A-2) Selection of blood vessel part to be measured Once a blood vessel pattern is acquired, the blood vessel 4 (more specifically, a blood vessel part) to be measured is selected. The blood vessel part to be measured is selected so as to satisfy the following selection condition. The selection condition is “a part other than a branching part or a merging part of a blood vessel or an end part of an image and having a predetermined length and a predetermined width in the longitudinal direction of the blood vessel”.
血管４の分岐・合流部分５ａ（図５参照）では、受光光に、測定対象以外の血管４を通過した光が混合する可能性がある。測定対象の血管部位以外の血管４の透過光は、測定対象の血管部位の吸光スペクトルに影響を及ぼし、測定精度が低下する可能性がある。このため、血管４の分岐・合流部分５ａを除いた血管部分から測定対象の血管部位を選択することとする。
In the branching / merging
また、生体の画像端部５ｂ（図５参照）では、画像の外側近傍の血管４の分岐や合流といった構造が不明であるため、上述と同様の理由による測定精度の低下の可能性がある。これを避けるために、画像端部５ｂを除いた血管４部分から測定対象の血管部位を選択することとする。
Further, since the structure such as the branching or merging of the
発光素子５３からの照射光は、生体組織内を拡散反射し、その一部が受光素子５９にて受光される。つまり、受光素子５９にて受光される光の一部が対象となる血管４の透過光となるが、この透過光の割合が高いほど、対象となる血管４の血中成分の特徴をより顕著に表した吸光スペクトルとなり得る。すなわち、測定精度が高くなる。
Irradiation light from the
比較的細く写っている血管４（幅方向の長さが短い血管）は、本来的に細い血管４であるか、比較的深い位置にある血管４である。こういった血管４では透過光の光量が少なくなり、測定精度の低下が生じ得る。このため、細く写った血管４を除いた血管４部分（すなわち、所定の幅を有する血管部位）から、測定対象の血管部位を選択することとする。
A blood vessel 4 (a blood vessel having a short length in the width direction) that is relatively thin is originally a
そして、図６は、図５の血管パターンＰ４に基づいて得られる測定対象の血管部位６の一例である。図６において、血管４のうち、斜線でハッチングされた部分が、測定対象として選択された血管部位６である。
FIG. 6 is an example of the
（Ａ−３）発光部及び受光部の選択
続いて、発光部Ｌと受光部Ｓとを選択する。
(A-3) Selection of light emitting unit and light receiving unit Subsequently, the light emitting unit L and the light receiving unit S are selected.
図７は、発光部Ｌと受光部Ｓとの選択について説明する図である。本実施形態において、（ｉ）血管４の上にある発光部Ｌを、測定用発光部Ｌｄとして選択し、（ｉｉ）測定用発光部Ｌｄから所定距離Ｗだけ離れており、かつ、血管４の上にある受光部Ｓを、測定用受光部Ｓｄとして選択する。ここで、「血管の上」とは、測定対象の血管部位６の上であることをいう。
FIG. 7 is a diagram illustrating selection between the light emitting unit L and the light receiving unit S. In the present embodiment, (i) the light emitting part L on the
また、（ｉｉｉ）血管４の上にない発光部Ｌをリファレンス用発光部Ｌｒとして選択し、（ｉｖ）リファレンス用発光部Ｌｒから所定距離Ｗだけ離れており、かつ、血管４の上にない受光部Ｓをリファレンス用受光部Ｓｒとして選択する。ここで、「血管の上にない」とは、測定対象の血管部位６を含む血管４の上にないことをいう。所定距離Ｗは、次のように定められる。
In addition, (iii) the light emitting portion L that is not on the
図８は、生体組織内での光の伝播を説明する図であり、深さ方向に沿った断面図を示している。ある発光部Ｌから照射された光は、生体組織内を拡散反射し、照射された光の一部がある受光部Ｓに到達する。その光の伝播経路は、いわゆるバナナ形状（２つの弧で挟まれた領域）を成し、略中央付近で深さ方向の幅が最も広くなるとともに、発光素子５３と受光素子５９との間隔に応じて全体の深さ（到達可能な深さ）が深くなる。
FIG. 8 is a diagram for explaining the propagation of light in the living tissue, and shows a cross-sectional view along the depth direction. The light emitted from a certain light emitting unit L is diffusely reflected in the living tissue and reaches the light receiving unit S where a part of the irradiated light is present. The light propagation path has a so-called banana shape (a region sandwiched between two arcs), the width in the depth direction is the largest near the center, and the distance between the light-emitting
測定精度を高めるには、血管４を透過したより多くの透過光が受光部Ｓで受光されることが望ましい。このことから、発光部Ｌと受光部Ｓとの下方に対象となる血管４が位置することが好ましく、対象となる血管４の想定する深さＤに応じた所定距離Ｗが定められる。所定距離Ｗ、すなわち発光部Ｌと受光部Ｓとの間の最適な間隔Ｗは、血管４の皮膚面からの深さＤの約２倍の距離とする。例えば、深さＤを３ｍｍ程度とすると、最適距離Ｗは５〜６ｍｍ程度となる。次に、発光部Ｌと発光素子５３との関係及び受光部Ｓと受光素子５９との関係について説明する。
In order to increase the measurement accuracy, it is desirable that a larger amount of transmitted light transmitted through the
図９は、発光部Ｌと発光素子５３との関係及び受光部Ｓと受光素子５９との関係を示す図である。本実施形態における発光部Ｌは、発光領域Ｒ１内の複数の発光素子５３から形成されている。発光領域Ｒ１は、センサーモジュール５０の受発光領域のうちの一部の領域であり、一定の形状及びサイズを有する領域をいう。本実施形態では、発光領域Ｒ１を、縦（Ｙｓ方向）に３つの発光素子５３が入り、横（Ｘｓ方向）に３つの発光素子５３が入る領域とし、発光領域Ｒ１内の全ての発光素子５３を発光部Ｌとして発光させる。本実施形態において、センサーモジュール５０は、縦（Ｙｓ方向）に３つより多い発光素子５３を備え、かつ、横（Ｘｓ方向）に３つより多い発光素子５３を備える。このため、センサーモジュール５０の受発光領域には複数の発光部Ｌが存在することとなる。そして、複数の発光部Ｌから測定用発光部Ｌｄまたはリファレンス用発光部Ｌｒが選択される。測定用発光部Ｌｄとして発光させる複数の発光素子５３が含まれる領域を第１発光領域とも呼び、リファレンス用発光部Ｌｒとして発光させる複数の発光素子５３が含まれる領域を第２発光領域とも呼ぶ。
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between the light emitting unit L and the
なお、一定の形状及びサイズを有する発光領域Ｒ１は、例えば、発光素子１つ分の領域としてもよい。この場合、この領域内の１つの発光素子５３が発光部Ｌとなる。また、発光領域Ｒ１内の全ての発光素子５３を発光させなくてもよい。
The light emitting region R1 having a certain shape and size may be, for example, a region for one light emitting element. In this case, one
同様に、本実施形態における受光部Ｓは、受光領域Ｒ２内の複数の受光素子５９から形成されている。受光領域Ｒ２は、センサーモジュール５０の受発光領域のうちの一部の領域であり、一定の形状及びサイズを有する領域をいう。本実施形態では、受光領域Ｒ２を、縦（Ｙｓ方向）に３つの受光素子５９が入り、横（Ｘｓ方向）に３つの受光素子５９が入る領域とし、受光領域Ｒ２内の全ての受光素子５９を受光部Ｓとして受光させる。本実施形態において、センサーモジュール５０は、縦（Ｙｓ方向）に３つより多い受光素子５９を備え、かつ、横（Ｘｓ方向）に３つより多い受光素子５９を備える。このため、センサーモジュール５０の受発光領域には複数の受光部Ｓが存在することとなる。そして、複数の受光部Ｓから測定用受光部Ｓｄやリファレンス用受光部Ｓｒが選択される。測定用受光部Ｓｄとして受光させる複数の受光素子５９が含まれる領域を第１受光領域とも呼び、リファレンス用受光部Ｓｒとして発光させる複数の受光素子５９が含まれる領域を第２受光領域とも呼ぶ。
Similarly, the light receiving portion S in the present embodiment is formed from a plurality of light receiving
なお、一定の形状及びサイズを有する受光領域Ｒ２について、例えば、受光素子５９が１つ分の領域としてもよい。この場合、この受光領域Ｒ２内の１つの受光素子５９が受光部Ｓとなる。また、受光領域Ｒ２内の全ての受光素子５９を受光させなくてもよい。本実施形態において、発光部Ｌと受光部Ｓとの所定距離Ｗとは、発光領域Ｒ１の重心と受光領域Ｒ２の重心との距離をいう。これらの重心は、領域の形状に応じて決まる幾何学的な重心である。
For example, the light receiving region R2 having a certain shape and size may be a region corresponding to one
本実施形態において、測定用発光部Ｌｄと測定用受光部Ｓｄとを結ぶ直線Ｌ１と、リファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとを結ぶ直線Ｌ２とは、略平行である。なお、「略平行」とは、２つの直線Ｌ１，Ｌ２が成す角が１０°以内であることをいう。また、測定用発光部Ｌｄとリファレンス用発光部Ｌｒとの距離Ｊは、６ｍｍ以下であることが好ましく、本実施形態において、この距離Ｊは５ｍｍである。 In the present embodiment, a straight line L1 connecting the measurement light emitting unit Ld and the measurement light receiving unit Sd and a straight line L2 connecting the reference light emitting unit Lr and the reference light receiving unit Sr are substantially parallel. Note that “substantially parallel” means that the angle formed by the two straight lines L1 and L2 is within 10 °. Further, the distance J between the measurement light emitting part Ld and the reference light emitting part Lr is preferably 6 mm or less, and in the present embodiment, this distance J is 5 mm.
（Ａ−４）測定
測定対象の血管部位６に対する測定用発光部Ｌｄ、測定用受光部Ｓｄ、リファレンス用発光部Ｌｒ、及びリファレンス用受光部Ｓｒを選択すると、血糖値の測定を行う。具体的には、まず、測定用発光部Ｌｄを発光させ、その光の測定用受光部Ｓｄからの受光結果Ｑ１（「第１の受光結果Ｑ１」と呼ぶ）を取得する。次に、リファレンス用発光部Ｌｒを発光させ、その光のリファレンス用受光部Ｓｒからの受光結果Ｑ２（「第２の受光結果Ｑ２」と呼ぶ）を取得する。そして、受光結果Ｑ１と受光結果Ｑ２とを用いて、吸光スペクトルを生成する。
(A-4) Measurement When the measurement light-emitting part Ld, the measurement light-receiving part Sd, the reference light-emitting part Lr, and the reference light-receiving part Sr for the
このとき、例えば発光部Ｌによる発光光の波長を変化させることで皮膚面への照射光の波長λを近赤外領域内で変化させて、波長λ毎の血管部位６の透過率Ｔを求める。透過率Ｔ（λ）は、測定用受光部Ｓｄによって得られた光強度Ｏｓ（λ）と、リファレンス用受光部Ｓｒによって得られた光強度Ｏｒ（λ）とから、Ｔ（λ）＝Ｏｓ（λ）／Ｏｒ（λ）、として得られる。そして、この透過率Ｔ（λ）から吸光率を求めて吸光スペクトルを生成する。
At this time, for example, by changing the wavelength of the light emitted by the light emitting portion L, the wavelength λ of the light irradiated onto the skin surface is changed in the near infrared region, and the transmittance T of the
ここで、透過率Ｔの算出原理について簡単に説明する。一般的に、発光部Ｌによる照射光の強度をＰ（λ）、照射光が透過した物体部分の透過率をＴ（λ）、受光部Ｓに定められている感度をＳ（λ）とすると、受光部Ｓで得られる光強度Ｏ（λ）は、Ｏ（λ）＝Ｐ（λ）・Ｔ（λ）・Ｓ（λ）、で与えられる。 Here, the calculation principle of the transmittance T will be briefly described. In general, assuming that the intensity of light emitted from the light emitting portion L is P (λ), the transmittance of the object part through which the irradiated light is transmitted is T (λ), and the sensitivity defined for the light receiving portion S is S (λ). The light intensity O (λ) obtained by the light receiving unit S is given by O (λ) = P (λ) · T (λ) · S (λ).
この関係式より、血管４の透過光を含まないリファレンス用受光部Ｓｒで得られる光強度Ｏｒ（λ）は、非血管領域８部分の透過率Ｔ（λ）を「１」と仮定すると、Ｏｒ（λ）＝Ｐ（λ）・Ｓ（λ）、となる。
From this relational expression, the light intensity Or (λ) obtained by the reference light receiving portion Sr that does not include the transmitted light of the
また、血管４の透過光を含む測定用受光部Ｓｄで得られる光強度Ｏｓ（λ）は、Ｏｓ（λ）＝Ｐ（λ）・Ｔ（λ）・Ｓ（λ）、となる。この２つの式から、透過率Ｔ（λ）が求められる。また、この透過率Ｔ（λ）は、非血管領域８の透過率Ｔ（λ）に対する相対的な値となる。
The light intensity Os (λ) obtained by the measurement light receiving unit Sd including the light transmitted through the
（Ａ−５）血糖値の算出
続いて、吸光スペクトルに基づき、予め定められた血糖値（血液中のグルコース濃度）と吸光度との関係を示す検量線を用いて、血糖値の推定算出を行う。なお、この吸光スペクトルから所定成分（本実施形態ではグルコース）の濃度を算出する技術自体は公知であり、本実施形態ではその公知技術を適用可能である。
(A-5) Calculation of blood glucose level Subsequently, based on the absorption spectrum, the blood glucose level is estimated and calculated using a calibration curve showing the relationship between a predetermined blood glucose level (glucose concentration in blood) and absorbance. . In addition, the technique itself which calculates the density | concentration of a predetermined component (in this embodiment glucose) from this light absorption spectrum is well-known, and this well-known technique is applicable in this embodiment.
Ａ３．機能構成
図１０は、本実施形態における血糖値測定装置１０の機能構成図である。血糖値測定装置１０は、機能的には、操作入力部１１０と、表示部１２０と、音出力部１３０と、通信部１４０と、照射部２１０と、撮像部２２０と、制御部３００と、記憶部４００とを備えて構成される。
A3. Functional Configuration FIG. 10 is a functional configuration diagram of the blood sugar
操作入力部１１０は、ボタンスイッチやタッチパネル、各種センサー等の入力装置であり、なされた操作に応じた操作信号を制御部３００に出力する。この操作入力部１１０によって、血糖値の測定開始指示等の各種指示入力が行われる。図１では、操作スイッチ１８やタッチパネル１６がこれに該当する。
The
表示部１２０は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等の表示装置であり、制御部３００からの表示信号に基づく各種表示を行う。この表示部１２０に、測定結果等が表示される。図１では、タッチパネル１６がこれに該当する。
The
音出力部１３０は、スピーカー等の音出力装置であり、制御部３００からの音信号に基づく各種音出力を行う。この音出力部１３０によって、血糖値の測定開始や測定終了、低血糖値発生等の報知音が出力される。
The
通信部１４０は、無線通信機やモデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等の通信装置であり、通信回線と接続して外部との通信を実現する。図１では、通信装置２０がこれに該当する。
The
発光部Ｌである照射部２１０は、平面状に二次元配列された複数の発光素子５３を有する。図３に示すセンサーモジュール５０の発光層５２がこれに該当する。この照射部２１０の配置位置（具体的には、Ｘｓ−Ｙｓ直交座標系における各発光素子５３の位置座標）については、発光素子リスト４０６として記憶部４００に記憶されている。
The
受光部Ｓである撮像部２２０は、平面状に二次元配列された複数の受光素子５９を有する。図３に示すセンサーモジュール５０の受光層５８がこれに該当する。この撮像部２２０の配置位置（具体的には、Ｘｓ−Ｙｓ直交座標系における各受光素子５９の位置座標）については、受光素子リスト４０８として記憶部４００に記憶されている。
The
制御部３００は、例えばＣＰＵやＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路：Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現され、所定のプログラムやデータ、操作入力部１１０からの操作信号に基づいて各種の演算処理を実行して、血糖値測定装置１０の動作を制御する。図１では、制御基板３０がこれに該当する。また、制御部３００は、血糖値測定部３１０と、照射制御部３４２と、撮像制御部３４４と、を有する。照射制御部３４２は、複数の発光素子５３それぞれを選択的に発光制御する。撮像制御部３４４は、複数の受光素子５９それぞれから受光した光量を取得する。
The
血糖値測定部３１０は、生体画像取得部３１４と、血管パターン取得部３１６と、血管部位選択部３１８と、測定用受発光部選択部３２０と、リファレンス用受発光部選択部３２２と、吸光スペクトル算出部３２４と、成分値算出部３２６と、発光回数計測部３２８と、発光時間計測部３３０を有し、使用者２の血液中のグルコース濃度すなわち血糖値の測定を行う。
The blood glucose
生体画像取得部３１４は、使用者２の生体画像の取得を行う。生体画像の取得は、公知の静脈認証技術等における生体画像の撮影技術を適宜利用することで実現する。すなわち、発光素子５３を一斉発光させ、受光素子５９による測光（撮影）を行う。そして、測光結果による輝度画像、すなわち生体画像を生成する。生体画像取得部３１４によって取得された生体画像は、生体画像データ４１４として記憶部４００に記憶される。
The biological
血管パターン取得部３１６は、生体画像取得部３１４によって取得された生体画像に対する所定の画像処理を行って、血管パターンを取得する。具体的には、公知の静脈認証技術における生体画像から静脈パターンを識別する技術を適宜利用することで実現する。例えば、生体画像のピクセル毎に、基準輝度と比較して２値化やフィルター処理を施す。基準輝度未満のピクセルが血管、基準輝度以上のピクセルが非血管領域８を示すことになる。血管パターン取得部３１６によって取得された血管パターンは、血管パターンデータ４１６として記憶部４００に記憶される。
The blood vessel
血管部位選択部３１８は、血管パターン取得部３１６によって取得された血管パターンに基づいて、所定の選択条件を示す血管部位６を測定対象として選択する。ここで、測定対象とする血管部位６は、１つであっても良いし複数としても良い。測定対象として選択された血管部位６それぞれについては、血管部位データ４１８として記憶部４００に記憶される。
Based on the blood vessel pattern acquired by the blood vessel
図１１は、血管部位データ４１８のデータ構成の一例を示す図である。血管部位データ４１８は、当該血管部位の識別情報である血管部位ＩＤ４１８ａと、部位ピクセルリスト４１８ｂと、中心線位置情報４１８ｃと、血管長手方向の長さである部位長４１８ｄと、測定用発光部データ４１８ｅと、測定用受光部データ４１８ｆと、リファレンス用発光部データ４１８ｇと、リファレンス用受光部データ４１８ｈと、を格納している。部位ピクセルリスト４１８ｂは、当該血管部位に対応するピクセル（すなわち、受光素子５９）の一覧である。中心線位置情報４１８ｃは、Ｘｓ−Ｙｓ直交座標系における当該血管部位の中心線（血管幅方向の中心であり血管長さ方向に沿った線）の位置座標の情報である。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a data configuration of the blood
測定用受発光部選択部３２０は、測定対象の血管部位６それぞれについて、測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄを選択する。具体的には、Ｘｓ−Ｙｓ直交座標系において（すなわち、皮膚面において）、血管部位６の中心線上の一つの位置を測定用発光部Ｌｄとして選択し、測定用発光部Ｌｄから所定距離Ｗだけ離れており、かつ、血管部位６の中心線上にある測定用受光部Ｓｄを選択する。この測定用発光部Ｌｄと測定用受光部Ｓｄとの選択条件を第１の条件とも呼ぶ。所定距離Ｗは、最適距離データ４１０として記憶部４００に記憶されている。血管部位６の中心線上の一つの位置の選択方法は、例えば、血管部位６の長手方向の略中心位置として定める。選択された測定用発光部Ｌｄは、測定用発光部データ４１８ｅとして記憶され、選択された測定用受光部Ｓｄは、測定用受光部データ４１８ｆとして記憶される。
The measurement light emitting / receiving
なお、上記第１の条件を満たす測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄが存在しない場合には、当該一つの位置から血管部位６の中心線に沿って所定の単位距離離れた位置について、同様に上記第１の条件を満たす測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄが存在するかを判断する。それでも上記第１の条件を満たす測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄが存在しない場合には、同様にこれを繰り返すことで、測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄを検索及び選択を行う。
In the case where the measurement light emitting part Ld and the measurement light receiving part Sd satisfying the first condition do not exist, a position away from the one position along the center line of the
リファレンス用受発光部選択部３２２は、測定用受発光部選択部３２０によって設定された測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄを基準として、血管４の上にない一つの位置をリファレンス用発光部Ｌｒとして選択し、リファレンス用発光部Ｌｒから所定距離Ｗだけ離れており、かつ、血管４の上にないリファレンス用受光部Ｓｒを選択する。このリファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとの選択条件を第２の条件とも呼ぶ。
The reference light emitting / receiving
本実施形態において、図７に示すように、測定用発光部Ｌｄとリファレンス用発光部Ｌｒとの距離Ｊが５ｍｍであり、測定用発光部Ｌｄと測定用受光部Ｓｄとを結ぶ直線と、リファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとを結ぶ直線とが平行となるリファレンス用受光部Ｓｒを選択する。第１の条件と第２の条件と異なる上記選択条件を第３の条件と呼ぶ。なお、上記第２の条件及び第３の条件を満たすリファレンス用発光部Ｌｒ及びリファレンス用受光部Ｓｒが存在しない場合には、再度、測定用受発光部選択部３２０による測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄの検索及び選択を行う。リファレンス用発光部Ｌｒは、リファレンス用発光部データ４１８ｇとして記憶され、選択されたリファレンス用受光部Ｓｒは、リファレンス用受光部データ４１８ｈとして記憶される。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the distance J between the measurement light emitting portion Ld and the reference light emission portion Lr is 5 mm, the straight line connecting the measurement light emission portion Ld and the measurement light reception portion Sd, and the reference The reference light receiving portion Sr is selected in which the straight line connecting the light emitting portion Lr and the reference light receiving portion Sr is parallel. The selection condition that is different from the first condition and the second condition is referred to as a third condition. When the reference light emitting unit Lr and the reference light receiving unit Sr satisfying the second condition and the third condition do not exist, the measurement light emitting unit Ld and the measurement by the measurement light receiving / emitting
吸光スペクトル算出部３２４は、測定対象の血管部位６それぞれについて、吸光スペクトルを生成する。具体的には、測定用受光部Ｓｄからの第１の受光結果Ｑ１及びリファレンス用受光部Ｓｒからの第２の受光結果Ｑ２をもとに、波長λ毎の透過率Ｔを算出することで、吸光スペクトルを生成する。更に、測定対象の血管部位６が複数有る場合は、これら複数の測定対象の血管部位６それぞれの吸光スペクトルを平均して平均吸光スペクトルを算出する。吸光スペクトル算出部３２４によって算出された吸光スペクトルは、吸光スペクトルデータ４２０として記憶部４００に記憶される。
The absorption
成分値算出部３２６は、吸光スペクトル算出部３２４によって算出された吸光スペクトルに基づいて、目的とする血液成分の血中濃度であるグルコース濃度（すなわち、血糖値）を算出する。本実施形態では、吸光スペクトルを、重回帰分析法、主成分回帰分析法、ＰＬＳ回帰分析法、独立成分分析法等の分析法を用いる。なお、測定対象の血管部位６が複数有る場合には、各血管部位６に係る吸光スペクトルを平均した平均吸光スペクトルから血糖値を算出する。成分値算出部３２６によって算出された血糖値は、測定時刻と対応付けて、測定血糖値データ４２２として記憶部４００に蓄積記憶される。
The component
発光回数計測部３２８は、発光素子５３ごとの発光回数を取得する。つまり、測定用受発光部選択部３２０で選択した測定用発光部Ｌｄの中で発光した発光素子５３の発光回数を１回増やす。更に、リファレンス用受発光部選択部３２２で選択したリファレンス用発光部Ｌｒの中で発光した発光素子５３の発光回数を１回増やす。そして、それぞれの発光素子５３の発光回数の合計値は、発光回数計測結果４２４に記憶される。また、この発光回数計測結果４２４が発光素子５３ごとの発光履歴となる。
The light emission
発光時間計測部３３０は、発光素子５３ごとの発光回数を取得する。つまり、測定用受発光部選択部３２０で選択した測定用発光部Ｌｄの中で発光した発光素子５３の発光回数と、照射制御部３４２で制御した照射時間から発光素子５３ごとの発光時間を計測する。更に、リファレンス用受発光部選択部３２２で選択したリファレンス用発光部Ｌｒの中で発光した発光素子５３の発光回数と、照射制御部３４２で制御した照射時間から発光素子５３ごとの発光時間を計測する。そして、それぞれの発光素子５３の発光時間の計測結果は、発光時間の合計値として発光時間計測結果４２６に記憶される。また、この発光時間計測結果４２６が発光素子５３ごとの発光履歴となる。
The light emission
本実施形態においては、発光履歴を取得する発光回数計測部３２８と発光時間計測部３３０とは、同時に搭載した場合を示したが本発明はこれに限られない。どちらか一方を搭載しても良い。
In the present embodiment, the light emission
ここで、発光素子５３ごとに記憶された発光回数計測結果４２４または発光時間計測結果４２６は、測定用受発光部選択部３２０及びリファレンス用受発光部選択部３２２で参照される。後述する図１３及び図１４に示すように、測定用発光部及びリファレンス用発光部候補の中で発光回数または発光時間を比較し、発光回数または発光時間が最も多い発光素子５３を除いて測定用発光部及びリファレンス用発光部が選定される。
Here, the light emission
記憶部４００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置であり、制御部３００が血糖値測定装置１０を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、制御部３００の作業領域として用いられ、制御部３００が実行した演算結果や、操作入力部１１０からの操作データ等が一時的に格納される。図１では、制御基板３０に搭載されるメインメモリーや測定データ用メモリーがこれに該当する。また、記憶部４００には、システムプログラム４０２と、血糖値測定プログラム４０４と、発光素子リスト４０６と、受光素子リスト４０８と、最適距離データ４１０と、生体画像データ４１４と、血管パターンデータ４１６と、血管部位データ４１８と、吸光スペクトルデータ４２０と、測定血糖値データ４２２と、発光回数計測結果４２４と、発光時間計測結果４２６と、が記憶される。
The
Ａ４．生体情報測定方法
図１２は、生体情報測定方法としての血糖値測定処理の流れを説明するフローチャートである。また、図１３及び図１４は、血糖値測定処理のステップＰ１６０及びステップＰ１９０を説明する図である。この処理は、制御部３００が、血糖値測定プログラム４０４に従った処理を実行することで実現される。
A4. Biological Information Measuring Method FIG. 12 is a flowchart for explaining the flow of blood glucose level measurement processing as a biological information measuring method. 13 and 14 are diagrams for explaining steps P160 and P190 of the blood glucose level measurement process. This process is realized by the
図１２によれば、血糖値測定部３１０が、使用者２の血糖値を測定する測定処理を行う。まず、血糖値測定部３１０の生体画像取得部３１４が、センサーモジュール５０の発光面の全面（すなわち、全ての発光素子５３を含む範囲）を発光範囲とし、発光範囲内の発光素子５３を発光させて、使用者２の生体画像を取得する（ステップＰ１２０）。続いて、血管パターン取得部３１６が、得られた生体画像に基づいて、皮膚面から見た血管パターンを取得する（ステップＰ１３０）。その結果、血管パターンが得られないならば（ステップＰ１４０：ＮＯ）、ステップＰ１２０に戻る。
According to FIG. 12, the blood sugar
血管パターンが得られたならば（ステップＰ１４０：ＹＥＳ）、血管部位選択部３１８が、得られた血管パターンに基づいて、所定の選択条件を満たす測定対象の血管部位６を選択する（ステップＰ１５０）。そして、複数の発光部Ｌの中で発光履歴の最も多い発光部Ｌを特定する工程である測定用受発光部選択部３２０が、図１３に示す順序により所定の条件を満たす測定用発光部Ｌｄ及び測定用受光部Ｓｄを選択する（ステップＰ１６０）。次いで、発光履歴の最も多い発光部Ｌよりも発光履歴が少ない発光部Ｌを選択して発光する工程である測定用発光部Ｌｄを発光させ（ステップＰ１７０）、受光部Ｌが、生体へ向けて発光され生体を透過した光を受光して受光結果を取得する工程において選択された測定用受光部Ｓｄにより第１の受光結果Ｑ１を得る（ステップＰ１８０）。
If a blood vessel pattern is obtained (step P140: YES), the blood vessel
その後、リファレンス用受発光部選択部３２２が、図１４に示す順序により所定の条件を満たすリファレンス用発光部Ｌｒ及びリファレンス用受光部Ｓｒを選択する（ステップＰ１９０）。次いで、リファレンス用発光部Ｌｒを発光させ（ステップＰ２００）、選択されたリファレンス用受光部Ｓｒにより第２の受光結果Ｑ２を得る（ステップＰ２１０）。なお、第１の受光結果Ｑ１を取得する工程（ステップＰ１８０）と、第２の受光結果Ｑ２を取得する工程（ステップＰ２１０）との間には、所定時間の間隔を設ける。本実施形態では、所定時間の間隔として、５秒間の間隔を設ける。
After that, the reference light emitting / receiving
次いで、吸光スペクトル算出部３２４が、第１の受光結果Ｑ１及び第２の受光結果Ｑ２とを用いて、当該血管部位６についての吸光スペクトルを生成する（ステップＰ２２０）。更に、測定対象の血管部位６が複数有る場合には、血管部位６毎の吸光スペクトルを平均した吸光スペクトルを算出する。
Next, the absorption
その後、受光結果を用いて、生体の情報を取得する工程として、成分値算出部３２６が、吸光スペクトルに基づいて、血液中のグルコース濃度すなわち血糖値を算出する（ステップＰ２３０）。そして、算出した血糖値を表示部１２０に表示させるとともに、測定時刻と対応付けて蓄積記憶する（ステップＰ２４０）。所定の待機時間の経過を待機した後（ステップＰ２５０）、ステップＰ１２０に戻り、同様に次回の血糖値の測定を行う。
Thereafter, as a process of acquiring living body information using the light reception result, the component
以上述べたように、本実施形態に係る血糖値測定装置１０及び血糖値測定装置１０を用いた生体情報測定方法によれば、以下の効果を得ることができる。
該血糖値測定装置１０を被験者の腕・足・頸などの身体部位へ繰り返し装着・固定した場合において、特定の素子のみを使用することによる素子劣化を抑制でき、長期間使用しても血管に関連した生体情報を十分な精度で取得することができる。
As described above, according to the blood sugar
When the blood glucose
（実施形態２）
次に、実施形態２に係る生体情報測定方法について、図１５を参照して説明する。
図１５は、実施形態２における生体画像の一部から得られる血管パターンに基づいた測定対象の血管部位の一例を示す図である。なお、実施形態１と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 2)
Next, a biological information measuring method according to
FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a blood vessel part to be measured based on a blood vessel pattern obtained from a part of a biological image according to the second embodiment. In addition, about the component same as Embodiment 1, the same number is used and the overlapping description is abbreviate | omitted.
実施形態１では、生体画像取得時にセンサーモジュール５０の発光面の全面（すなわち、全ての発光素子５３を含む範囲）を発光範囲とし、発光範囲内の発光素子５３を発光させて、使用者２の生体画像を取得したが、本実施形態ではセンサーモジュール５０の発光面の一部（すなわち、一部の発光素子５３を含む範囲）のみ発光させて生体画像を取得する（ステップＰ１２０）。従って、図１５に示すように、発光領域内における生体画像のみを取得することができる。以降のステップは、実施形態１と同様である。
In the first embodiment, the entire light emitting surface of the sensor module 50 (that is, the range including all the light emitting elements 53) is set as the light emitting range when the biological image is acquired, and the
以上述べたように、本実施形態に係る生体情報測定方法によれば、実施形態１での効果に加えて、発光素子５３の発光回数または発光時間が低減でき、センサーモジュール５０の発光素子劣化を抑制できる。
As described above, according to the biological information measuring method according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the number of times or the light emission time of the
（実施形態３）
次に、実施形態３に係る生体情報測定方法について、図１６を参照して説明する。
図１６は、実施形態３における血糖値測定処理の流れを説明するフローチャートである。なお、実施形態１または実施形態２と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 3)
Next, a biological information measuring method according to Embodiment 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 16 is a flowchart illustrating the flow of blood sugar level measurement processing according to the third embodiment. In addition, about the component same as Embodiment 1 or
実施形態３では、生体画像取得時に発光した発光素子５３についても、発光回数及び発光時間を計測する（ステップＰ１３１）。実施形態１のように全面（すなわち、全ての発光素子５３を含む範囲）を発光範囲とした場合は全ての発光素子５３を計測対象とする。実施形態２のようにセンサーモジュール５０の発光面の一部（すなわち、一部の発光素子５３を含む範囲）のみ発光させた場合は、一部の発光素子５３のみ計測対象とする。
In the third embodiment, the number of times of light emission and the light emission time are also measured for the
以上述べたように、本実施形態に係る生体情報測定方法によれば、実施形態１における効果に加えて、より正確に発光素子５３の発光回数または発光時間を計測できるため、特定の素子のみを使用することによる素子劣化を抑制でき、長期間使用しても血管に関連した生体情報を十分な精度で取得することができる。
As described above, according to the biological information measuring method according to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the number of times of light emission or the light emission time of the
（実施形態４）
次に、実施形態４に係る血糖値測定装置１０ａを用いた生体情報測定方法について、図１７〜図１９を参照して説明する。図１７は、実施形態４における血糖値測定装置の機能構成図である。図１８及び図１９は、実施形態４における血糖値測定処理のステップＰ１６０及びステップＰ１９０を説明する図である。なお、実施形態１〜実施形態３と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
(Embodiment 4)
Next, a biological information measuring method using the blood sugar
実施形態４では、実施形態１にある発光回数計測部３２８及び発光時間計測部３３０の代わりに発光素子５３の発光履歴を取得する発光電力計測部３３２を設ける。発光電力計測部３３２において、発光素子５３に印加された電圧及び電流を計測し、発光電力の合計値として記憶部４００の発光電力計測結果４２８にデータを保存する。そして、この発光電力計測結果４２８が発光素子５３ごとの発光履歴となる。
In the fourth embodiment, a light emission
ここで、発光素子５３ごとに記憶された発光電力計測結果４２８は、測定用受発光部選択部３２０及びリファレンス用受発光部選択部３２２で参照される。図１８及び図１９に示すように、測定用発光部及びリファレンス用発光部候補の中で発光電力の合計値を比較し、発光電力の合計値が最も多い発光部を除く測定用発光部及びリファレンス用発光部が選定される。
Here, the light emission
以上述べたように、本実施形態に係る血糖値測定装置１０ａによれば、実施形態１における効果と同等の効果が得られ、特定の素子のみを使用することによる素子劣化を抑制でき、長期間使用しても血管に関連した生体情報を十分な精度で取得することができる。
As described above, according to the blood sugar
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.
（変形例１）
前述した実施形態では、第１の受光結果Ｑ１を取得する工程（ステップＰ１８０）の後、第２の受光結果Ｑ２を取得する工程（ステップＰ２１０）を行う。しかし、本発明はこれに限られない。第２の受光結果Ｑ２を取得する工程の後、第１の受光結果Ｑ１を取得する工程を行なっても良い。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the step of obtaining the second light reception result Q2 (step P210) is performed after the step of obtaining the first light reception result Q1 (step P180). However, the present invention is not limited to this. You may perform the process of acquiring the 1st light reception result Q1 after the process of acquiring the 2nd light reception result Q2.
（変形例２）
前述した実施形態では、発光部Ｌ及び受光部Ｓの選択（例えば、ステップＰ１６０）の後、発光部Ｌの発光を行う（例えば、ステップＰ１７０）。しかし、本発明はこれに限られない。発光部Ｌの発光後に、受光部Ｓの選択を行っても良い。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, after the light emitting unit L and the light receiving unit S are selected (for example, step P160), the light emitting unit L emits light (for example, step P170). However, the present invention is not limited to this. After the light emitting unit L emits light, the light receiving unit S may be selected.
（変形例３）
前述した実施形態では、発光部Ｌの選択後、発光部Ｌから所定距離Ｗ離れた受光部Ｓを選択している。しかし、本発明はこれに限られない。受光部Ｓの選択後、受光部Ｓから所定距離Ｗ離れた発光部Ｌを選択してもよい。
(Modification 3)
In the embodiment described above, after the light emitting unit L is selected, the light receiving unit S that is separated from the light emitting unit L by a predetermined distance W is selected. However, the present invention is not limited to this. After the selection of the light receiving part S, the light emitting part L separated from the light receiving part S by a predetermined distance W may be selected.
（変形例４）
前述した実施形態では、生体情報として血糖値を取得する。しかし、本発明はこれに限られない。生体情報として、例えば、血液中の酸素飽和度を取得してもよい。
(Modification 4)
In the embodiment described above, the blood glucose level is acquired as the biological information. However, the present invention is not limited to this. As biological information, for example, oxygen saturation in blood may be acquired.
（変形例５）
前述した実施形態では、血管４の上にない一の位置をリファレンス用発光部Ｌｒとして選択し、リファレンス用発光部Ｌｒから所定距離Ｗだけ離れており、かつ、血管４の上にないリファレンス用受光部Ｓｒを選択する。しかし、本発明は、これに限られない。つまり、上記条件に加え、リファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとの間に血管の上である位置を含まないとの条件を加えても良い。このようにすることにより、リファレンス用受光部Ｓｒにて得られる第２の受光結果Ｑ２は、照射された光が血管を通る割合が少なくなるため、血管や血管内の血液に関する情報がより少なくなる。この結果として、生体情報を精度よく取得できる。
(Modification 5)
In the above-described embodiment, one position that is not on the
（変形例６）
前述した実施形態では、測定用発光部及びリファレンス用発光部候補の中で発光回数または発光時間を比較し、発光回数または発光時間が最も多い発光部を除く測定用発光部及びリファレンス用発光部を選定する。しかし、本発明はこれに限られない。発光回数または発光時間を順位付けして、発光回数または発光時間の少ない下位の発光部から選定しても良い。このようにすることにより、測定用発光部及びリファレンス用発光部の選択の自由度が向上する。この結果として、生体情報を精度よく取得できる。
(Modification 6)
In the embodiment described above, the number of times of light emission or the time of light emission is compared among the light emitting parts for measurement and the light emitting part for reference, and the light emitting part for measurement and the light emitting part for reference other than the light emitting part with the largest number of times of light emission or light emitting time are used. Select. However, the present invention is not limited to this. The number of times of light emission or the time of light emission may be ranked and may be selected from lower-level light emitting units with a small number of times of light emission or light emission time. By doing in this way, the freedom degree of selection of the light emission part for a measurement and the light emission part for a reference improves. As a result, biological information can be acquired with high accuracy.
なお、前述した各実施例及び各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。 It should be noted that elements other than the elements described in the independent claims among the constituent elements in the above-described embodiments and modifications are additional elements and can be omitted as appropriate.
１…発光素子、２…使用者、４…血管、５ａ…分岐・合流部分、５ｂ…画像端部、６…血管部位、８…非血管領域、１０，１０ａ…生体情報測定装置（血糖値測定装置）、１２…本体ケース、１４…固定バンド、１６…タッチパネル、１８…操作スイッチ、２０…通信装置、２２…メモリーカード、２４…リーダーライター、２６…バッテリー、３０…制御基板、５０…センサーモジュール、５２…発光層、５３…発光素子、５４…遮光層、５６…分光層、５８…受光層、５９…受光素子、１１０…操作入力部、１２０…表示部、１３０…音出力部、１４０…通信部、２１０…照射部、２２０…撮像部、３００…制御部、３１０…血糖値測定部、３１４…生体画像取得部、３１６…血管パターン取得部、３１８…血管部位選択部、３２０…測定用受発光部選択部、３２２…リファレンス用受発光部選択部、３２４…吸光スペクトル算出部、３２６…成分値算出部、３２８…発光回数計測部、３３０…発光時間計測部、３３２…発光電力計測部、３４２…照射制御部、３４４…撮像制御部、４００…記憶部、４０２…システムプログラム、４０４…血糖値測定プログラム、４０６…発光素子リスト、４０８…受光素子リスト、４１０…最適距離データ、４１４…生体画像データ、４１６…血管パターンデータ、４１８…血管部位データ、４１８ａ…血管部位ＩＤ、４１８ｂ…部位ピクセルリスト、４１８ｃ…中心線位置情報、４１８ｄ…部位長、４１８ｅ…測定用発光部データ、４１８ｆ…測定用受光部データ、４１８ｇ…リファレンス用発光部データ、４１８ｈ…リファレンス用受光部データ、４２０…吸光スペクトルデータ、４２２…測定血糖値データ、４２４…発光回数計測結果、４２６…発光時間計測結果、４２８…発光電力計測結果、Ｄ…深さ、Ｊ…距離、Ｌ…発光部、Ｌ１，Ｌ２…直線、Ｌｄ…測定用発光部、Ｌｒ…リファレンス用発光部、Ｏ…光強度、Ｏｒ…光強度、Ｏｓ…光強度、Ｐ４…血管パターン、Ｑ１…第１の受光結果、Ｑ２…第２の受光結果、Ｒ１…発光領域、Ｒ２…受光領域、Ｓ…受光部、Ｓｄ…測定用受光部、Ｓｒ…リファレンス用受光部、Ｔ…透過率、Ｗ…所定距離。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element, 2 ... User, 4 ... Blood vessel, 5a ... Branching / merging part, 5b ... Image edge part, 6 ... Blood vessel site, 8 ... Non-blood vessel area | region, 10, 10a ... Biological information measuring device (blood glucose level measurement) Device), 12 ... Body case, 14 ... Fixed band, 16 ... Touch panel, 18 ... Operation switch, 20 ... Communication device, 22 ... Memory card, 24 ... Reader / writer, 26 ... Battery, 30 ... Control board, 50 ...
Claims (6)
前記生体を透過した光を受光する複数の受光部と、
前記複数の発光部と前記複数の受光部とを制御する制御部と、
を備えた生体情報測定装置であって、
前記制御部は、
前記複数の発光部の中で発光履歴の最も多い前記発光部を特定し、前記発光履歴の最も多い前記発光部よりも前記発光履歴が少ない前記発光部を選択して発光させ、
前記受光部が、前記生体へ向けて発光され前記生体を透過した光を受光して受光結果を取得し、
前記受光結果を用いて、前記生体の情報を取得することを特徴とする生体情報測定装置。 A plurality of light emitting units for irradiating light to a living body;
A plurality of light receiving parts for receiving light transmitted through the living body;
A control unit that controls the plurality of light emitting units and the plurality of light receiving units;
A biological information measuring device comprising:
The controller is
Identify the light emitting part with the largest light emission history among the plurality of light emitting parts, select the light emitting part with less light emission history than the light emitting part with the largest light emission history,
The light receiving unit receives light that is emitted toward the living body and transmitted through the living body, and obtains a light reception result;
A biological information measuring apparatus that acquires information on the living body using the light reception result.
前記発光履歴は、前記発光部の発光回数の合計値または発光時間の合計値または発光電力の合計値であることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1,
The biological information measuring device, wherein the light emission history is a total value of light emission times, a total value of light emission time, or a total value of light emission power of the light emitting unit.
前記制御部は、前記発光回数の合計値を取得する発光回数計測部を備え、
前記発光回数計測部で取得した前記発光回数の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 2,
The control unit includes a light emission number measurement unit that acquires a total value of the light emission times,
A biological information measuring apparatus comprising: a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on a total value of the light emitting times acquired by the light emitting number measuring unit.
前記制御部は、前記発光時間の合計値を取得する発光時間計測部を備え、
前記発光時間計測部で取得した前記発光時間の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 2,
The control unit includes a light emission time measurement unit that acquires a total value of the light emission times,
A biological information measuring device comprising: a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on a total value of the light emitting times acquired by the light emitting time measuring unit.
前記制御部は、前記発光電力の合計値を取得する発光電力計測部を備え、
前記発光電力計測部で取得した前記発光電力の合計値に基づいて前記発光部を選択する発光部選択部を備えていることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 2,
The control unit includes a light emission power measurement unit that acquires a total value of the light emission power,
A biological information measuring device comprising: a light emitting unit selecting unit that selects the light emitting unit based on a total value of the light emitting power acquired by the light emitting power measuring unit.
前記生体を透過した光を受光する複数の受光部と、
前記複数の発光部と前記受光部とを制御する制御部と、
を備えた生体情報測定装置により生体情報を取得する生体情報測定方法であって、
前記複数の発光部の中で発光履歴の最も多い前記発光部を特定する工程と、
前記発光履歴の最も多い前記発光部よりも前記発光履歴が少ない前記発光部を選択して発光する工程と、
前記受光部が、前記生体へ向けて発光され前記生体を透過した光を受光して受光結果を取得する工程と、
前記受光結果を用いて、前記生体の情報を取得する工程と、を備えることを特徴とする生体情報測定方法。 A plurality of light emitting units for irradiating light to a living body;
A plurality of light receiving parts for receiving light transmitted through the living body;
A control unit that controls the plurality of light emitting units and the light receiving unit;
A biological information measuring method for acquiring biological information by a biological information measuring device comprising:
Identifying the light emitting part with the largest light emission history among the plurality of light emitting parts;
Selecting and emitting the light emitting part with less light emission history than the light emitting part with the largest light emission history;
The light receiving unit receives light that is emitted toward the living body and transmitted through the living body, and acquires a light reception result;
And a step of acquiring information on the living body using the light reception result.
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|---|---|---|---|---|
| WO2020208466A1 (en) * | 2019-04-12 | 2020-10-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | Display device and system |
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