JP2017213040A - 生体情報取得装置及び生体情報取得方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の劣化を抑制する技術を提供する。
【解決手段】生体情報取得装置は、発光部を測定用発光部として照射させた光を、受光部に受光させることにより受光結果を取得し、受光結果を用いて、生体情報を取得する、生体情報取得装置であって、一回分の受光結果の取得のための、発光部からの光の照射は、複数の発光素子のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われる。
【選択図】図１０

Description

本発明は、生体情報取得装置及び生体情報取得方法に関する。

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が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、生体中の血液成分を測定するために、複数の発光素子を一斉に発光させることにより光量を確保する技術が記載されている。

特開２０１４−１２４４５５号公報

しかし、複数の発光素子を一斉に発光させる場合、発光させた発光素子が発熱することにより、発光素子が劣化する虞がある。面状に配置された発光素子を一斉に発光させる場合、発光させた複数の発光素子のうち、中央付近に存在する発光素子の放熱が特に困難であり、このような発光素子が劣化しやすい傾向にある。このため、発光素子の劣化を抑制する技術が望まれていた。

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。

（１）本発明の第１の形態によれば、生体情報取得装置が提供される。この複数の発光素子により形成されており、生体へ光を照射する発光部と、前記生体を透過した光を受光する受光部と、前記発光部と前記受光部とを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記発光部から照射させた光を、前記受光部に受光させることにより受光結果を取得し、前記受光結果を用いて、生体情報を取得する、生体情報取得装置であって、一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射は、前記複数の発光素子のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われる。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、一回分の受光結果の取得のための、発光部からの光の照射は、複数の発光素子のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われるため、発光素子の連続発光を抑制し、発光素子の発熱に起因する劣化を抑制できる。

（２）上記生体情報取得装置において、前記発光部を複数備え、前記制御部は、前記複数の発光部の少なくとも一つを発光させることにより前記生体の血管の位置を特定し、前記複数の発光部のうち、前記血管の位置に基づいて、前記一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射を行ってもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、血管の位置に基づいて一回分の受光結果の取得のための発光部からの光の照射を行うことにより、血管に関連した生体情報を取得するのに適した発光部を測定用発光部として選択できるため、血管に関連した生体情報を精度良く取得することができる。

（３）上記生体情報取得装置において、前記一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射において、前記複数の発光パターンの各発光パターンがいずれも同じ回数だけ繰り返されてもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、複数の発光パターンがいずれも同じ回数だけ繰り返されることにより、各発光パターンにおける発光素子の発光位置の偏りを軽減することができるため、血管に関連した生体情報を精度良く取得することができる。

（４）上記生体情報取得装置において、前記複数の発光パターンの各発光パターンにて発光している発光素子は、前記発光部の中心に対して点対称又は前記中心を通る線に対して線対称となる位置となってもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、発光パターン間における光量のばらつきを抑制でき、この結果として、血管に関連した生体情報を精度良く取得することができる。

（５）上記生体情報取得装置では、前記複数の発光パターンの各発光パターンにおいて、発光している発光素子と隣接する発光素子の中で、発光していない発光素子が存在してもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、発光している発光素子が発する熱が周囲に存在する発光していない発光素子の存在する方向へ拡散することにより放熱することができるため、発光素子の発熱に起因する劣化を抑制できる。

（６）上記生体情報取得装置では、前記複数の発光パターンにおいて、任意の発光パターンにおいて発光した発光素子は、当該発光パターンの次の発光パターンにおいて発光しなくてもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、発光素子の発熱に起因する劣化を抑制できる。

（７）上記生体情報取得装置において、前記発光部は、波長が０．７μｍから２．５μｍの近赤外線を含む光を照射してもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、生体を透過しやすい光である近赤外線を用いて生体情報を取得できる。

（８）上記生体情報取得装置では、前記複数の発光パターンにおいて、所定数以上の発光素子が発光していてもよい。
所定数より少ない発光素子を発光させる場合と比較して、本実施形態の生体情報取得装置は、十分な発光強度を得ることができる。

（９）上記生体情報取得装置において、前記生体情報は、前記生体の血液中のグルコース濃度を含んでもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、生体の血液中のグルコース濃度を取得することができる。

（１０）上記生体情報取得装置において、前記生体の血液中の酸素飽和度を含んでもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、生体の血液中の酸素飽和度を取得することができる。

（１１）上記生体情報取得装置において、前記発光素子として、ＯＬＥＤを用いてもよい。
本実施形態の生体情報取得装置によれば、ＯＬＥＤを用いることができる。

本発明は、上述した形態以外の種々の形態でも実現可能であり、例えば、複数の発光素子により形成されており、前記生体へ光を照射する発光部と、前記生体を透過した光を受光する受光部と、を備える生体情報取得装置により生体情報を取得する生体情報取得方法や、この方法を実現するコンピュータープログラム、及び、コンピュータープログラムを格納する一時的でない記録媒体（non-transitory storage medium）等の形態等で実現することが可能である。

第１実施形態における生体情報取得装置の構成を示す模式図。 センサーモジュールの一部を示す平面模式図。 センサーモジュールの構成図。 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。 生体画像に基づいて得られる血管パターンの例を示す図。 図５の血管パターンに基づいて得られる測定対象の血管部位の一例。 発光部と受光部との選択について説明する図。 生体組織内での光の伝播を説明する図。 発光部と発光素子との関係及び受光部と受光素子との関係を示す模式図。 本実施形態における複数の発光パターンを示す模式図。 本実施形態における血糖値測定装置の機能構成図。 血管部位データのデータ構成の一例を示す図。 血糖値測定処理の流れを説明するフローチャート。 本実施形態とは異なる発光パターンを示す模式図。 本実施形態とは異なる発光パターンを示す模式図。 比較例の点灯パターンを示す模式図。 比較例の点灯パターンを示す模式図。 光源寿命を測定した結果。 本実施形態とは異なる発光パターンを示す模式図。 本実施形態とは異なる発光パターンを示す模式図。 本実施形態とは異なる発光パターンを示す模式図。

Ａ．第１実施形態：
Ａ１．装置構成：
図１は、第１実施形態における生体情報取得装置１０の構成を示す模式図である。生体情報取得装置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取得装置である。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。生体情報取得装置１０は、血糖値測定装置１０とも呼ぶ。生体情報取得装置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。

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。

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。

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。

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。

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、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。

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。

図３に示すように、センサーモジュール５０は、多数の発光素子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、多数の受光素子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。

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（波長が０．７μｍから２．５μｍの光）を含む光を発光可能な素子とする。本実施形態では、発光素子５３としてＯＬＥＤを用いる。

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。

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。

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、１〜５００μｍ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５０〜２００μｍ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。

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。

（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。

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。

血管は非血管部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放射輝度が低く暗くなる。このため、生体画像において放射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、その放射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。

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、血管であるか非血管領域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。

（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（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。

血管の分岐・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。

また、生体画像の端部５ｂ（図５参照）では、画像の外側近傍の血管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を除いた血管部分から測定対象の血管部位を選択することとする。

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血管の透過光となるが、この透過光の割合が高いほど、対象血管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。

比較的細く写っている血管（幅方向の長さが短い血管）は、本来的に細い血管であるか、比較的深い位置にある血管である。こういった血管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、細く写った血管を除いた血管部分（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。

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。

（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。

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。発光部Ｌと受光部Ｓとは、血管の位置に基づいて選択される。本実施形態において、（ｉ）血管の上にある発光部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。

また、（ｉｉｉ）血管の上にない発光部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。

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。

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との下方に対象血管４が位置することが好ましく、対象血管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。

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との関係を示す模式図である。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。図９において、発光領域Ｒ１は、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とが入る領域である。

本実施形態において、センサーモジュール５０は、発光領域Ｒ１内に含まれる発光素子５３の数よりも多い発光素子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。

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。図９において、受光領域Ｒ２は、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とが入る領域とし、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、受光領域Ｒ２内に含まれる受光素子５９の数よりも多い受光素子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または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。

なお、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。

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。

（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。

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、この透過率から吸光率を求めて吸光スペクトルを生成する。

ここで、透過率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。

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。

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の透過率に対する相対的な値となる。

（Ａ−４−１）測定時の光の照射方法
本実施形態において、一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄやリファレンス用発光部Ｌｒによる光の照射は、発光領域Ｒ１内の複数の発光素子５３のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われる。なお、図９においては、技術の理解を容易にするために、発光領域Ｒ１は、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とが入る領域としたが、本実施形態において、発光領域Ｒ１は、縦横ともに１５個ずつの発光素子５３が入る領域である。本明細書において、発光領域Ｒ１は、いずれかの発光パターンにおいて発光する発光素子５３の外周を囲う領域である。発光領域Ｒ１の境界は、いずれかの発光パターンにおいて発光する発光素子５３と、いずれの発光パターンにおいても発光しない発光素子５３との間に位置する。

図１０は、本実施形態の発光領域Ｒ１における複数の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４を示す模式図である。図１０において、発光領域Ｒ１内の発光素子５３のうち、発光している発光素子５３を発光素子５３ｏｎと示し、発光していない発光素子５３を発光素子５３ｏｆｆと示す。本実施形態において、一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射時間は４秒である。一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射は、０．５秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、発光パターンＰ１１から順に、発光パターンＰ１２、Ｐ１３，Ｐ１４と発光パターンを切り替え、発光パターンＰ１４の次は、発光パターンＰ１１に切り替える。つまり、本実施形態では、複数の発光パターンがいずれも同じ回数である２回ずつ繰り返される。複数の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４の特徴と利点については、後述する。

（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。

Ａ３．機能構成：
図１１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。

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。

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。

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。

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。

照射部２１０は、平面状に二次元配列された多数の発光素子５３を有する。図２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として記憶されている。

撮像部２２０は、平面状に二次元配列された多数の受光素子５９を有する。図２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−Ｙｘ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として記憶されている。

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。

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。

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、測光結果による放射輝度画像、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として記憶される。

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、基準放射輝度と比較して２値化やフィルター処理を施す。基準放射輝度未満のピクセルが血管、基準放射輝度以上のピクセルが非血管領域を示すことになる。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として記憶される。

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として記憶される。

図１２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。

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として記憶されている。血管部位６の中心線上の一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。

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なう。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発光部Ｌｒは、リファレンス用受光部データ４１８ｈとして記憶される。

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。

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の選択条件と呼ぶ。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。

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として記憶される。

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として蓄積記憶される。

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とが記憶される。

Ａ４．生体情報取得方法：
図１３は、生体情報取得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。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。

図１３によれば、血糖値測定部３１０が、使用者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の発光面のほぼ全面（すなわち、ほぼ全ての発光素子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。

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、測定用受発光部選択部３２０が、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、測定用発光部Ｌｄを発光させ（ステップＰ１７０）、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）。

その後、リファレンス用受発光部選択部３２２が、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の受光結果を取得する工程（ステップＰ１８０）と、第２の受光結果を取得する工程（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。

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。

その後、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。

Ａ５．作用効果：
Ａ５−１．発光パターンを用いた作用効果
本実施形態の生体情報取得装置１０において、測定用発光部Ｌｄまたはリファレンス用発光部Ｌｒによる光の照射は、複数の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４（図１０参照）を切り替えながら行われる。このため、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、ある発光パターンにおいて発光している発光素子５３が、他の発光パターンにおいて発光していない場合があり、発光素子５３の連続発光を抑制し、発光素子５３の発熱に起因する劣化を抑制できる。

一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射を、複数の発光パターンを切り替えながら行うことによって、発光素子５３の劣化を抑制することを示す結果を、以下に示す。具体的には、本実施形態の発光パターンやその他の発光パターンを用いた場合の光源寿命を、比較例と比較した結果を示す。

図１４は、本実施形態とは異なる発光パターンＰ２１〜Ｐ２３を示す模式図である。この形態における光の照射は、約０．６７秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、発光パターンＰ２１から順に、発光パターンＰ２２、Ｐ２３と発光パターンを切り替え、発光パターンＰ２３の次は、発光パターンＰ２１に切り替える。なお、上記の本実施形態に用いた複数の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４（図１０参照）を総称して点灯パターンＡと呼び、図１４に示した複数の発光パターンＰ２１〜Ｐ２３を総称して点灯パターンＢと呼ぶ。

図１５は、本実施形態とは異なる発光パターンＰ３１〜Ｐ３３を示す模式図である。この形態における光の照射は、約０．６７秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、発光パターンＰ３１から順に、発光パターンＰ３２、Ｐ３３と発光パターンを切り替え、発光パターンＰ３３の次は、発光パターンＰ３１に切り替える。なお、図１５に示した複数の発光パターンＰ３１〜Ｐ３３を総称して点灯パターンＣと呼ぶ。

図１６及び図１７は、比較例の点灯パターンを示す模式図である。図１６は、発光領域Ｒ１内の発光素子５３を全て連続点灯させているパターンＰ４１を示す模式図である。また、図１７は、発光領域Ｒ１内の全ての発光素子５３を点灯させているパターンＰ５１と、発光領域Ｒ１内の全ての発光素子５３を点灯させないパターンＰ５１とを示す模式図である。図１７に示すパターンＰ５１，Ｐ５２は、２秒ずつ交互に切り替わる。なお、図１６に示したパターンＰ４１を点灯パターンＤと呼び、図１７に示したパターンＰ５１，Ｐ５２を総称して点灯パターンＥとも呼ぶ。

図１８は、各点灯パターンにおいて発光素子を点灯させた場合の光源寿命を測定した結果である。光源寿命の結果は、発光素子の光量が、実験開始時の光量に対して８０％の光量となるまでの時間を示す。また、発光素子として、ＯＬＥＤを用いた。ＯＬＥＤの作成方法としては、特開２０１２−２１９０７８号公報を参考にすることができる。

発光している発光素子５３と発光していない発光素子５３とを含む複数の発光パターンを切り替えながら光の照射を行う実施例１から実施例３は、そうではない比較例１および比較例２と比較して、光源寿命が長いことが図１８から分かる。つまり、この結果から、一回分の受光結果の取得のための光の照射を複数の発光パターンを切り替えながら行うことにより、発光素子５３の劣化を抑制できることが分かる。

点灯パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図１０，１４，１５参照）では、切り替わる前の発光パターンにおいて発光した発光素子は、切り替わった後の発光パターンにおいて発光しない。このようにすることにより、発光素子５３の劣化を抑制できる。

また、点灯パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図１０，１４，１５参照）では、全ての発光パターンにおいて、発光している発光素子５３ｏｎと隣接する発光素子５３の中で、発光していない発光素子５３ｏｆｆが存在する。このようにすることにより、発光している発光素子５３ｏｎが発する熱が周囲に存在する発光していない発光素子５３ｏｆｆへ拡散することにより放熱することができるため、発光素子５３の劣化を抑制できる。

また、点灯パターンＡ（図１０参照）である全ての発光パターンにおいて、発光している発光素子５３ｏｎと隣接する発光素子５３は、いずれも発光していない発光素子５３ｏｆｆである。このようにすることにより、さらに効率的に発光している発光素子５３ｏｎが発する熱を放熱することができるため、発光素子５３の劣化を抑制できる。

また、点灯パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図１０，１４，１５参照）では、いずれかの発光パターンで発光した発光素子５３は、他の発光パターンにおいて発光しない。このため、発光した発光素子５３ｏｎが発した熱が、発光していない時間において放熱することができるため、局所的な蓄熱を抑制できる。

また、点灯パターンＢ，Ｃ（図１４，１５参照）では、発光部Ｌの中心に対して点対称となる位置の発光素子が発光しており、また、発光部Ｌの中心を通る線に対して線対称となる位置の発光素子が発光している。このため、発光パターン間における光量のばらつきを抑制でき、この結果として、生体情報を精度良く取得できる。

また、点灯パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図１０，１４，１５参照）では、いずれも所定数以上の発光素子５３が発光している。具体的には、点灯パターンＡ，Ｂ，Ｃ（図１０，１４，１５参照）では、いずれも発光領域Ｒ１内に含まれる発光素子の合計に対して１０％以上の発光素子５３が発光している。このため、所定数より少ない発光素子５３を発光させる場合と比較して、本実施形態の生体情報取得装置１０は、十分な発光強度を得ることができる。この結果として、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、生体情報を精度よく取得できる。なお、所定数は、より好ましくは、発光領域Ｒ１内に含まれる発光素子の合計に対して２０％であり、さらに好ましくは、発光領域Ｒ１内に含まれる発光素子の合計に対して３０％である。

なお、発光素子５３の発熱を抑制することにより、生体情報取得装置１０を装着した生体への熱の伝導も抑制できる。このため、発光素子５３の発熱に起因する生体の低温やけどの虞についても抑制できる。また、発光素子５３の発熱を抑制することにより、生体情報取得装置１０自体の温度上昇を抑制できるため、温度ドリフトによる生体情報取得装置１０の精度低下についても抑制できる。さらに、生体は、光の散乱体であるため、受光量が小さい。このため、発光パワーを高くする必要がある。特に、血液中のグルコース等の濃度測定時は、血管位置の取得時よりも発光パワーを高くすることが好ましい。

Ａ５−２．その他の作用効果
本実施形態の生体情報取得装置１０において、血管の位置に基づいて測定用発光部Ｌｄを選択することにより、血管に関連した生体情報を取得するのに適した発光部Ｌを測定用発光部Ｌｄとして選択できる。このため、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、血管に関連した生体情報を精度良く取得することができる。

また、本実施形態の生体情報取得装置１０では、発光素子５３としてＯＬＥＤを用いている。ＯＬＥＤに使用される有機材料のガラス転移温度は、一般的に９０℃から１３０℃程度であるが、発光により生じる熱により、ガラス転移温度まで達する虞がある。そして、ガラス転移温度に達した場合、ＯＬＥＤの発光効率の低下などが起こり得る。しかし、本実施形態では、発光素子において発生した熱を放熱することにより、発光素子５３の劣化を抑制することができるため、ＯＬＥＤを用いることができる。

本実施形態の生体情報取得装置１０において、第１の受光結果における光源（測定用発光部Ｌｄ）と第２の受光結果における光源が異なる。このため、測定用発光部Ｌｄは、血管の上にあるものを選択でき、リファレンス用発光部Ｌｒは血管の上にないものを選択できる。この結果として、血管の上にある測定用発光部Ｌｄから発光された光を血管の上にある測定用受光部Ｓｄが受光することにより得られる第１の受光結果は、照射された光が血管を通る割合が多いため、血管や血管内血液に関する情報を多く含む。一方、血管の上にないリファレンス用発光部Ｌｒから発光された光を血管の上にないリファレンス用受光部Ｓｒが受光することにより得られる第２の受光結果は、照射された光が血管を通る割合が少ないため、血管や血管内の血液に関する情報が少なくなる。このような第１の受光結果と第２の受光結果とを用いて生体情報を取得するため、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、生体情報を精度よく取得できる。

また、本実施形態の生体情報取得装置１０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とを結ぶ直線とは、略平行である。また、測定用発光部Ｌｄとリファレンス用発光部Ｌｒとの距離は、６ｍｍ以下である。このため、測定用発光部Ｌｄにより発せられた光が測定用受光部Ｓｄへ進む光路における生体の構造は、リファレンス用発光部Ｌｒにより発せられた光がリファレンス用受光部Ｓｒへ進む光路における生体の構造と比較して、血管部位６を通らないという点以外において近似する。よって、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、第１の受光結果と第２の受光結果とを用いて生体情報を取得するため、生体情報を精度よく取得できる。

また、本実施形態の生体情報取得装置１０において、受発光領域の一部の領域として、一定の形状及びサイズを有する発光領域Ｒ１を選択するとともに、選択された発光領域Ｒ１内の複数の発光素子５３を、測定用発光部Ｌｄ又はリファレンス用発光部Ｌｒとして発光させる。このように、本実施形態における発光部Ｌは、複数の発光素子５３から形成されている。このため、一つの発光部が一つの発光素子で形成されている場合と比較して、本実施形態の生体情報取得装置１０は、十分な発光強度を得ることができる。この結果として、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、生体情報を精度よく取得できる。

同様に、本実施形態の生体情報取得装置１０において、受発光領域の一部の領域として、一定の形状及びサイズを有する受光領域Ｒ２を選択するとともに、選択された受光領域Ｒ２内の複数の受光素子５９を、測定用受光部Ｓｄ又はリファレンス用受光部Ｓｒとして受光させる。このように、本実施形態における受光部Ｓは、複数の受光素子５９から形成されている。このため、一つの受光部が一つの受光素子で形成されている場合と比較して、本実施形態の生体情報取得装置１０は、十分な受光量を得ることができる。この結果として、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、生体情報を精度よく取得できる。

また、本実施形態の生体情報取得装置１０において、一つの発光部Ｌが、より小さな複数の発光素子５３の集合により形成されるので、発光部Ｌの位置を小さな発光素子５３のピッチの単位で選択することができる。このため、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、発光部Ｌを選択する自由度が向上する。

同様に、本実施形態の生体情報取得装置１０において、一つの受光部Ｓが、より小さな複数の受光素子５９の集合により形成されるので、受光部Ｓの位置を小さな受光素子５９のピッチの単位で選択することができる。このため、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、受光部Ｓを選択する自由度が向上する。

本実施形態の生体情報取得方法において、第１の受光結果を取得する工程（ステップＰ１８０（図１３参照））と、第２の受光結果を取得する工程（ステップＰ２１０）との間には、所定の時間が設けられている。このため、測定用発光部Ｌｄが発光した光をリファレンス用受光部Ｓｒが受光することや、リファレンス用発光部Ｌｒが発光した光を測定用受光部Ｓｄが受光することを抑制することができる。この結果として、本実施形態の生体情報取得方法によれば、生体情報を精度よく取得できる。

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態は、第１実施形態と比較して、リファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとの選択方法が異なるが、それ以外は同じである。

第２実施形態の生体情報取得装置１０Ａでは、生体画像を取得した際の放射輝度の高さが、受発光領域内全体において上位１０％以内である位置を、リファレンス用発光部Ｌｒ及びリファレンス用受光部Ｓｒとして選択する。なお、リファレンス用発光部Ｌｒとリファレンス用受光部Ｓｒとの距離は、第１実施形態と同じ所定距離Ｗとする。

前述の通り、血管は非血管部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放射輝度が低くなる。また、人体には、いたるところに毛細血管が通っている。このため、生体画像を取得した際に放射輝度の高さがいずれも上位１０％以内である位置は、毛細血管を含む血管が存在しない可能性が高い。このような位置がリファレンス用発光部Ｌｒ及びリファレンス用受光部Ｓｒとして選択されることにより、リファレンス用発光部Ｌｒから照射された光からリファレンス用受光部Ｓｒで得られた第２の受光結果は、血管や血管内の血液に関する情報が少なくなる。この結果として、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、生体情報を精度よく取得できる。

Ｃ．変形例：
この発明は前記実施例やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

Ｃ１．変形例１：
前記実施形態では、図１０に示す複数の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、以下のような発光パターンを用いても良い。

図１９は、本実施形態とは異なる発光パターンＰ６１〜Ｐ６４を示す模式図である。本形態において、一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射時間は４秒である。一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射は、０．５秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、Ｐ６１から順に、発光パターンＰ６２、Ｐ６３、Ｐ６４と発光パターンを切り替え、発光パターンＰ６４の次は、発光パターンＰ６１に切り替える。つまり、本実態では、複数の発光パターンがいずれも同じ回数である２回ずつ繰り返される。

図２０は、本実施形態とは異なる発光パターンＰ７１〜Ｐ７３を示す模式図である。本形態において、一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射時間は４秒である。一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射は、約０．６７秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、Ｐ７１から順に、発光パターンＰ７２、Ｐ７３と発光パターンを切り替え、発光パターンＰ７３の次は、発光パターンＰ７１に切り替える。つまり、本実態では、複数の発光パターンがいずれも同じ回数である２回ずつ繰り返される。

図２１は、本実施形態とは異なる発光パターンＰ８１〜Ｐ８２を示す模式図である。本形態において、一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射時間は４秒である。一回分の受光結果の取得のための測定用発光部Ｌｄによる光の照射は、１秒ずつ発光パターンを切り替えながら行われる。具体的には、発光パターンＰ８１と、発光パターンＰ８２とをこの順に交互に切り替える。つまり、本実態では、複数の発光パターンがいずれも同じ回数である２回ずつ繰り返される。

図２０，２１に記載の発光パターンでは、切り替わる前の発光パターンにおいて発光した発光素子は、切り替わった後の発光パターンにおいて発光しない。また、図１９，２０，２１に記載の発光パターンでは、全ての発光パターンにおいて、発光している発光素子５３ｏｎと隣接する発光素子５３の中で、発光していない発光素子５３ｏｆｆが存在する。

また、図２０，２１に記載の発光パターンでは、いずれかの発光パターンで発光した発光素子５３は、他の発光パターンにおいて発光しない。また、図１９，２０，２１に記載の発光パターンでは、発光部Ｌの中心に対して点対称となる位置の発光素子が発光しており、また、発光部Ｌの中心を通る線に対して線対称となる位置の発光素子が発光している。

なお、一回分の受光結果を得るために使用される１組の複数の発光パターンは、以下のような特徴点のうちの１つ以上を有することが好ましい。
＜特徴点１＞１組の複数の発光パターンは、発光する発光素子５３の少なくとも一部が互いに異なる。
＜特徴点２＞各発光パターンにおいて発光する発光素子５３が、発光部５３内（発光領域Ｒ１内）の中心に対して点対称となる位置にある。
＜特徴点３＞各発光パターンにおいて発光する発光素子５３が、発光部５３内（発光領域Ｒ１内）の中心を通る線に対して線対称となる位置にある。
＜特徴点４＞１組の複数の発光パターンにおいて、任意の発光パターンにおいて発光した発光素子５３は、その次の発光パターンにおいては発光しない。
＜特徴点５＞各発光パターンにおいて、発光する発光素子５３の４近傍位置にある他の４つの発光素子５３は発光しない。
＜特徴点６＞各発光パターンにおいて、発光する発光素子５３の８近傍位置にある他の８つの発光素子５３は発光しない。
＜特徴点７＞１組の複数の発光パターンにおいて発光する個々の発光素子５３に関して、１組の複数の発光パターンを通算した発光回数Ｎ（Ｎは１以上の整数）は互いに等しい。
＜特徴点８＞発光部５３内のすべての発光素子５３に関して、１組の複数の発光パターンを通算した発光回数が少なくとも１回以上である。
＜特徴点９＞１組の複数の発光パターンにおける各発光パターンの使用回数Ｍ（Ｍは１以上の整数）は、互いに等しい。

図１０に示した１組の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４は、上記特徴点１，３，４，５，６，７，８，９を有する。このような１組の発光パターンＰ１１〜Ｐ１４を使用すれば、同じ発光素子５３の連続発光を防止できるので、発光素子５３の発熱に起因する劣化を抑制できる。

Ｃ２．変形例２：
前記実施形態では、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、使用者である生体の血液中の酸素飽和度を取得してもよい。血液中の酸素飽和度とは、赤血球中のヘモグロビンのうち、酸素と結合しているヘモグロビンの割合のことである。血液中のヘモグロビンは、酸素との結合の有無により赤色光と赤外光の吸光度が異なる。そこで、例えば、赤色光を発光若しくは受光する素子や、赤外光を発光若しくは受光する素子などのような発光波長及び受光波長を異ならせた素子を複数組用いることにより、酸素飽和度を取得することができる。

また、前記実施形態では、本発明を血糖値の取得装置に用いたが、本発明はこれに限らない。本発明を適用する機器としては、例えば、肌診断機、体脂肪測定器、体内蛍光物質観察機器、静脈認証機器、赤外スキャナー機器、皮膚癌診断機器、瞳観察装置、血管観察装置を挙げることができ、これらの機器の光源に本発明の発光部を適用することができる。

Ｃ３．変形例３：
前記実施形態では、受光結果の取得における光の照射は、複数の発光パターンを切り替えながら行われる。しかし、本発明はこれに限られない。つまり、血管の位置を特定する際の光の照射が複数の発光パターンを切り替えながら行われてもよい。ただし、血管中の情報（グルコース濃度、酸素飽和度等）をより多く取得するには生体を透過した光をより多く受光部にて受光する必要があるため、受光結果の取得における光の照射量の方が、血管の位置を特定する際の光の照射量よりも大きいことが好ましい。このため、受光結果の取得における光の照射が複数の発光パターンを切り替えながら行われることが好ましい。

Ｃ４．変形例４：
前記実施形態では、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）を行なう。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。

Ｃ５．変形例５：
前記実施形態では、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。

Ｃ６．変形例６：
前記実施形態では、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。

Ｃ７．変形例７：
前記実施形態では、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。また、発光部Ｌと受光部Ｓの位置は、図７に示した例以外の種々の位置をとり得る。

なお、前述した各実施例およ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。

１…発光素子、２…使用者、４…対象血管、５ａ…分岐・合流部分、５ｂ…画像端部、６…血管部位、８…非血管領域、１０…生体情報取得装置、１０Ａ…生体情報取得装置、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（５３ｏｎ，５３ｏｆｆ）…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、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、Ｌ…発光部、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、Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ２１〜Ｐ２３，Ｐ３１〜Ｐ３３，Ｐ６１〜Ｐ６４，Ｐ７１〜Ｐ７３，Ｐ８１〜Ｐ８２…発光パターン、Ｐ４１，Ｐ５１〜Ｐ５２…パターン、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…点灯パターン、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

Claims (12)

1. 複数の発光素子により形成されており、生体へ光を照射する発光部と、
   前記生体を透過した光を受光する受光部と、
   前記発光部と前記受光部とを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   前記発光部から照射させた光を、前記受光部に受光させることにより受光結果を取得し、
   前記受光結果を用いて、生体情報を取得する、生体情報取得装置であって、
   一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射は、前記複数の発光素子のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われる、生体情報取得装置。
2. 請求項１に記載の生体情報取得装置であって、
   前記発光部を複数備え、
   前記制御部は、
   前記複数の発光部の少なくとも一つを発光させることにより前記生体の血管の位置を特定し、
   前記複数の発光部のうち、前記血管の位置に基づいて、前記一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射を行う、生体情報取得装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の生体情報取得装置であって、
   前記一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射において、前記複数の発光パターンの各発光パターンがいずれも同じ回数だけ繰り返される、生体情報取得装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記複数の発光パターンの各発光パターンにて発光している発光素子は、前記発光部の中心に対して点対称又は前記中心を通る線に対して線対称となる位置にある、生体情報取得装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記複数の発光パターンの各発光パターンにおいて、発光している発光素子と隣接する発光素子の中で、発光していない発光素子が存在する、生体情報取得装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記複数の発光パターンにおいて、任意の発光パターンにおいて発光した発光素子は、当該発光パターンの次の発光パターンにおいて発光しない、生体情報取得装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記発光部は、波長が０．７μｍから２．５μｍの近赤外線を含む光を照射する、生体情報取得装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記複数の発光パターンにおいて、所定数以上の発光素子が発光している、生体情報取得装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
   前記生体情報は、前記生体の血液中のグルコース濃度を含む、生体情報取得装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
    前記生体情報は、前記生体の血液中の酸素飽和度を含む、生体情報取得装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の生体情報取得装置であって、
    前記発光素子として、ＯＬＥＤを用いる、生体情報取得装置。
12. 複数の発光素子により形成されており、生体へ光を照射する発光部と、前記生体を透過した光を受光する受光部と、を備える生体情報取得装置により生体情報を取得する生体情報取得方法であって、
    前記発光部から照射させた光を、前記受光部に受光させることにより受光結果を取得する工程と、
    前記受光結果を用いて、生体情報を取得する工程と、を備え、
    一回分の前記受光結果の取得のための、前記発光部からの光の照射は、前記複数の発光素子のうち、発光している発光素子と発光していない発光素子とを含む複数の発光パターンを切り替えながら行われる、生体情報取得方法。

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