JP2019170542A - Biometric measurement device and program - Google Patents

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Abstract

To provide a technology to switch a measurement condition during measurement in order to acquire different pieces of information on a living body.SOLUTION: A measurement device includes: a spectral sensor including spectral means for dispersing a reflection light from a living body, and light reception means that includes a plurality of pixels, each of the plurality of pixels receiving a light including a predetermined wavelength dispersed by the spectral means; generation means for generating a biological signal from a light reception result of a first pixel of the light reception means; determination means for determining a cycle of the biological signal; first detection means for detecting a feature amount of the biological signal in each cycle of the biological signal; second detection means for detecting biological information from a light reception result of a second pixel of the light reception means; determination means for determining a first measurement condition and a second measurement condition; and setting means for determining an ending timing of the detection by the second detection means in each cycle of the biological signal, setting the first measurement condition to the spectral sensor until the first detection means detects a feature amount, and setting the second measurement condition to the spectral sensor from the detection of the feature amount by the first detection means to an ending timing.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、生体の測定装置及びプログラムに関する。   The present invention relates to a biological measurement apparatus and program.

生体の一部に光を照射し、生体からの反射光量又は透過光量を検出して、生体情報を検出する測定装置が知られている。生体情報とは、例えば、脈拍数や血管の硬化度合いといった、生体が発する種々の生理学的・解剖学的情報である。例えば、脈拍数は、血管内の血液移動に伴う反射又は透過光量の変動を示す脈波信号に基づき検出することができる。また、例えば、血管の硬化度合いは、脈波信号を2回微分した加速度脈波信号(以下、単に、加速度信号と呼ぶ。)の特徴点に基づいて検出することができる。   2. Description of the Related Art There are known measuring apparatuses that detect biological information by irradiating a part of a living body with light and detecting the amount of reflected light or transmitted light from the living body. The biological information is, for example, various physiological / anatomical information emitted by the living body, such as the pulse rate and the degree of vascular hardening. For example, the pulse rate can be detected based on a pulse wave signal indicating fluctuations in the amount of reflected or transmitted light accompanying blood movement in the blood vessel. For example, the degree of hardening of the blood vessel can be detected based on a feature point of an acceleration pulse wave signal (hereinafter simply referred to as an acceleration signal) obtained by differentiating the pulse wave signal twice.

特許文献1は、生体情報の測定装置の一例である脈波測定装置を開示している。特許文献1によると、脈波測定装置は、指尖部に対して光束を照射し、その反射光量の時間的な変動から脈波を検出している。特許文献2は、複数の受光素子を有する受光部を用いて複数の生体情報を取得する構成を開示している。また、特許文献3は、受光部が検出した検出信号の特徴点のタイミングに基づいて、受光部の動作モードを切り替えることにより、測定装置の消費電力を削減する構成を開示している。さらに、特許文献4は、カルボキシヘモグロビン濃度を測定する構成を開示している。   Patent Document 1 discloses a pulse wave measurement device that is an example of a biological information measurement device. According to Patent Document 1, the pulse wave measuring device irradiates a fingertip with a light beam, and detects a pulse wave from a temporal variation in the amount of reflected light. Patent Document 2 discloses a configuration for acquiring a plurality of biological information using a light receiving unit having a plurality of light receiving elements. Patent Document 3 discloses a configuration that reduces the power consumption of the measuring device by switching the operation mode of the light receiving unit based on the timing of the feature point of the detection signal detected by the light receiving unit. Furthermore, patent document 4 is disclosing the structure which measures a carboxyhemoglobin density | concentration.

特開2004−000467号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-046767 特開2013−150772号公報JP 2013-150772 A 特開2017−108905号公報JP 2017-108905 A 特開2015−000127号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-000127

複数の生体情報を検出する場合、検出する生体情報に応じて適切な測定条件は異なり得る。なお、測定条件とは、例えば、光源の発光強度や受光センサの受光時間等である。したがって、共通の光源及び受光センサを使用して複数の生体情報を並行して検出する場合、測定条件を測定中に切り替える必要がある。生体情報の検出中に測定条件を切り替えると、受光センサが出力する検出信号が変化し、生体情報の検出に影響する。また、測定条件の切り替えのために測定を中断すると、生体情報の検出時間が長くなる。   When a plurality of pieces of biological information are detected, appropriate measurement conditions may differ depending on the detected biological information. The measurement conditions include, for example, the light emission intensity of the light source, the light reception time of the light receiving sensor, and the like. Therefore, when a plurality of pieces of biological information are detected in parallel using a common light source and light receiving sensor, it is necessary to switch measurement conditions during measurement. When the measurement condition is switched during the detection of the biological information, the detection signal output from the light receiving sensor changes, which affects the detection of the biological information. In addition, when measurement is interrupted to switch measurement conditions, the detection time of biological information becomes longer.

特許文献2は、複数の生体情報を検出する構成を開示しているが、複数の生体情報を検出するために測定条件を切り替えることを開示していない。特許文献3は、消費電力の削減を目的とし、複数の生体情報を検出するために測定条件を切り替えるものではなく、かつ、この切り替えに起因する検出信号の変動の影響を回避する構成を開示してはいない。   Patent Document 2 discloses a configuration for detecting a plurality of pieces of biological information, but does not disclose switching measurement conditions in order to detect a plurality of pieces of biological information. Patent Document 3 discloses a configuration that aims to reduce power consumption, does not switch measurement conditions in order to detect a plurality of pieces of biological information, and avoids the influence of fluctuations in detection signals caused by this switching. Not.

本発明は、生体の異なる情報を取得するため、測定中に測定条件を切り替えるための技術を提供するものである。   The present invention provides a technique for switching measurement conditions during measurement in order to acquire different information of a living body.

本発明の一態様によると、測定装置は、測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、前記受光手段の第1画素の受光結果から生体信号を生成する生成手段と、前記生体信号の周期を判定する判定手段と、前記生体信号の各周期において前記生体信号の特徴量を検出する第1検出手段と、前記受光手段の第2画素の受光結果から生体情報を検出する第2検出手段と、前記生体信号を生成するための第1測定条件と、前記第2検出手段による前記生体情報の検出のための第2測定条件を決定する決定手段と、前記生体信号の各周期において、前記第2検出手段による検出の終了タイミングを判定し、前記第1検出手段が前記特徴量を検出するまでは前記第1測定条件を前記分光センサに設定し、前記第1検出手段が前記特徴量を検出してから前記終了タイミングまでは前記第2測定条件を前記分光センサに設定する設定手段と、を備えていることを特徴とする。   According to one aspect of the present invention, the measuring device uses a light source that emits light toward the measurement position, reflected light from the living body at the measurement position, or transmitted light that has passed through the living body at the measurement position. A spectroscopic sensor including a spectroscopic means for performing spectroscopic analysis according to the above, and a plurality of pixels, and each pixel of the plurality of pixels includes a light receiving means for receiving light including a predetermined wavelength spectrally separated by the spectroscopic means, A generating unit that generates a biological signal from a light reception result of the first pixel of the light receiving unit, a determining unit that determines a cycle of the biological signal, and a first that detects a feature amount of the biological signal in each cycle of the biological signal. A detection means; a second detection means for detecting biological information from the light reception result of the second pixel of the light receiving means; a first measurement condition for generating the biological signal; and the biological information by the second detection means. Second measurement condition for detection The determination means for determining, and the end timing of the detection by the second detection means in each cycle of the biological signal are determined, and the first measurement condition is set as the spectral value until the first detection means detects the feature amount. And setting means for setting the second measurement condition in the spectroscopic sensor from the time when the first detection means detects the feature amount to the end timing.

本発明によると、生体の異なる情報を取得するため、測定中に測定条件を切り替えることができる。   According to the present invention, the measurement conditions can be switched during measurement in order to acquire different information of the living body.

一実施形態による測定装置の機能ブロック図。The functional block diagram of the measuring device by one Embodiment. 一実施形態による測定装置の構成図。The block diagram of the measuring device by one Embodiment. 一実施形態による白色光源のスペクトルとラインセンサの構成を示す図。The figure which shows the spectrum of the white light source by one Embodiment, and the structure of a line sensor. 一実施形態による生体情報の検出処理のフローチャート。The flowchart of the detection process of the biometric information by one Embodiment. 一実施形態による生体信号及び加速度信号並びに特徴点を示す図。The figure which shows the biomedical signal and acceleration signal by one Embodiment, and a feature point. 一実施形態による検出処理の説明図。Explanatory drawing of the detection process by one Embodiment. 一実施形態による生体情報の検出処理のフローチャート。The flowchart of the detection process of the biometric information by one Embodiment. 一実施形態による測定装置の外観を示す図。The figure which shows the external appearance of the measuring apparatus by one Embodiment.

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。   Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the following embodiment is an illustration and does not limit this invention to the content of embodiment. In the following drawings, components that are not necessary for the description of the embodiments are omitted from the drawings.

<第一実施形態>
図8は、本実施形態による測定装置1の斜視図である。なお、図8(A)は、シャッタ部材102が開口部500を覆った状態を示し、図8(B)は、シャッタ部材102が退避位置に移動されて開口部500が露出した状態を示している。なお、開口部500は、ハウジング110内部への異物の落下を防止する透明カバー400で覆われている。ハウジング110には、図8のX方向に沿った溝状のガイドレール116が設けられている。また、ガイド部材103のガイド部131は、このガイドレール116にはめ込まれている。これにより、ガイド部材103及びシャッタ部材102は、X方向において、ガイドレール116が設けられた範囲内で移動可能な様になっている。なお、ガイド部材103のガイド部131には、ハウジング110内においてバネが取り付けられている。そして、このバネの力により、ガイド部材103に外部から力を加えない状態において、ガイド部材103は、図8(A)の位置で止まる様になっている。ユーザが生体情報を測定する際、ユーザは、指によりガイド部材103の指受け部320をX方向に押し込み、ガイド部材103及びシャッタ部材102をX方向にスライドさせる。ガイド部材103及びシャッタ部材102をガイドレール116で制限される位置まで指で押し込むと、指の先端部分が開口部500を覆う状態となる様に、測定装置1は構成されている。この状態において、ハウジング110の内部から、白色光源21(図2)は、開口部500を介して指に光を照射し、ハウジング110の内部のラインセンサ24(図2)は、その反射光を受光する。
<First embodiment>
FIG. 8 is a perspective view of the measuring apparatus 1 according to the present embodiment. 8A shows a state where the shutter member 102 covers the opening 500, and FIG. 8B shows a state where the shutter 500 is moved to the retracted position and the opening 500 is exposed. Yes. The opening 500 is covered with a transparent cover 400 that prevents foreign matter from falling into the housing 110. The housing 110 is provided with a groove-shaped guide rail 116 along the X direction in FIG. Further, the guide portion 131 of the guide member 103 is fitted into the guide rail 116. As a result, the guide member 103 and the shutter member 102 can move within the range in which the guide rail 116 is provided in the X direction. A spring is attached to the guide portion 131 of the guide member 103 in the housing 110. The guide member 103 stops at the position shown in FIG. 8A in a state in which no force is applied to the guide member 103 from the outside by the spring force. When the user measures biometric information, the user pushes the finger receiving portion 320 of the guide member 103 in the X direction with a finger, and slides the guide member 103 and the shutter member 102 in the X direction. The measuring apparatus 1 is configured such that when the guide member 103 and the shutter member 102 are pushed by a finger to a position limited by the guide rail 116, the tip portion of the finger covers the opening 500. In this state, the white light source 21 (FIG. 2) irradiates the finger with light from the inside of the housing 110 through the opening 500, and the line sensor 24 (FIG. 2) inside the housing 110 transmits the reflected light. Receive light.

また、ハウジング110には、軸受部119により回転可能に保持される押圧部材105と押圧バネ151が設けられている。押圧バネ151は、押圧部材105に対して、開口部500に向かう力を加える。また、押圧部材105には押圧リブ152が設けられ、シャッタ部材102には被押圧リブ123が設けられる。図8(A)の状態では、押圧リブ152が被押圧リブ123に当接し、これにより、シャッタ部材102はハウジング110の上面に対し付勢される。また、シャッタ部材102の開口部500側の面には、白色基準板が設けられる。この白色基準板は、ハウジング110内部の白色光源21やラインセンサ24等のキャリブレーションに使用される。シャッタ部材102は、キャリブレーション時にハウジング110から開口部500を介して外部に光が漏れることを防止する。また、押圧部材105は、測定時、測定対象の指先を開口部500の位置で安定させる役割も有する。   The housing 110 is provided with a pressing member 105 and a pressing spring 151 that are rotatably held by the bearing portion 119. The pressing spring 151 applies a force toward the opening 500 to the pressing member 105. The pressing member 105 is provided with a pressing rib 152, and the shutter member 102 is provided with a pressed rib 123. In the state of FIG. 8A, the pressing rib 152 contacts the pressed rib 123, and thereby the shutter member 102 is urged against the upper surface of the housing 110. A white reference plate is provided on the surface of the shutter member 102 on the opening 500 side. The white reference plate is used for calibration of the white light source 21 and the line sensor 24 inside the housing 110. The shutter member 102 prevents light from leaking from the housing 110 through the opening 500 during calibration. The pressing member 105 also has a role of stabilizing the measurement target fingertip at the position of the opening 500 at the time of measurement.

図2は、測定装置1のハウジング110内に配置されるハードウェアの構成図である。CPU50は、測定装置1の全体を制御する制御部である。CPU50は、ROM51に格納されたプログラムに基づいて後述する各種制御を実行する。なお、CPU50は、各種制御を実行する際に使用するデータや、一時的に記憶する必要があるデータをRAM52に記憶する。CPU50は、バス53を介して、ROM51と、RAM52と、I/Oポート54と、AD変換回路55と、外部通信回路56と通信できる。光源駆動回路60は、白色光源21の発光を制御する。また、CPU50は、I/Oポート54を介して、光源駆動回路60を制御することで、白色光源21の発光強度を制御することができる。さらに、CPU50は、I/Oポート54を介して、ラインセンサ24の電荷蓄積時間の設定を行うことができる。ラインセンサ24は、後述する様に、白色光源21が射出した光の反射光を集光レンズ22及び回折格子23を介して受光し、受光量に応じた電圧をAD変換回路55に出力する。CPU50は、AD変換回路55を介して、ラインセンサ24が出力する受光量に応じた電圧を取得する。さらに、CPU50は、外部通信回路56を介して外部機器30と通信可能な様に構成される。なお、集光レンズ22、回折格子23及びラインセンサ24は、分光測色計(分光センサ)を構成している。或いは、白色光源21、集光レンズ22、回折格子23及びラインセンサ24は、分光センサを構成している。   FIG. 2 is a configuration diagram of hardware arranged in the housing 110 of the measuring apparatus 1. The CPU 50 is a control unit that controls the entire measurement apparatus 1. The CPU 50 executes various controls described later based on the program stored in the ROM 51. The CPU 50 stores in the RAM 52 data used when executing various controls and data that needs to be temporarily stored. The CPU 50 can communicate with the ROM 51, the RAM 52, the I / O port 54, the AD conversion circuit 55, and the external communication circuit 56 via the bus 53. The light source drive circuit 60 controls the light emission of the white light source 21. Further, the CPU 50 can control the light emission intensity of the white light source 21 by controlling the light source driving circuit 60 via the I / O port 54. Further, the CPU 50 can set the charge accumulation time of the line sensor 24 via the I / O port 54. As will be described later, the line sensor 24 receives the reflected light of the light emitted from the white light source 21 via the condenser lens 22 and the diffraction grating 23, and outputs a voltage corresponding to the amount of received light to the AD conversion circuit 55. The CPU 50 acquires a voltage corresponding to the amount of received light output from the line sensor 24 via the AD conversion circuit 55. Further, the CPU 50 is configured to be able to communicate with the external device 30 via the external communication circuit 56. The condenser lens 22, the diffraction grating 23, and the line sensor 24 constitute a spectrocolorimeter (spectral sensor). Alternatively, the white light source 21, the condensing lens 22, the diffraction grating 23, and the line sensor 24 constitute a spectroscopic sensor.

図1は、本実施形態における測定装置1の動作を説明するためのブロック図である。CPU50は、ROM51に格納されたプログラムを実行することで、I/Oポート54、光源駆動回路60、AD変換回路55、外部通信回路56、ROM51及びRAM52と協働して図1の制御部10として機能する。発光制御部11は、CPU50及び光源駆動回路60に対応し、白色光源21の発光強度を調整し、かつ、白色光源21の発光を制御する。白色光源21は、可視光全体にわたる発光波長分布を有する。白色光源21としては、例えば、タングステン光や白色LED、RGB(レッド、グリーン、ブルー)の3色LED等を使用可能である。本実施形態において白色光源21は、タングステン光を用いた白色LEDであるものとする。図3(A)は、本実施形態で用いる白色光源21の波長別の相対強度(輝度)を示している。   FIG. 1 is a block diagram for explaining the operation of the measuring apparatus 1 in the present embodiment. The CPU 50 executes the program stored in the ROM 51 to cooperate with the I / O port 54, the light source driving circuit 60, the AD conversion circuit 55, the external communication circuit 56, the ROM 51, and the RAM 52, and the control unit 10 in FIG. Function as. The light emission control unit 11 corresponds to the CPU 50 and the light source drive circuit 60, adjusts the light emission intensity of the white light source 21, and controls the light emission of the white light source 21. The white light source 21 has a light emission wavelength distribution over the entire visible light. As the white light source 21, for example, tungsten light, white LED, RGB (red, green, blue) three-color LED, or the like can be used. In the present embodiment, the white light source 21 is a white LED using tungsten light. FIG. 3A shows the relative intensity (luminance) for each wavelength of the white light source 21 used in the present embodiment.

図1に示す様に、白色光源21が射出する光70は、ハウジング110の開口部500を、その法線方向に対して約45度の角度で通過して測定位置にある測定対象90である指先を照射する。そして、この照射光は、測定対象90の光吸収特性に応じた散乱光71となる。散乱光71の一部は、集光レンズ22により平行光72に変換され、回折格子23に90度の入射角で入射する。回折格子23は、入射光を波長に応じて分光する。分光された分散光73は、ラインセンサ24の各画素に入射する。ラインセンサ24の各画素は、入射した分散光73の受光量に応じた電圧を受光量検出部12に出力する。図3(B)は、ラインセンサ24の模式図である。本実施形態によるラインセンサ24は、波長約400nmから約1000nmの可視光を5nm単位で検出するために必要な120画素を有する。本実施形態では、ラインセンサ24の1番の画素が約400nm、120番の画素が約1000nmの波長を含む光を検出する様に、測定装置1は調整して組み立てられている。受光量検出部12は、CPU50、AD変換回路55及びI/Oポート54に対応する。実際には、AD変換回路55は、ラインセンサ24が出力する各画素の電圧をそれぞれ、例えば、12ビットのデジタル値に変換し、CPU50は、この各画素の受光量を示すデジタル値をAD変換回路55から取得する。本実施形態のラインセンサ24は、電荷蓄積型であり、所定の蓄積時間に入射した分散光の光量に応じて、画素ごとに電圧信号を出力する。ラインセンサ24での蓄積時間は、受光量検出部12、より詳しくは、CPU50がI/Oポート54を介してラインセンサ24に設定する。   As shown in FIG. 1, the light 70 emitted from the white light source 21 passes through the opening 500 of the housing 110 at an angle of about 45 degrees with respect to the normal direction, and is the measurement object 90 at the measurement position. Irradiate the fingertip. This irradiation light becomes scattered light 71 corresponding to the light absorption characteristics of the measurement object 90. A part of the scattered light 71 is converted into parallel light 72 by the condenser lens 22 and enters the diffraction grating 23 at an incident angle of 90 degrees. The diffraction grating 23 separates incident light according to the wavelength. The dispersed light 73 dispersed is incident on each pixel of the line sensor 24. Each pixel of the line sensor 24 outputs a voltage corresponding to the received light amount of the incident dispersed light 73 to the received light amount detection unit 12. FIG. 3B is a schematic diagram of the line sensor 24. The line sensor 24 according to the present embodiment has 120 pixels necessary for detecting visible light having a wavelength of about 400 nm to about 1000 nm in units of 5 nm. In the present embodiment, the measuring apparatus 1 is adjusted and assembled so that the first pixel of the line sensor 24 detects light including a wavelength of about 400 nm and the 120th pixel of about 1000 nm. The received light amount detection unit 12 corresponds to the CPU 50, the AD conversion circuit 55, and the I / O port 54. In practice, the AD conversion circuit 55 converts the voltage of each pixel output from the line sensor 24 into, for example, a 12-bit digital value, and the CPU 50 performs AD conversion on the digital value indicating the amount of light received by each pixel. Obtained from the circuit 55. The line sensor 24 of the present embodiment is a charge storage type, and outputs a voltage signal for each pixel according to the amount of dispersed light incident during a predetermined storage time. The accumulation time in the line sensor 24 is set in the line sensor 24 via the I / O port 54 by the received light amount detection unit 12, more specifically, the CPU 50.

第1生体信号生成部13は、所定画素の受光結果、つまり、受光量を示す値に基づき第1生体信号を生成する。本実施形態では、生体の指先を測定対象90とし、約590nmの波長を検知する38番の画素の受光量に基づき第1生体信号を生成する。この第1生体信号は、指尖容積脈波信号としても参照される。第1生体信号の生成に使用する約590nmの波長は、血液中のヘモグロビンでの吸光量が比較的大きい波長である。   The first biological signal generation unit 13 generates a first biological signal based on a light reception result of a predetermined pixel, that is, a value indicating the amount of received light. In the present embodiment, the first finger signal of the living body is the measurement object 90, and the first living body signal is generated based on the amount of light received by the 38th pixel that detects the wavelength of about 590 nm. This first biological signal is also referred to as a fingertip volume pulse wave signal. The wavelength of about 590 nm used for generation of the first biological signal is a wavelength at which the amount of light absorbed by hemoglobin in blood is relatively large.

第2生体信号生成部19は、ラインセンサ24の複数の画素のうち、約660nmの波長を検知する52番の画素と、約940nmの波長を検知する108番の画素の受光量それぞれの時間変化を示す第2生体信号を生成して生体情報検知部20に出力する。生体情報検知部20は、第2生体信号に基づき経皮的動脈血酸素飽和度(SpO2)を判定する。SpO2は、動脈血中のヘモグロビンが酸素とどのくらい結合しているかをパーセントで示すものである。SpO2の検出において、生体情報検知部20は、SpO2の値Rを、R=P660/P940として求める。ここで、P660は、52番の画素(約660nm)の受光量であり、P940は108番の画素(約940nm)の受光量である。なお、SpO2は、同じタイミングでの52番の画素の受光量と、108番の画素の受光量により求める。生体情報検知部20は、事前に作成した値RとSpO2との校正曲線に、第2生体信号に基づき求めた値Rを当てはめることによりSpO2を判定する。   The second biological signal generation unit 19 changes the received light amount of each of the plurality of pixels of the line sensor 24 with respect to the received light amount of the 52nd pixel that detects the wavelength of about 660 nm and the 108th pixel that detects the wavelength of about 940 nm. 2 is generated and output to the biological information detection unit 20. The biological information detection unit 20 determines the percutaneous arterial blood oxygen saturation (SpO2) based on the second biological signal. SpO2 indicates in percentage how much hemoglobin in arterial blood is bound to oxygen. In the detection of SpO2, the biological information detection unit 20 obtains the value R of SpO2 as R = P660 / P940. Here, P660 is the amount of received light of the 52nd pixel (about 660 nm), and P940 is the amount of received light of the 108th pixel (about 940 nm). SpO2 is obtained from the received light amount of the 52nd pixel and the received light amount of the 108th pixel at the same timing. The biological information detection unit 20 determines SpO2 by applying the value R obtained based on the second biological signal to the calibration curve of the value R and SpO2 created in advance.

外部通信部17は、外部通信回路56に対応し、外部機器30と通信を行う。外部機器30は、測定装置1に測定開始及び測定終了の指示を行う。また、測定装置1は、第1生体信号や、第1生体信号を複数回微分した信号や、第1生体信号の周期Cや、第1生体信号の特徴点や、判定したSpO2等を外部機器30に送信する。なお、外部機器30は、第1生体信号の周期Cから脈拍の値を算出することができる。さらに、外部機器30は、第1生体信号の特徴点及びその値に基づき血管の硬化度合いを判定することができる。外部機器30は、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット端末である。なお、外部機器30との通信は、有線であっても無線であっても良い。条件変更部14については後述する。なお、制御部内でSpO2を判定するのではなく、第2生体信号を外部機器30に送信し、外部機器30がSpO2を判定する構成であっても良い。   The external communication unit 17 corresponds to the external communication circuit 56 and communicates with the external device 30. The external device 30 instructs the measurement apparatus 1 to start measurement and end measurement. In addition, the measuring apparatus 1 uses the first biological signal, a signal obtained by differentiating the first biological signal multiple times, the period C of the first biological signal, the feature point of the first biological signal, the determined SpO2, and the like. 30. The external device 30 can calculate the pulse value from the period C of the first biological signal. Furthermore, the external device 30 can determine the degree of hardening of the blood vessel based on the feature points of the first biological signal and their values. The external device 30 is, for example, a personal computer or a tablet terminal. The communication with the external device 30 may be wired or wireless. The condition changing unit 14 will be described later. Instead of determining SpO2 in the control unit, the second biological signal may be transmitted to the external device 30, and the external device 30 may determine SpO2.

図4は、生体情報の検出処理のフローチャートである。測定装置1は、外部機器30から測定開始指示を受信すると、S100で、測定条件A及びBを決定する。なお、測定条件は、例えば、白色光源21の発光強度や、ラインセンサ24の電荷蓄積時間(受光時間)である。また、測定条件Aは、第1生体信号を生成する際の測定条件であり、測定条件Bは、第2生体信号を生成する際の測定条件である。   FIG. 4 is a flowchart of the biometric information detection process. When the measurement apparatus 1 receives the measurement start instruction from the external device 30, the measurement apparatus 1 determines the measurement conditions A and B in S100. The measurement conditions are, for example, the light emission intensity of the white light source 21 and the charge accumulation time (light reception time) of the line sensor 24. Further, the measurement condition A is a measurement condition when generating the first biological signal, and the measurement condition B is a measurement condition when generating the second biological signal.

まず、測定条件Aの決定について説明する。例えば、発光制御部11は、白色光源21を所定の発光強度で発光させ、受光量検出部12は、第1生体信号の生成に使用する38番の画素の受光量を所定期間検出する。そして、制御部10は、所定期間で検出した受光量の最大値(ピーク値)がAD変換回路55により検出可能な電圧範囲の最大値付近となる様に、白色光源21の発光強度及び/又はラインセンサ24の電荷蓄積時間を決定し、これを測定条件Aとする。なお所定期間は、生成する第1生体信号である指尖容積脈波信号の1周期以上とし、例えば、2秒とすることができる。なお、S100で測定条件Aを決定するための白色光源21の発光強度については予め決めておく。そして、制御部10は、この発光強度と、38番の画素の受光量の最大値に基づき、測定条件Aを決定する。   First, determination of the measurement condition A will be described. For example, the light emission control unit 11 causes the white light source 21 to emit light with a predetermined light emission intensity, and the light reception amount detection unit 12 detects the light reception amount of the 38th pixel used for generating the first biological signal for a predetermined period. Then, the control unit 10 determines the light emission intensity and / or the white light source 21 so that the maximum value (peak value) of the received light amount detected in the predetermined period is near the maximum value of the voltage range detectable by the AD conversion circuit 55. The charge accumulation time of the line sensor 24 is determined, and this is defined as measurement condition A. The predetermined period may be one cycle or more of the fingertip volume pulse wave signal that is the first biological signal to be generated, and may be, for example, 2 seconds. Note that the emission intensity of the white light source 21 for determining the measurement condition A in S100 is determined in advance. Then, the control unit 10 determines the measurement condition A based on the light emission intensity and the maximum value of the light reception amount of the 38th pixel.

続いて、測定条件Bの決定について説明する。上述した様に第2生体信号は、52番の画素(約660nm)の受光量と、108番の画素(約940nm)の受光量により生成される。したがって、測定条件Aの決定と同様に、発光制御部11は、白色光源21を所定の発光強度で発光させ、受光量検出部12は、52番と108番の画素の受光量を所定期間検出する。そして、制御部10は、所定期間で検出した52番と108番の画素の受光量がAD変換回路55により検出可能な電圧範囲の最大値付近となる様に、白色光源21の発光強度及び/又はラインセンサ24の電荷蓄積時間を決定し、これを測定条件Bとする。なお、測定条件AとBの決定は、並行して行うことも、個別に行うこともできる。なお、白色光源21の発光強度及び/又はラインセンサ24の電荷蓄積時間を所定期間毎に変化させながら、生体信号の生成に使用する画素の受光量の最大値が適切となる様に測定条件を決定する構成であっても良い。   Subsequently, determination of the measurement condition B will be described. As described above, the second biological signal is generated by the received light amount of the 52nd pixel (about 660 nm) and the received light amount of the 108th pixel (about 940 nm). Therefore, similarly to the determination of the measurement condition A, the light emission control unit 11 causes the white light source 21 to emit light with a predetermined light emission intensity, and the light reception amount detection unit 12 detects the light reception amounts of the 52nd and 108th pixels for a predetermined period. To do. Then, the control unit 10 determines the light emission intensity and / or the white light source 21 so that the received light amounts of the 52nd and 108th pixels detected in the predetermined period are close to the maximum value of the voltage range detectable by the AD conversion circuit 55. Alternatively, the charge accumulation time of the line sensor 24 is determined, and this is set as the measurement condition B. Measurement conditions A and B can be determined in parallel or individually. It should be noted that the measurement conditions are set so that the maximum amount of light received by the pixels used for the generation of the biological signal is appropriate while changing the light emission intensity of the white light source 21 and / or the charge accumulation time of the line sensor 24 for each predetermined period. The structure to determine may be sufficient.

制御部10は、決定した測定条件Aを発光制御部11及び受光量検出部12にS101で設定する。これにより、発光制御部11は、測定条件Aに従う発光強度で白色光源21を発光させる。また、受光量検出部12は、測定条件Aに従う電荷蓄積時間をラインセンサ24に設定する。第1生体信号生成部13は、38番の画素の各タイミングの受光量に基づき第1生体信号を生成し、周期算出部15及び特徴算出部16に第1生体信号を出力する。なお、第1生体信号生成部13は、38番の画素の各タイミングの受光量をそのまま時系列で示すことで第1生体信号を生成することができる。また、第1生体信号生成部13は、38番の画素の各タイミングの受光量を所定数毎に区切り、所定数の平均値を求め、この平均値を時系列で示すことで第1生体信号を生成することができる。また、第1生体信号生成部13は、38番の画素の所定数のタイミングの受光量の移動平均により生体信号を生成することができる。また、各タイミングの受光量又はその平均値を時系列で示す信号に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の信号を第1生体信号とすることができる。   The control unit 10 sets the determined measurement condition A in the light emission control unit 11 and the received light amount detection unit 12 in S101. Accordingly, the light emission control unit 11 causes the white light source 21 to emit light with the light emission intensity according to the measurement condition A. Further, the received light amount detection unit 12 sets the charge accumulation time according to the measurement condition A in the line sensor 24. The first biological signal generation unit 13 generates a first biological signal based on the amount of light received at each timing of the 38th pixel, and outputs the first biological signal to the period calculation unit 15 and the feature calculation unit 16. The first biological signal generation unit 13 can generate the first biological signal by directly indicating the received light amount at each timing of the 38th pixel in time series. The first biological signal generation unit 13 divides the amount of light received at each timing of the 38th pixel into a predetermined number, obtains an average value of the predetermined number, and indicates the average value in time series to thereby display the first biological signal. Can be generated. In addition, the first biological signal generation unit 13 can generate a biological signal by a moving average of the amount of received light at a predetermined number of times of the 38th pixel. In addition, it is possible to perform a filter process on a signal indicating the amount of light received at each timing or an average value thereof in time series, and the signal after the filter process can be used as the first biological signal.

周期算出部15は、S102で、第1生体信号の周期Cを第1生体信号の極値に基づき判定する。周期算出部15は、例えば、第1生体信号の局所的最小値の時間間隔に基づき第1生体信号の周期Cを判定する。図5(A)は、第1生体信号と、第1生体信号の周期C(C1〜C4の4回分)の検出例を示している。また、周期算出部15は、第1生体信号を2回微分した加速度信号の局所的最大値の時間間隔に基づき第1生体信号の周期を判定することもできる。図5(B)は、加速度信号と、加速度信号の局所的最大値の時間間隔から判定される第1生体信号の周期C(C'1〜C'4の4回分)の検出例を示している。   In S102, the period calculation unit 15 determines the period C of the first biological signal based on the extreme value of the first biological signal. For example, the period calculation unit 15 determines the period C of the first biological signal based on the time interval of the local minimum value of the first biological signal. FIG. 5A shows a detection example of the first biological signal and the period C (four times C1 to C4) of the first biological signal. Moreover, the period calculation part 15 can also determine the period of a 1st biological signal based on the time interval of the local maximum value of the acceleration signal which differentiated the 1st biological signal twice. FIG. 5B shows a detection example of the period C (four times C′1 to C′4) of the first biological signal determined from the time interval between the acceleration signal and the local maximum value of the acceleration signal. Yes.

また、特徴算出部16は、S103で、第1生体信号の特徴点及びその値を算出する。本実施形態においては、第1生体信号の周期Cの開始タイミングを基点として、生体信号を2回微分した加速度信号の局所的最大値及び局所的最小値の最初の5つを特徴点とする。なお、第1生体信号の周期Cの開始タイミングは、第1生体信号の局所的最小値(極値)のタイミングとする。図5(C)は、5つの特徴点a、b、c、d及びeの一例をしている。なお、特徴算出部16は、第1生体信号を4回微分した信号の局所的最大値及び局所的最小値を特徴点とすることもできる。また、特徴点とする数は、4に限定されず、他の数であっても良い。より一般的には、特徴算出部16は、第1生体信号を1回以上微分した微分信号の変化点の情報を特徴量とすることができる。   In S103, the feature calculation unit 16 calculates feature points and values of the first biological signal. In the present embodiment, the first five points of the local maximum value and the local minimum value of the acceleration signal obtained by differentiating the biological signal twice with the start timing of the period C of the first biological signal as a base point are feature points. The start timing of the period C of the first biological signal is the timing of the local minimum value (extreme value) of the first biological signal. FIG. 5C shows an example of five feature points a, b, c, d, and e. Note that the feature calculation unit 16 can also use the local maximum value and the local minimum value of the signal obtained by differentiating the first biological signal four times as the feature points. Further, the number of feature points is not limited to 4, and may be other numbers. More generally, the feature calculation unit 16 can use, as the feature amount, information on the change point of the differential signal obtained by differentiating the first biological signal one or more times.

特徴算出部16は、S103及びS104で、総ての特徴点を算出するまで特徴点の算出を継続する。条件変更部14は、特徴算出部16が総ての特徴点の算出を完了させると、S105で、第2生体信号の検出期間Qを判定する。図6は、検出期間Qの説明図である。図6のタイミングTaは、周期算出部15が、第1生体信号の周期C1の終わり、つまり、局所的最小値を検知したタイミングである。本実施形態において、周期算出部15は、生体信号の振幅が所定時間以上連続して上昇することを検出することにより、第1生体信号の局所的最小値を検出している。つまり、周期算出部15は、第1生体信号の周期C1の終了時間(局所的最小値となった時刻)を事後的に検出する。図6のタイミングTbは、特徴算出部16が総ての特徴点の算出を完了させたタイミングである。また、時刻CXは、現在の周期C2の終了時刻を予測した予測時刻である。条件変更部14は、周期C2の開始タイミングから1つ前の周期C1に対応する期間だけ後の時刻を予測時刻CXとして推定する。なお、1つ前の周期Cではなく、過去複数回の周期Cの平均値を用いて予測時刻CXを算出する構成とすることもできる。なお、第1生体信号の周期は変動するため、条件変更部14は、第1生体信号の変動量である変動マージンZを予測時刻CXの算出に使用することができる。この場合、条件変更部14は、周期C2の開始タイミングから1つ前の周期、或いは、過去複数回の周期の平均値だけ後の時刻より、変動マージンZだけ早い時刻を予測時刻CXとする。なお、変動マージンZの値は、予め、ROM51に格納されている。   The feature calculation unit 16 continues to calculate feature points until all feature points are calculated in S103 and S104. When the feature calculation unit 16 completes the calculation of all feature points, the condition changing unit 14 determines the detection period Q of the second biological signal in S105. FIG. 6 is an explanatory diagram of the detection period Q. The timing Ta in FIG. 6 is the timing when the period calculation unit 15 detects the end of the period C1 of the first biological signal, that is, the local minimum value. In the present embodiment, the period calculation unit 15 detects the local minimum value of the first biological signal by detecting that the amplitude of the biological signal continuously increases for a predetermined time or more. That is, the period calculation unit 15 detects the end time of the period C1 of the first biological signal (the time when the local minimum value is reached) afterwards. The timing Tb in FIG. 6 is the timing when the feature calculation unit 16 completes the calculation of all feature points. Time CX is a predicted time at which the end time of the current cycle C2 is predicted. The condition changing unit 14 estimates the time after the period corresponding to the immediately preceding cycle C1 as the predicted time CX from the start timing of the cycle C2. In addition, it can also be set as the structure which calculates the estimated time CX using the average value of several past periods C instead of the last period C. FIG. Since the cycle of the first biological signal varies, the condition changing unit 14 can use the variation margin Z, which is the variation amount of the first biological signal, for calculating the predicted time CX. In this case, the condition changing unit 14 sets the time earlier by the variation margin Z as the predicted time CX than the time one cycle before the start timing of the cycle C2 or the time after the average value of the past plural cycles. Note that the value of the fluctuation margin Z is stored in the ROM 51 in advance.

条件変更部14は、予測時刻CXから変更時間Dだけ早いタイミングTcを求め、タイミングTcを検出期間の終了タイミングとする。そして、条件変更部14は、タイミングTbからタイミングTcまでの期間を検出期間Qとする。変更時間Dとは、測定条件Bから測定条件Aに変更してから、第1生体信号が安定し、よって、第1生体信号に基づく測定を行える様になるまでの時間である。例えば、白色光源21の発光強度を変更する場合には、発光強度の安定待ち時間が変更時間Dには含まれる。また、受光量検出部12がローパスフィルタ等のフィルタ回路を有する場合にはフィルタの時定数に基づく時間が変更時間Dに含まれる。さらに、第1生体信号生成部13が、時系列のデジタル値の移動平均処理等により生体信号を生成する場合には、平均処理に要する時間が変更時間Dには含まれる。なお、生体信号の局所的最小値の検出のため、局所的最小値となる前の生体信号の振幅の減少を所定期間だけ検出する必要がある場合、条件変更部14は、この所定期間を検知時間YとしてタイミングTcの算出に使用することができる。この場合、条件変更部14は、予測時刻CXから変更時間D及び検知時間Yの和だけ早いタイミングをタイミングTcとする。   The condition changing unit 14 obtains a timing Tc that is earlier than the predicted time CX by the change time D, and uses the timing Tc as the end timing of the detection period. The condition changing unit 14 sets the period from the timing Tb to the timing Tc as the detection period Q. The change time D is the time from when the measurement condition B is changed to the measurement condition A until the first biological signal is stabilized and thus measurement based on the first biological signal can be performed. For example, when changing the light emission intensity of the white light source 21, the light emission intensity stabilization wait time is included in the change time D. When the received light amount detection unit 12 has a filter circuit such as a low-pass filter, the time based on the time constant of the filter is included in the change time D. Furthermore, when the first biological signal generation unit 13 generates a biological signal by moving average processing of time-series digital values, the time required for the average processing is included in the change time D. In addition, in order to detect the local minimum value of the biological signal, when it is necessary to detect a decrease in the amplitude of the biological signal before the local minimum value is reached for a predetermined period, the condition changing unit 14 detects the predetermined period. The time Y can be used to calculate the timing Tc. In this case, the condition changing unit 14 sets the timing Tc earlier than the predicted time CX by the sum of the change time D and the detection time Y.

図4に戻り、制御部10は、S106で、タイミングTbにおいて、決定した測定条件Bを発光制御部11及び受光量検出部12にS101で設定する。第2生体信号生成部19は、測定条件Bに切り替えた後、測定条件Aから測定条件Bへの変更時間が経過すると、第2生体信号を生成して生体情報検知部20に出力する。これにより、生体情報検知部20は、第2生体信号が示す52番の画素(約660nm)の受光量と、108番の画素(約940nm)の受光量とに基づきSpO2を判定する。なお、ラインセンサ24は、電荷蓄積時間毎に受光量を出力するため、生体情報検知部20は、検出期間Qの間、複数回、SpO2を判定する。また、生体情報検知部20は、検出期間Qが経過すると、当該検出期間の間に求めた複数のSpO2の平均値を求める。   Returning to FIG. 4, the control unit 10 sets the determined measurement condition B in the light emission control unit 11 and the received light amount detection unit 12 in step S <b> 101 in step S <b> 106. The second biological signal generation unit 19 generates a second biological signal and outputs the second biological signal to the biological information detection unit 20 when the change time from the measurement condition A to the measurement condition B elapses after switching to the measurement condition B. As a result, the biological information detection unit 20 determines SpO2 based on the amount of received light of the 52nd pixel (about 660 nm) indicated by the second biological signal and the amount of received light of the 108th pixel (about 940 nm). Since the line sensor 24 outputs the amount of received light for each charge accumulation time, the biological information detection unit 20 determines SpO2 a plurality of times during the detection period Q. In addition, when the detection period Q elapses, the biological information detection unit 20 obtains an average value of a plurality of SpO2 obtained during the detection period.

制御部10は、S106で、測定条件Bを設定した後、S107で検出期間Qが経過するまで待機する。制御部10は、検出期間Qが経過すると、S108(タイミングTc)において、測定条件Aを発光制御部11及び受光量検出部12に設定する。そして、制御部10は、S109で、外部機器30から測定終了指示を受信しているかを判定し、測定終了指示を受信するまで、S103からの処理を繰り返し行う。なお、外部通信部17は、第1生体信号の1周期が完了するたびに、加速度信号と、生体信号の周期Cと、特徴点及びその値と、SpO2の平均値とを外部機器30に出力する。   After setting the measurement condition B in S106, the control unit 10 waits until the detection period Q elapses in S107. When the detection period Q elapses, the control unit 10 sets the measurement condition A in the light emission control unit 11 and the received light amount detection unit 12 in S108 (timing Tc). In step S109, the control unit 10 determines whether a measurement end instruction is received from the external device 30, and repeatedly performs the processing from step S103 until the measurement end instruction is received. The external communication unit 17 outputs the acceleration signal, the cycle C of the biological signal, the feature point and its value, and the average value of SpO2 to the external device 30 every time one cycle of the first biological signal is completed. To do.

以上、第1生体信号を生成して生体情報を測定する間は、第1生体信号の生成に適した測定条件を設定する。そして、第1生体信号の過去1つ以上の周期に基づき、第1生体信号の現周期が終了すると予測される予測時刻CXを求める。そして、現周期の第1生体信号から特徴点を算出すると、そのタイミングと予測時刻CXとに基づき第2生体信号に基づく生体情報の検知期間Qを判定する。なおこのとき、測定条件の変更に要する時間を考慮する。そして、検知期間Qにおいては、第2生体信号の生成に適した測定条件を設定する。この構成により、第1生体信号からの特徴点の算出を継続しながら、第2生体信号からのSpO2の判定を精度良く行うことができる。つまり、測定を中断することなく、検出対象の複数の生体情報に適した測定条件を使用することができ、各生体情報の検出精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、検知期間Qには、測定条件Aから測定条件Bへの切り替えに必要な変更時間が含まれていた。しかしながら、測定条件Aから測定条件Bへの変更時間を検知期間Qから除外する構成とすることもできる。この場合、検知期間Qの開始タイミングは、タイミングTbより、測定条件Aから測定条件Bへの変更時間だけ後のタイミングとなる。   As described above, while generating the first biological signal and measuring the biological information, the measurement conditions suitable for generating the first biological signal are set. Then, a predicted time CX that is predicted to end the current cycle of the first biological signal is obtained based on one or more previous cycles of the first biological signal. When the feature point is calculated from the first biological signal in the current cycle, the detection period Q of the biological information based on the second biological signal is determined based on the timing and the predicted time CX. At this time, the time required for changing the measurement conditions is taken into consideration. In the detection period Q, measurement conditions suitable for generating the second biological signal are set. With this configuration, it is possible to accurately determine SpO2 from the second biological signal while continuing to calculate the feature points from the first biological signal. That is, measurement conditions suitable for a plurality of pieces of biological information to be detected can be used without interrupting measurement, and the detection accuracy of each piece of biological information can be improved. In the present embodiment, the detection period Q includes a change time necessary for switching from the measurement condition A to the measurement condition B. However, it is also possible to adopt a configuration in which the change time from the measurement condition A to the measurement condition B is excluded from the detection period Q. In this case, the start timing of the detection period Q is the timing after the change time from the measurement condition A to the measurement condition B from the timing Tb.

<第二実施形態>
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、生体情報検知部20は、SpO2に加えてカルボキシヘモグロビン濃度(SpCO)も判定する。SpCOは、約620nmの波長を検知する44番の画素と、約660nmの波長を検知する52番の画素と、約810nmの波長を検知する82番の画素と、約940nmの波長を検知する108番の画素の受光量に基づき検出することができる。なお、これら4つの波長の受光量に基づきSpCOを判定する方法は、例えば、特許文献4に記載されている。
<Second embodiment>
Next, the second embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment. In the present embodiment, the biological information detection unit 20 determines the carboxyhemoglobin concentration (SpCO) in addition to SpO2. SpCO detects a wavelength of about 620 nm, a pixel number of 44, a pixel number of 52 detecting a wavelength of about 660 nm, a pixel number of 82 detecting a wavelength of about 810 nm, and a wavelength of about 940 nm. It is possible to detect based on the amount of light received by the numbered pixel. A method for determining SpCO based on the amounts of received light of these four wavelengths is described in, for example, Patent Document 4.

図7は、本実施形態による生体情報の検出処理のフローチャートである。なお、図4のフローチャートと同様のステップについては、同じステップ番号を付与してその説明を省略する。測定装置1は、外部機器30から測定開始指示を受信すると、S200で、測定条件A、B及びCを決定する。測定条件A及びBは、第一実施形態と同様である。測定条件Cは、SpCOを測定するための条件であり、SpCOを検出するための4つの波長を受光する画素の受光量の最大値がAD変換回路55により検出可能な電圧範囲の最大値付近とするための条件である。   FIG. 7 is a flowchart of the biometric information detection process according to this embodiment. Note that the same steps as those in the flowchart of FIG. 4 are given the same step numbers and description thereof is omitted. When the measurement apparatus 1 receives a measurement start instruction from the external device 30, the measurement apparatus 1 determines measurement conditions A, B, and C in S200. Measurement conditions A and B are the same as in the first embodiment. The measurement condition C is a condition for measuring SpCO, and the maximum value of the amount of light received by a pixel that receives four wavelengths for detecting SpCO is near the maximum value of the voltage range that can be detected by the AD conversion circuit 55. It is a condition to do.

S105で、検出期間Qを判定すると、条件変更部14は、測定回数が奇数回目であるか否かをS201で判定する。測定回数が奇数回目であると、条件変更部14は、測定条件Bを発光制御部11及び受光量検出部12にS106で設定する。また、第2生体信号生成部19は、52番の画素(約660nm)と108番の画素(約940nm)の受光量を示す第2生体信号を生成する。これにより、生体情報検知部20は、検出期間Qの間、SpO2を判定する。一方、測定回数が偶数回目であると、条件変更部14は、測定条件Cを発光制御部11及び受光量検出部12にS202で設定する。また、第2生体信号生成部19は、44番の画素(約620nm)と、53番の画素(約660nm)と、82番の画素(約810nm)と、108番の画素(約940nm)の受光量を示す第2生体信号を生成する。これにより、生体情報検知部20は、検出期間Qの間、SpCOを判定する。なお、本実施形態においては、外部通信部17は、第1生成信号の1周期毎に、SpO2とSpCOを交互に外部機器30に出力する。   When the detection period Q is determined in S105, the condition changing unit 14 determines in S201 whether or not the number of measurements is an odd number. When the number of times of measurement is an odd number, the condition changing unit 14 sets the measurement condition B in the light emission control unit 11 and the received light amount detection unit 12 in S106. The second biological signal generation unit 19 generates a second biological signal indicating the amount of light received by the 52nd pixel (about 660 nm) and the 108th pixel (about 940 nm). Thereby, the biological information detection unit 20 determines SpO2 during the detection period Q. On the other hand, if the number of measurements is an even number, the condition changing unit 14 sets the measurement condition C in the light emission control unit 11 and the received light amount detection unit 12 in S202. The second biological signal generation unit 19 includes the 44th pixel (about 620 nm), the 53rd pixel (about 660 nm), the 82nd pixel (about 810 nm), and the 108th pixel (about 940 nm). A second biological signal indicating the amount of received light is generated. Thereby, the biological information detection unit 20 determines SpCO during the detection period Q. In the present embodiment, the external communication unit 17 alternately outputs SpO2 and SpCO to the external device 30 for each cycle of the first generation signal.

以上、本実施形態では、第1生体信号の1周期毎に第2生体信号を生成するための画素を切り替える。この構成により、検出する生体情報の種類を、検出精度を落とすことなく多くすることができる。なお、第2生体信号で検出する生体情報は3以上とすることもできる。この場合も、各生体情報の測定条件を求め、第1生体信号の1周期毎に順次、1つの測定条件を選択して設定する。なお、複数種類の生体情報の測定順序を示す情報は、予めROM51に格納しておく。   As described above, in the present embodiment, the pixels for generating the second biological signal are switched for each cycle of the first biological signal. With this configuration, the types of biological information to be detected can be increased without degrading the detection accuracy. The biological information detected by the second biological signal can be 3 or more. Also in this case, measurement conditions for each piece of biological information are obtained, and one measurement condition is selected and set sequentially for each cycle of the first biological signal. Information indicating the measurement order of a plurality of types of biological information is stored in the ROM 51 in advance.

なお、測定条件として、白色光源21の発光強度及びラインセンサ24の電荷蓄積時間を例にして上記実施形態を説明した。なお、測定条件は、これらに限定されず、例えば、ラインセンサ24の受光感度(ゲイン)を測定条件として使用する構成とすることもできる。また、第二実施形態では、1つの検知期間Q内では、SpO2又はSpCOの検知のみを行っていた。しかしながら、検知期間Qの時間に応じて、1つの検知期間Qを前半と後半に分け、前半ではSpO2を検知し、後半ではSpCOを検知する構成とすることもできる。   The embodiment has been described by taking the emission intensity of the white light source 21 and the charge accumulation time of the line sensor 24 as examples of measurement conditions. Note that the measurement conditions are not limited to these. For example, the light reception sensitivity (gain) of the line sensor 24 may be used as the measurement conditions. In the second embodiment, only SpO2 or SpCO is detected within one detection period Q. However, according to the time of the detection period Q, one detection period Q can be divided into the first half and the second half, SpO2 can be detected in the first half, and SpCO can be detected in the second half.

なお、上記実施形態において、測定装置1のラインセンサ24は、測定対象90からの反射光を受光するものであったが、透過光を受光する構成とすることもできる。また、本発明の測定装置1の外観や、機械的構造は、図8に示すものに限定されない。   In the above embodiment, the line sensor 24 of the measuring apparatus 1 receives reflected light from the measurement object 90, but may be configured to receive transmitted light. Moreover, the external appearance and mechanical structure of the measuring apparatus 1 of the present invention are not limited to those shown in FIG.

[その他の実施形態]
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
[Other Embodiments]
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiments to a system or apparatus via a network or a storage medium, and one or more processors in a computer of the system or apparatus read and execute the program It is also possible to implement this process. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.

21:白色光源、23:回折格子、24:ラインセンサ、13:第1生体信号生成部、15:周期判定部、16:特徴量算出部、19:生体情報検知部、14:条件変更部、10:制御部   21: white light source, 23: diffraction grating, 24: line sensor, 13: first biological signal generation unit, 15: period determination unit, 16: feature amount calculation unit, 19: biological information detection unit, 14: condition change unit, 10: Control unit

Claims (16)

測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、
前記受光手段の第1画素の受光結果から生体信号を生成する生成手段と、
前記生体信号の周期を判定する判定手段と、
前記生体信号の各周期において前記生体信号の特徴量を検出する第1検出手段と、
前記受光手段の第2画素の受光結果から生体情報を検出する第2検出手段と、
前記生体信号を生成するための第1測定条件と、前記第2検出手段による前記生体情報の検出のための第2測定条件を決定する決定手段と、
前記生体信号の各周期において、前記第2検出手段による検出の終了タイミングを判定し、前記第1検出手段が前記特徴量を検出するまでは前記第1測定条件を前記分光センサに設定し、前記第1検出手段が前記特徴量を検出してから前記終了タイミングまでは前記第2測定条件を前記分光センサに設定する設定手段と、
を備えていることを特徴とする測定装置。
A light source that emits light toward the measurement position, a spectroscopic unit that splits reflected light from the living body at the measurement position or transmitted light that has passed through the living body at the measurement position, and a plurality of pixels Each of the plurality of pixels includes a light receiving means for receiving light including a predetermined wavelength dispersed by the light separating means, and a spectral sensor including:
Generating means for generating a biological signal from the light reception result of the first pixel of the light receiving means;
Determining means for determining a period of the biological signal;
First detection means for detecting a feature quantity of the biological signal in each cycle of the biological signal;
Second detection means for detecting biological information from the light reception result of the second pixel of the light receiving means;
A first measurement condition for generating the biological signal; a determination unit for determining a second measurement condition for detecting the biological information by the second detection unit;
In each cycle of the biological signal, the end timing of detection by the second detection unit is determined, and the first measurement condition is set in the spectral sensor until the first detection unit detects the feature amount, Setting means for setting the second measurement condition in the spectroscopic sensor from the time when the first detection means detects the feature amount to the end timing;
A measuring apparatus comprising:
前記設定手段は、前記生体信号の周期の終了時刻を当該周期より前の1つ以上の周期に基づき推定し、推定した前記終了時刻に基づき前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。   The said setting means estimates the end time of the cycle of the biological signal based on one or more cycles before the cycle, and determines the end timing based on the estimated end time. The measuring device described in 1. 前記設定手段は、前記生体信号の周期の変動量にさらに基づき前記終了時刻を推定することを特徴とする請求項2に記載の測定装置。   The measuring apparatus according to claim 2, wherein the setting unit estimates the end time further based on a fluctuation amount of a cycle of the biological signal. 前記設定手段は、推定した前記終了時刻より、前記第2測定条件から前記第1測定条件への変更に要する時間だけ早いタイミングを前記終了タイミングとすることを特徴とする請求項2又は3に記載の測定装置。   The said setting means sets the timing earlier by the time required for the change from the second measurement condition to the first measurement condition than the estimated end time as the end timing. Measuring device. 前記判定手段は、前記生体信号の極値に基づき前記生体信号の周期を判定し、
前記設定手段は、推定した前記終了時刻より、前記第2測定条件から前記第1測定条件への変更に要する時間と前記判定手段が前記生体信号の極値を検出するために必要な所定の時間との和だけ早いタイミングを前記終了タイミングとすることを特徴とする請求項2又は3に記載の測定装置。
The determination means determines the period of the biological signal based on the extreme value of the biological signal,
The setting means includes a time required for the change from the second measurement condition to the first measurement condition and a predetermined time required for the determination means to detect the extreme value of the biological signal from the estimated end time. The measuring apparatus according to claim 2, wherein a timing that is earlier by the sum of and the end timing is set as the end timing.
前記設定手段は、前記検出手段が前記特徴量を検出すると前記第2測定条件に変更し、
前記第2検出手段は、前記第2測定条件に変更されると、前記第1測定条件から前記第2測定条件への変更に要する時間が経過してから前記終了タイミングまでの間、前記第2画素の受光結果に基づき前記生体情報を検出することをと特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の測定装置。
The setting means changes to the second measurement condition when the detection means detects the feature amount,
When the second detection unit is changed to the second measurement condition, the second detection unit is configured to perform the second measurement until the end timing after the time required for the change from the first measurement condition to the second measurement condition has elapsed. The measurement apparatus according to claim 1, wherein the biological information is detected based on a light reception result of a pixel.
前記第2画素は、前記受光手段の複数の画素であり、
前記第2検出手段は、複数の前記第2画素の受光結果から複数種類の前記生体情報を検出し、
前記決定手段は、複数種類の前記生体情報それぞれの検出のための複数の前記第2測定条件を決定することを特徴とする請求項6に記載の測定装置。
The second pixel is a plurality of pixels of the light receiving means,
The second detection means detects a plurality of types of biological information from light reception results of the plurality of second pixels,
The measurement apparatus according to claim 6, wherein the determination unit determines a plurality of second measurement conditions for detecting each of a plurality of types of biological information.
前記第2検出手段は、複数種類の前記生体情報それぞれを、複数の前記第2画素のうちの少なくとも1つの前記第2画素の受光結果から検出することを特徴とする請求項7に記載の測定装置。   The measurement according to claim 7, wherein the second detection unit detects each of a plurality of types of biological information from a light reception result of at least one of the plurality of second pixels. apparatus. 前記決定手段は、前記生体情報を検出するための前記第2測定条件を、当該生体情報の検出に使用する少なくとも1つの前記第2画素の受光量のピーク値に基づき決定することを特徴とする請求項8に記載の測定装置。   The determination means determines the second measurement condition for detecting the biological information based on a peak value of a light reception amount of at least one second pixel used for detection of the biological information. The measuring apparatus according to claim 8. 前記複数種類の生体情報の測定順序を示す情報を保持する保持手段をさらに備えており、
前記設定手段は、前記生体信号の各周期において、複数種類の前記生体情報のうちの1つの前記生体情報を前記測定順序に従い選択し、前記検出手段が前記特徴量を検出すると、選択した前記生体情報を検出するための前記第2測定条件に変更することを特徴とする請求項7又は8に記載の測定装置。
Further comprising holding means for holding information indicating the measurement order of the plurality of types of biological information;
The setting unit selects one of the plurality of types of biological information in accordance with the measurement order in each cycle of the biological signal, and when the detection unit detects the feature amount, the selected biological The measurement apparatus according to claim 7, wherein the measurement apparatus is changed to the second measurement condition for detecting information.
前記決定手段は、前記第1画素の受光量のピーク値に基づき前記第1測定条件を決定することを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の測定装置。   11. The measurement apparatus according to claim 1, wherein the determination unit determines the first measurement condition based on a peak value of a light reception amount of the first pixel. 前記第1測定条件及び前記第2測定条件は、前記光源の発光強度、前記受光手段の受光時間及び前記受光手段の受光感度の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の測定装置。   The first measurement condition and the second measurement condition include at least one of a light emission intensity of the light source, a light reception time of the light receiving unit, and a light reception sensitivity of the light receiving unit. The measuring device according to claim 1. 前記生体信号は、脈波信号であることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の測定装置。   The measurement apparatus according to claim 1, wherein the biological signal is a pulse wave signal. 前記第1検出手段は、前記脈波信号を1回以上微分した信号の変化点の情報を前記特徴量とすることを特徴とする請求項13に記載の測定装置。   The measurement apparatus according to claim 13, wherein the first detection unit uses information of a change point of a signal obtained by differentiating the pulse wave signal at least once as the feature amount. 前記第1検出手段は、前記脈波信号を2回、又は、4回微分した微分信号を求め、前記脈波信号の極値のタイミングから所定数の前記微分信号の極値を前記特徴量とすることを特徴とする請求項13又は14に記載の測定装置。   The first detection means obtains a differential signal obtained by differentiating the pulse wave signal twice or four times, and calculates a predetermined number of extreme values of the differential signal from the timing of the extreme value of the pulse wave signal as the feature amount. The measuring apparatus according to claim 13 or 14, characterized in that: 測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、
1つ以上のプロセッサーと、
を有する測定装置の前記1つ以上のプロセッサーで実行されると、
前記測定装置に、
第1測定条件を前記分光センサに設定することと、
前記第1測定条件が設定された状態で、前記受光手段の第1画素の受光結果から生体信号を生成することと、
前記生体信号の周期を判定することと、
前記生体信号の各周期において前記生体信号の特徴量を検出することと、
前記生体信号の各周期において、生体情報の検出の終了タイミングを判定することと、
前記生体信号の各周期において前記生体信号の特徴量を検出すると、第2測定条件を前記分光センサに設定することと、
前記第2測定条件が前記分光センサに設定されると、前記終了タイミングまで、前記受光手段の第2画素の受光結果から前記生体情報を検出することと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
A light source that emits light toward the measurement position, a spectroscopic unit that splits reflected light from the living body at the measurement position or transmitted light that has passed through the living body at the measurement position, and a plurality of pixels Each of the plurality of pixels includes a light receiving means for receiving light including a predetermined wavelength dispersed by the light separating means, and a spectral sensor including:
One or more processors;
When executed on the one or more processors of the measuring device having
In the measuring device,
Setting a first measurement condition in the spectral sensor;
Generating a biological signal from the light reception result of the first pixel of the light receiving means in a state where the first measurement condition is set;
Determining the period of the biological signal;
Detecting a feature value of the biological signal in each cycle of the biological signal;
Determining the end timing of detection of biological information in each cycle of the biological signal;
Detecting a feature value of the biological signal in each cycle of the biological signal, setting a second measurement condition in the spectral sensor;
When the second measurement condition is set in the spectroscopic sensor, detecting the biological information from the light reception result of the second pixel of the light receiving means until the end timing;
A program characterized by having executed.
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