JP5274829B2 - 非侵襲生体計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、生体を撮像して得られた生体画像を解析することにより、生体情報を計測するための非侵襲生体計測装置に関する。

従来、撮像手段を用いて生体を撮像し、生体画像中の血管を解析することにより、血液の成分を測定するものとして、例えば下記特許文献１（特開２００４―２４２８５９号公報）に開示されているような非侵襲生体計測装置が知られている。この非侵襲生体計測装置は、光源によって血管（静脈）を含む手首を照明し、照明された手首を撮像して得られた画像から血液成分を計測するものである。

この非侵襲生体計測装置は、ヒトの腕に装着される検出部と、検出部に接続される解析部とを備えている。この検出部は、支持台と、支持台の中央開口に垂直に挿入されて回転可能に支持される回転台と、回転台の中央開口に装着されたハウジングと、支持台を手首に固定するための一対の挟持片を備えている。支持台は底部に円形の開口部を有しており、この開口部の周囲には、開口部と同心円周上に配置された６つの発光ダイオードからなる光源部が設けられている。ハウジングの内部には撮像部が収容されており、光源部によって照明された生体上の撮像領域を撮像する。

この非侵襲生体計測装置により測定を行う際は、検出部を手首に装着し、解析部に設けられた出力部のモニター画像を観察しながら、ハウジングを回転させて撮像領域の位置を調整する。

特開２００４―２４２８５９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の非侵襲生体計測装置は、撮像部を含むハウジングを回転させることはできるが、検出部を手首に固定した位置によって撮像部の位置が決定される構成であるため、一旦検出部を腕に固定したのちは撮像部だけを移動させることはできない。したがって、例えば撮像部が計測対象の血管を撮像できる位置にない場合には、撮像部そのものの位置を変更するために装置本体ごと移動させる必要があり、操作が煩雑であった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、本体そのものを移動させることなく撮像部の位置調整を可能とした非侵襲生体計測装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の第１の観点による非侵襲生体計測装置は、生体を撮像するための撮像部と、撮像部が撮像することにより得られた画像を解析して生体情報を取得するための解析部を備える装置本体と、装置本体を生体に対して固定するための固定部と、装置本体が生体に対して固定された状態で、生体に対する撮像部の位置を調整するための撮像部位置調整部と、撮像部による撮像に適した領域と撮像部の位置との位置関係を取得する位置関係取得手段と、位置関係取得手段によって取得された位置関係に基づいて、撮像部を移動すべき方向を示唆する示唆手段と、を備え、撮像部位置調整部は、一端において撮像部を保持し、他端において固定部又は装置本体に回転可能に接続されており、位置関係取得手段は、所定期間毎に位置関係を取得し、示唆手段は、位置関係取得手段が位置関係を取得する毎に、撮像部を移動すべき方向を更新するように構成されていることを特徴とする。
このような構成とすることにより、非侵襲生体計測装置を腕に固定したのち、装置本体を移動させることなく、撮像部の位置を容易に調整することができる。

また、非侵襲生体計測装置は、さらに前記撮像部を収容するための収容部を備え、前記収容部は、前記撮像部位置調整部を介して前記固定部または前記装置本体に接続されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、撮像部と、固定部又は装置本体と、撮像部位置調整部とを簡単な構造で接続することができる。

また、撮像部位置調整部は、前記収容部を、前記固定部または前記装置本体に対して回転可能に接続することが好ましい。
このような構成とすることにより、撮像部位置調整部によって収容部を回転させることによって撮像部の位置を調整することができる。

また、非侵襲生体計測装置は、さらに前記撮像部を前記収容部内で回転させるための撮像部回転部を備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、撮像部回転部によって撮像部を回転させることが可能となり、撮像部による撮像に適した領域に血管が位置するよう、撮像領域の調整を行なうことができる。

また、前記撮像部により撮像された生体画像を表示する表示部をさらに備え、前記撮像部による撮像に適した領域を示す指標が生体画像とともに前記表示部に表示され、又は前記表示部に生体画像が表示されるとともに前記撮像部による撮像に適した領域を示す指標部材が前記表示部の画面上に設けられていることが好ましい。
このような構成とすることにより、使用者は、表示部の画面に表示された指標にしたがって、又は表示部の画面上に設けられた指標部材にしたがって位置調整することで、撮像部による撮像に適した領域に撮像部が位置するように位置調整を簡単に行うことが可能となる。

また、装置本体は、表面側と背面側とを有し、表示部は、装置本体の表面側に設けられており、固定部は、装置本体の背面側に設けられていることが好ましい。
このような構成とすることにより、使用者は、表示部の画面を見ながら撮像部の位置調整を行なうことができる。

また、前記固定部は、生体の腕を挟持するための第１の固定部材と、前記第１の固定部材と所定の間隔をあけて配置された第２の固定部材とを備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、第１の固定部材と第２の固定部材とによって腕を挟持することができ、簡単な構成によって装置本体を生体に固定することができる。

また、前記第２の固定部材は、前記装置本体に対して摺動可能に担持され、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材との間隔が調整可能であることが好ましい。
このような構成とすることにより、装置本体の腕への取り付け及び取り外しが容易となる。さらに、第１の固定部材と第２の固定部材との間隔を調整して腕を挟持することにより、使用者毎に異なる腕の太さに対応することができる。

また、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材のうち少なくとも一方は、互いに間隔が狭まる方向に付勢されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、第１の固定部材と第２の固定部材とによって腕を押圧しながら挟持することができ、装置本体が腕から外れにくくなる。

また、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材のうち少なくとも一方は、前記第１の固定部材と前記第２の固定部材とによって挟持された腕の離脱を防止するための離脱防止部材をさらに備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、離脱防止部材によって腕の離脱が防止されるため、装置本体が腕からより外れにくくなる。

また、前記固定部は、前記第１の固定部材及び前記第２の固定部材とによって、掌側と手の甲側とを挟持するよう構成されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、次のような効果を奏する。すなわち、掌側と手の甲側の太さは個人差が小さいため、使用者ごとに異なる腕の太さに対応しやすくなる。また、腕の掌側と手の甲側を挟む構成としたことにより、第１の固定部材及び第２の固定部材と、腕との接触面積を大きく確保することができ、装置本体が腕から外れにくくなる。

また、前記撮像部による撮像に適した領域と前記撮像部の位置との関係を取得する位置関係取得手段と、前記位置関係取得手段によって取得された前記領域と前記撮像部の位置との関係に基づいて、前記撮像部を移動すべき方向を示唆する示唆手段と、をさらに備えることが好ましい。
このような構成とすることにより、使用者は、示唆手段によって示唆される方向に従って撮像部を移動させることができ、撮像に適した領域に撮像部を移動させることが容易になる。

また、前記位置関係取得手段は、所定期間毎に前記領域と前記撮像部の位置との関係を取得し、前記示唆手段は、前記位置関係取得手段が前記領域と前記撮像部の位置との関係を取得する毎に、前記撮像部を移動すべき方向を更新することが好ましい。
このような構成とすることにより、使用者は、所定期間毎に随時更新される撮像部を移動すべき方向を確認しながら、撮像部が撮像に適した領域に位置するよう位置調整することができる。

また、前記位置関係取得手段による前記領域と前記撮像部の位置との関係の取得を指示する取得指示手段をさらに備え、前記位置関係取得手段は、前記取得手段によって前記取得が指示されると、前記領域と前記撮像部の位置との関係を取得し、前記示唆手段は、前記位置関係取得手段が前記領域と前記撮像部の位置との関係を取得する毎に、前記撮像部を移動すべき方向を更新することが好ましい。
このような構成とすることにより、使用者は、示唆手段によって示唆される方向に従って撮像部を移動させたのち、取得指示手段によって撮像に適した領域と撮像部の位置との関係の取得を指示することにより、任意のタイミングで撮像部を移動すべき方向を更新することができる。

本発明が上記構成を備えることにより、非侵襲生体計測装置を腕に固定したのち、装置本体を移動させることなく、撮像部の位置を容易に調整することができる。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の非侵襲生体計測装置の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る非侵襲生体計測装置の外観を示す斜視図である。非侵襲生体計測装置１は、使用者の腕に装着されて、腕から手首にかけて存在する血管を撮像し、撮像された画像に基づいてヘモグロビン濃度を計測するための血液成分計測装置である。非侵襲生体計測装置１は、主に装置本体２と、スライド部材４と、収容部５と、撮像部６（図２参照）と、撮像部位置調整部７と、表示部８と、操作部９と、制御部１０と、離脱防止部材１１とを備えている。

装置本体２は、撮像部６によって撮像された生体画像を解析するための制御部１０と、撮像部６によって撮像された生体画像や、撮像部６の位置調整を示す指標、あるいは計測結果などを表示するための表示部８と、非侵襲生体計測装置１を操作するための操作部９を備えている。

さらに、装置本体２には第１固定部材２５が付設されている。この第１固定部材２５は、スライド部材４に設けられた第２固定部材４３とによって使用者の腕を挟持して、装置本体２を腕に固定するためのものである。第１固定部材２５には、撮像部位置調整部７を介して収容部５が接続されており、この収容部５に撮像部６が収容されている。収容部５には、撮像部６を回転させるための撮像部回転部５５が設けられている。

スライド部材４は、装置本体２の側部を取り囲むように設けられたフレーム４１と、連結部４２と、連結部４２によってフレーム４１に連結された第２固定部材４３とを備えており、装置本体２によってＹ１方向、Ｙ２方向にスライド可能に担持されている。第２固定部材４３には、装置本体２が腕に固定されたときに、使用者の腕の離脱を防止するための離脱防止部材１１が設けられている。

非侵襲生体計測装置１の構成部材
図２は本実施の形態に係る非侵襲生体計測装置の分解斜視図である。以下、図２を参照しながら、非侵襲生体計測装置の構成部材について説明したのち、構成部材の組み立てについて説明する。

装置本体２は、液晶カバー２３と、上側ハウジング２１とバッテリカバー２４と、下側ハウジング２２と表示部８と、操作キー９１及びスイッチ基板９２とからなる操作部９と、制御部１０と、バッテリ１３とから構成されている。

液晶カバー２３は、略正方形状の透明な部材からなり、装置本体２の内部に収容される表示部８の表示面を保護するためのものである。

上側ハウジング２１は、下側ハウジング２２に取り付けられて装置本体２の筐体を構成する部材である。上側ハウジング２１の上面には液晶カバー２３が嵌め込まれる窪み部２１ａが設けられている。窪み部２１ａの中央には下側に取り付けられた表示部８の表示面に対応する第１開口２１ｂが設けられている。さらに窪み部２１ａに隣接して、操作キー９１とスイッチ基板９２とが嵌め込まれる第２開口２１ｃが設けられている。

操作部９は、操作キー９１と、スイッチ基板９２とから構成されている。操作キー９１は、「開始／終了」キー９１ａと、「測定／記録」キー９１ｂとから構成され、これらと対応して設けられたスイッチ基板９２と電気的に接触するようになっている。スイッチ基板９２はさらに後述する制御部１０と電気的に接続される。

表示部８は、液晶パネルからなり、制御部１０から出力される画像信号に基づいて血管画像や計測結果を表示するものである。表示は、非侵襲生体計測装置１の状態に応じて切り替えられ、例えば、スタンバイ状態、血管位置合わせ時、測定終了状態に対応した画面が表示部８に表示される。

制御部１０は、アナログ基板及びデジタル基板とから構成されており、後述するＣＰＵ１００ａが各部の動作を制御する。制御部１０の具体的な構成については後述する。

バッテリ１３は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などからなる二次電池であって、表示部８、制御部１０、撮像部６に電力を供給する。

下側ハウジング２２は、前方枠部２２ａと、後方枠部２２ｂと、前方枠部２２ａと後方枠部２２ｂとを連結する側方端部２２ｃと、側方端部２２ｃの下方に連設された箱型のバッテリ収容部２２０と、前方枠部２２ａの下方に付設された第１固定部材２５と、を備えている。

後方枠部２２ｂの両端は内側に折り曲げられており、その端部にはＹ１方向に水平に延びるバネ支持体２２ｄが設けられている。バネ支持体２２ｄは円筒状に形成されており、後述するように、このバネ支持体２２ｄにスプリング１５が装着される。箱型のバッテリ収容部２２０には、バッテリ１３が収容される。バッテリ収容部２２０の後方には開口２４０が設けられており、バッテリ収容部２２０にバッテリ１３が収容されたのちバッテリカバー２４が取り付けられる。

第１固定部材２５は、枠体２５ａと、バッテリ収容部２２０の底部から連設された後方壁部２５ｂとを有している。第１固定部材２５の前面には、カバー部材２６が取り付けられる。カバー部材２６は、下側が丸みを帯びて形成された板状の部材からなる。

スライド部材４は、スライド部材本体４０と、背面カバー部材４７とからなる。スライド部材本体４０は、左右側壁部材４１ａ、４１ｂと、左右側壁部材４１ａと４１ｂとを連結する連結壁部４１ｃとを備えたフレーム部材４１と、左右側壁部材４１ａ、４１ｂから段部４５を介して下方に延びる連結部４２と、連結部４２によってフレーム部材４１と連結される板状の第２固定部材４３と、を備えている。第２固定部材４３は、連結部４２に対して垂下面をなす板状部材であり、中央に矩形状の窓部４３０を有している。また第２固定部材４３は後方が段部を介して肉薄に形成されており、背面カバー部材４７が取り付けられたときの厚みが連結部４２の幅と同じになるようにされている。

フレーム部材４１の左右側壁部材４１ａ、４１ｂの内側には、垂下片部４４ａと、垂下片部４４ａの上端からＹ２方向に延びる水平片部４４ｂと、垂下片部４４ａの壁面からＹ２方向に、側壁と平行に延びるバネ支持体４４ｃとが設けられている。

背面カバー部材４７は、第２固定部材４３の背面に形成された肉薄部分に取り付け可能な形状及び大きさからなる部材であって、その内側には離脱防止部材１１に設けられた支軸１１１を保持するため軸受け部４７ａと、スプリング１１３の一端を保持する一対のバネ収容部４７ｂとが設けられている。

離脱防止部材１１は、第２固定部材４３に設けられた窓部４３０に嵌合しうる大きさからなり、前方の壁部が上端から下端にかけて傾斜面を形成している。離脱防止部材１１の側面には棒状の支軸１１１と、係止部材１１２が設けられている。

収容部５は、撮像部６を収容するための部材であり、内側ハウジング５１と、タレット５２と、弾性部材５３と、外側ハウジング５４と、撮像部回転部５５とから構成される。

内側ハウジング５１は、撮像部６が収容される円筒部５１１と、円筒部５１１から側方に延びる延在部５１２と、延在部５１２に設けられた円状の開口部５１４と、開口部５１４の開口縁に設けられた円筒状の嵌合部５１３とを備えている。タレット５２は円筒状の枠体からなり、中央には後述する撮像部６の撮像面が嵌め込まれる窓部５２０が設けられている。外側ハウジング５４は、内側ハウジング５１の円筒部５１１に対応して設けられた円筒部５４１と、延在部５４２とを備える。撮像部回転部５５は、円形状の基部５５１と、基部５５１より小径に形成されており、外側ハウジング５４の開口５４０に嵌入する嵌入部５５２と、基部５５１の内側に設けられ、撮像部６に付設された複数の圧縮スプリング６３を支持するための複数のバネ支持体５５３とを備える。

収容部５に収容される撮像部６は、生体を照明する光源部６１と、光源部６１によって照明された生体部位を撮像するＣＣＤ撮像素子６２とを備える。

図３は光源部６１の構成を示す平面図である。光源部６１は、略長方形状であって短辺が丸みを帯びて形成された保持板６１ａと、この保持板６１ａに保持された４つの発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２とから構成されている。保持板６１ａの中央には、ＣＣＤ撮像素子６２へ入射する光を通過させるための円形の開口部６１ｂが設けられており、この開口部６１ｂの周囲に沿って、前述した発光ダイオードが配置されている。

図４は、保持板６１ａに設けられた４つの発光ダイオードの位置関係を示す図である。発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２は、開口部６１ｂの中心を通り互いに直交する第１軸ＡＹと第２軸ＡＸにそれぞれ対称に配置されている。非侵襲生体計測装置１が手首に装着された状態において、手首表面の撮像領域ＣＲは、ＣＣＤ撮像素子６２により撮像され、表示部８に表示される領域である。発光ダイオードＬ１およびＬ２（第２光源部）側の指標線４０１ａと、発光ダイオードＲ１およびＲ２（第１光源部）側の指標線４０１ｂとの間の領域４０１ｃが、ＣＣＤ撮像素子６２による撮像に適した領域、即ち撮像の際に血管を位置させる領域である。なお、指標線４０１ａおよび４０１ｂは、後述するように、制御部１０により表示部８に表示される。血液成分の分析を行う際には、手首の任意の血管が、前記領域４０１ｃ内に位置するように装置本体２の装着位置を調整する。そして、血管は、発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２によって、両側から近赤外光（中心波長＝８０５ｎｍ）で照明される。

ＣＣＤ撮像素子６２は、撮像領域ＣＲの画像を撮像することが可能なように、保持板６１ａの裏側に配置されている。保持板６１ａの中央に設けられた開口部６１ｂとＣＣＤ撮像素子６２との間には図示しないレンズが設けられており、ＣＣＤ撮像素子６２はレンズを介して結像した生体画像を撮像し、画像信号を制御部１０に送信する。

撮像部位置調整部７は、装置本体２の第１固定部材２５に取り付けられるカバー部材２６と、弾性部材１７と、内側ハウジング５１の延在部５１２に設けられた嵌合部５１３とから構成される。

次に、制御部１０の構成について説明する。図５は、制御部１０の構成を示すブロック図である。制御部１０は、ＣＰＵ１００ａと、メインメモリ１００ｂと、フラッシュメモリカードリーダ１００ｃと、光源部入出力インタフェース１００ｄと、フレームメモリ１００ｅと、画像入力インタフェース１００ｆと、入力インタフェース１００ｇと、通信インタフェース１００ｈと、画像出力インタフェース１００ｉとを備えている。ＣＰＵ１００ａと、メインメモリ１００ｂ、フラッシュメモリカードリーダ１００ｃ、光源部入出力インタフェース１００ｄ、フレームメモリ１００ｅ、画像入力インタフェース１００ｆ、入力インタフェース１００ｇ、通信インタフェース１００ｈ、及び画像出力インタフェース１００ｉとは、相互にデータ伝送が可能であるようにデータ伝送線を介して接続されている。この構成により、ＣＰＵ１００ａは、メインメモリ１００ｂ、フラッシュメモリカードリーダ１００ｃ、及びフレームメモリ１００ｅに対するデータの読み出し、書込み、並びに、光源部入出力インタフェース１００ｄ、画像入力インタフェース１００ｆ、入力インタフェース１００ｇ、画像出力インタフェース１００ｉ、及び通信インタフェース１００ｈに対するデータの送受信が可能となる。

ＣＰＵ１００ａは、メインメモリ１００ｂにロードされたコンピュータプログラムを実行することが可能である。そして、後述するようなコンピュータプログラムをＣＰＵ１００ａが実行することにより、本装置が非侵襲生体計測装置として機能する。
メインメモリ１００ｂは、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等によって構成されている。メインメモリ１００ｂは、フラッシュメモリカード１００ｊに記憶されているコンピュータプログラムの読み出しに用いられる。また、これらのコンピュータプログラムを実行するときに、ＣＰＵ１００ａの作業領域として利用される。

フラッシュメモリカードリーダ１００ｃは、フラッシュメモリカード１００ｊに記憶されたデータの読み出しに使用される。フラッシュメモリカード１００ｊは、フラッシュメモリ（図示せず）を有しており、外部から電力を供給されなくても、データを保持することができる。また、フラッシュメモリカード１００ｊには、ＣＰＵ１００ａに実行されるコンピュータプログラム及びこれに用いるデータ等が記憶されている。

また、フラッシュメモリカード１００ｊには、例えばＴＲＯＮ仕様準拠のオペレーティングシステムがインストールされている。なお、オペレーティングシステムは、これに限定されるものではなく、例えば米マイクロソフト社が製造販売するＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）等のグラフィカル被験者インターフェース環境を提供するオペレーティングシステムであってもよい。以下の説明においては、本実施の形態に係るコンピュータプログラムはこれらオペレーティングシステム上で動作するものとしている。

光源部入出力インタフェース１００ｄは、Ｄ／Ａ変換器、Ａ／Ｄ変換器等からなるアナログインタフェースから構成されている。光源部入出力インタフェース１００ｄは、光源部６１に設けられた４つの発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２と夫々電気信号線によって電気的に接続されており、かかる発光ダイオードの動作制御を行うことが可能である。かかる光源部入出力インタフェース１００ｄは、後述するようなコンピュータプログラムに基づいて、発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２に与える電流を制御する。

フレームメモリ１００ｅは、ＳＲＡＭ又はＤＲＡＭ等によって夫々構成されている。フレームメモリ１００ｅは、後述する画像入力インタフェース１００ｆが画像処理を実行するときに、データの格納用に利用される。
画像入力インタフェース１００ｆは、Ａ／Ｄ変換器を含むビデオデジタイズ回路（図示せず）を備えている。画像入力インタフェース１００ｆは、ＣＣＤ撮像素子６２に電気信号線によって電気的に接続されており、当該ＣＣＤ撮像素子６２から、画像信号が入力されるようになっている。ＣＣＤ撮像素子６２から入力された画像信号は、画像入力インタフェース１００ｆでＡ／Ｄ変換される。このようにデジタル変換された画像データは、フレームメモリ１００ｅに格納される。

入力インタフェース１００ｇは、Ａ／Ｄ変換器からなるアナログインタフェースから構成されている。入力インタフェース１００ｇには、「開始／終了」キー９１ａと「測定／記録」キー９１ｂが電気的に接続されている。この構成により、使用者は、「測定／記録」キー９１ｂを使用することにより、装置の動作項目の選択を行い、「開始／終了」キー９１ａを使用することにより、装置の電源のＯＮ／ＯＦＦ及び「測定／記録」キー９１ｂにより選択を行った動作を装置に実行させることが可能である。

通信インタフェース１００ｈは、例えばＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４、ＲＳ２３２Ｃ等のシリアルインタフェース、又は、ＳＣＳＩ等のパラレルインタフェースから構成されている。制御部１０は、当該通信インタフェース１００ｈにより、所定の通信プロトコルを使用して、モバイルコンピュータ・携帯電話等の外部接続機器との間でデータの送受信が可能である。これにより、制御部１０は、かかる通信インタフェース１００ｈを介して、測定結果データを当該外部接続機器へ送信する。

画像出力インタフェース１００ｉは、表示部８に電気的に接続されており、ＣＰＵ１００ａから与えられた画像データに基づいた映像信号を表示部８に出力する。

非侵襲生体計測装置１の組み立て
装置本体２の組み立てについて図２を参照して説明する。まず、表示部８が上側ハウジング２１の上面に設けられた窪み２１ａに嵌め込まれる。上側ハウジング２１の上面に設けられた開口部２１ｃには下側から操作キー９１が嵌め込まれ、さらに操作キー９１の下部にスイッチ基板９２が接続される。次に、表示部８及び制御部１０が上側ハウジング２１に取り付けられる。

次に、図２に点線で示したように、スプリング１５の一端が下側ハウジング２２に設けられたバネ支持体２２ｄに、他端がスライド部材４の左右側壁部材４１ａ、４１ｂの内側に設けられたバネ支持体４４ｃにそれぞれ装着されるように、下側ハウジング２２がスライド部材４の連結部４２によって囲まれる中空部４９に挿入される。このとき、下側ハウジング２２の側方端部２２ｃが、左右側壁部材４１ａ、４１ｂと連結部４２との間に設けられた段部４５に載置される。

下側ハウジング２２とスライド部材４とによって担持されるスプリング１５は、下側ハウジング２２ａとスライド部材４とに対して押圧力を付与し、下側ハウジング２２はスライド部材４に対してＹ２方向に、スライド部材４は下側ハウジング２２に対してＹ１方向に、それぞれ押圧される。このとき、下側ハウジング２２の前方枠部２２ａの端部２２ｅが、スライド部材４の垂下片部４４ａに当接することにより、Ｙ２方向へ押圧される下側ハウジング２２の移動が一定の位置で停止する。さらに、左右側壁部材４１ａ、４１ｂの内側に設けられた水平片部４４ｂは、バネ支持体４４ｃに取り付けられたスプリング１５の上方への離脱を防止する。また、左右側壁部材４１ａ、４１ｂの内側に設けられた段部４５に下側ハウジング２２の側方端部２２ｃが載置されることにより、下側ハウジング２２の脱落が防止されるとともに、下側ハウジング２２のＹ１、Ｙ２方向のスライド移動がガイドされるようになっている。

下側ハウジング２２とスライド部材４とがスプリング１５によって接続された状態で、液晶カバー２３、操作キー９１、スイッチ基板９２、表示部８、制御部１０が取り付けられた上側ハウジング２１が設置され、下側ハウジング２２の下方から挿入されたネジによって上側ハウジング２１と下側ハウジング２２とがネジ固定される。下側ハウジング２２のバッテリ収容部２２０に、後方窓部２４０を介してバッテリ１３が収容され、後方窓部２４０がバッテリカバー２４により閉じられる。

次に、スライド部材４に離脱防止部材１１及び背面カバー部材４７が取り付けられる。まず、離脱防止部材１１の背面に設けられたバネ保持部にスプリング１１３の一端が保持され、他端が背面カバー部材４７のバネ収容部４７ｂに保持される。背面カバー部材４７の軸受け部４７ａには離脱防止部材１１の側面に設けられた支軸１１１が係止する。そして、離脱防止部材１１が第２固定部材４３の開口４３０に嵌め込まれるとともに、背面カバー部材４７が第２固定部材４３に取り付けられる。背面カバー部材４７は、第２固定部材４３の後方に設けられた肉薄部分に取り付けられ、第２固定部材４３と背面カバー部材４７とがネジ固定される。このとき、離脱防止部材１１の下側が一対のスプリング１１３によって第２固定部材４３に向かって押圧されるが、離脱防止部材１１の側壁に設けられた係止部材１１２が開口４３０の外縁に係止するため、離脱防止部材１１は下端が開口４３０から突出した状態で保持される。また、離脱防止部材１１はスプリング１１３の弾性力によって、出し入れ自在になっている。

次に、収容部５の組み立てについて説明する。まず、内側ハウジング５１の円筒状の開口５１０にタレット５２が挿入され、タレット５２の窓部５２０に撮像部６の保持板６１ａが嵌め込まれる。次に、外側ハウジング５４が内側ハウジング５１にネジ固定され、撮像部回転部５５が外側ハウジング４ｂの円筒状の開口に挿入される。このとき、撮像部回転部５５に設けられた複数のバネ支持体５５３が、撮像部６に設けられた複数の圧縮スプリング６３に装着されるとともに、撮像部回転部５５の嵌入部５５２に、弾性部材５３が捲回されて外側ハウジング５４に挿入される。弾性部材５３は、撮像部回転部５５が回転する際に、嵌入部５５２と外側ハウジング５４との介面において適度な摩擦力を付与するとともに、撮像部回転部５５の抜け止めとして機能する。また、撮像部回転部５５と撮像部６とが圧縮スプリング６３を介して連結されることにより、撮像部回転部５５と撮像部６とを一体に回転させることが可能となる。さらに、圧縮スプリング６３の弾性力によって、撮像部６の撮像面が生体に当接したとき、撮像部６の撮像面が生体表面を適当な圧力で押圧する。

図６は撮像部回転部５５を回転させた状態を示す図である。図６（ａ）に示す状態から撮像部６をＡ方向、Ｂ方向に回転させた状態を、それぞれ図６（ｂ）、図６（ｃ）に示している。このように、撮像部６は、収容部５内において内側ハウジング５１の開口５１０の中心を軸に回転させることが可能である。使用者は、ＣＣＤ撮像素子６２による撮像に適した領域４０１ｃ（図４参照）に測定対象の血管が位置するよう、撮像部６を回転させることにより位置調整を行なう。

次に、装置本体２と収容部５との接続について図７を用いて説明する。図７は撮像部位置調整部７の構造を示す概略断面図である。カバー部材２６は、開口２６０と、開口２６０の周囲に設けられた円形凸部２６１とを備えており、この開口２６０に、内側ハウジング５１の嵌合部５１３が挿入される。開口２６０に嵌合部５１３が挿入されたのち、嵌合部５１３に弾性部材１７が取り付けられる。嵌合部５１３に弾性部材１７が取り付けられることにより、嵌合部５１３と円形凸部２６１との介面において、弾性部材１７が収容部５の回動に際して適度な摩擦力を付与するとともに、嵌合部５１３の抜け止めとしても機能する。そして、カバー部材２６が第１固定部材２５の前面に取り付けられて、装置本体２と収容部５とが接続される。

図８は、撮像部位置調整部７によって収容部５を移動させた状態を示す図である。図８（ａ）に示す状態から、収容部５をＡ方向、Ｂ方向に移動させた状態を、それぞれ図８（ｂ）、図８（ｃ）に示している。このように、撮像部６を保持する収容部５は、カバー部材２６に設けられた開口２６０の中心を軸に、約１８０度回転させることが可能である。使用者は、非侵襲生体計測装置１を腕に装着したあとで、例えば、撮像部６による撮像領域ＣＲ（図４参照）に測定対象の血管が位置していない場合や、撮像部６の生体に当接する部位を微調整したい場合などに、非侵襲生体計測装置１そのものを移動させることなく、撮像部６の位置を容易に調整することができる。

非侵襲生体計測装置の装着
このような構成の非侵襲生体計測装置１は、以下のようにして使用者の腕に装着される。まず、図１に示す状態からスライド部材４の連結壁部４１ｃと装置本体２とを手で掴んで握ると、スライド部材４が装置本体２に対してＹ２方向にスライド移動し、同時に第２固定部材４３と第１固定部材２５との間隔が広がる。この状態の非侵襲生体計測装置１を図９に示す。

使用者は、スライド部材４の連結壁部４１ｃと装置本体２の後方壁部２２ｂを握った状態のまま、第２固定部材４３と第１固定部材２５との間に腕を差し込み、握っていた前方壁部４１ｃと装置本体２を離す。握力が付加されなくなると、装置本体２とスライド部材４とを接続するスプリング１５が自身の弾性力によって元の状態に復帰しようとして、装置本体２をＹ１方向に、スライド部材４をＹ２方向にそれぞれ押しやる。すると、第１固定部材２５と第２固定部材４３との間隔が狭まり、第１固定部材２５と第２固定部材４３との間に挿入されていた腕が弾性的に押圧されて挟まれ、非侵襲生体計測装置１が腕に固定される。

図１０は、非侵襲生体計測装置１を腕に装着した状態を示す図である。なお、非侵襲生体計測装置１を腕に装着する際には、撮像部６が撮像部位である手首に当接するよう装着する必要があるため、図１０に示すように、撮像部６を保持する第１固定部材２５が掌側にくるように、掌側と手の甲側とを挟んで装着する。
図１０からも明らかなように、撮像部６が手首に当接するように非侵襲生体計測装置１を一方の腕（図１０においては左腕）に装着し、肘を９０度曲げた状態で掌を他方の腕（右腕）に向けると、表示部８の表示画面は上向きになる。これにより、使用者は表示部８の表示画面に表示された位置決め画面（図１６参照）を確認しながら、撮像部６の位置調整を行なうことができる。さらにこのとき、離脱防止部材１１は下側が弾性的に押圧された状態で突出している。これにより、離脱防止部材１１は、第１個体部材３と第２固定部材４３との間に挟まれた腕を下方から支えるように機能し、非侵襲生体計測装置１の腕からの脱落が防止される。

このように、本実施の形態に係る非侵襲生体計測装置１は、連結壁部４１ｃと装置本体２とを片手で握って離すという操作のみで腕に装着することが可能であり、腕への装着がきわめて容易となっている。

また、第２固定部材４３と第１固定部材２５との距離を調節可能にしたことにより、使用者ごとに異なる腕の太さにも対応することができる。加えて、一般に、腕の厚さ（腕の掌側と手の甲側の間の厚さ）は、腕の幅（腕の厚さ方向と直交する方向の長さ）に比べて個人差が小さいため、本実施形態に係る非侵襲生体計測装置１のように、腕を厚さ方向に挟んで固定する構成としたことで、使用者ごとに異なる腕の太さに、より幅広く対応することができるようになっている。また、腕の掌側と手の甲側を挟む構成としたことにより、第１固定部材２５及び第２固定部材４３と、腕との接触面積を大きく確保することができ、非侵襲生体計測装置１が腕から外れにくくなるという効果も備えている。

また、使用者の腕は、第１固定部材２５と第２固定部材４３とによって所定の圧力で加圧されることになるため、撮像部位である手首周辺の血流が阻害され、手首の血管が膨張する。これにより非侵襲生体計測装置１が加圧帯としても機能するため、加圧帯を用いなくとも、良好な血管画像を撮像し、ヘモグロビン濃度を計測することができる。

なお、図１０においては、非侵襲生体計測装置１を左腕に装着した状態を図示しているが、勿論右腕に装着することも可能である。上記のとおり、収容部５は撮像部位置調整部７によって１８０度回転させることができるから（図８参照）、図１０に示した状態から収容部５を１８０度回転させ、撮像部６が手首に当接するように、非侵襲生体計測装置１を右腕に装着すればよい。このように、本実施形態に係る非侵襲生体計測装置１は、撮像部位置調整部７を備えることにより右腕又は左腕のいずれにも装着可能となっており、使用者の利き腕が右利き、左利きのいずれであっても装着が容易である。

非侵襲生体計測装置１の測定動作
次に、非侵襲生体計測装置１の測定動作について説明する。図１１は、非侵襲生体計測装置１による測定動作を示すフローチャートである。まず図１０に示すようにして、使用者の腕に非侵襲生体計測装置１が装着され、さらに、撮像部６が手首に当接するように、撮像部６の位置が撮像部位置調整部７によって粗調整される。次に、使用者が、非侵襲生体計測装置１に設けられた「開始／終了」キー９１ａを押して、非侵襲生体計測装置１の電源を入れると、ソフトウェアの初期化が行われるとともに各部の動作チェックがおこなわれ（ステップＳ１）、装置はスタンバイ状態となり、表示部８にスタンバイ状態のスタンバイ画面が表示される（ステップＳ２）。

図１２は、非侵襲生体計測装置１がスタンバイ状態にある場合に表示される画面の一例を示す図である。非侵襲生体計測装置１がスタンバイ状態にある場合、表示部８の画面中央には、日付・時刻が表示される。また、表示部８の画面右下は、メニュー表示領域８ａとなっており、使用者に開始／終了キー９１ａを押下するよう指示するために「開始／終了キーを押してください」とのメッセージが表示される。

ついでステップＳ３の処理において、ＣＰＵ１００ａは開始／終了キー９１ａが押下されるまで待機し、スタンバイ状態の画面が表示部８に表示されているときに、使用者によって「開始／終了」キー９１ａが押されると（ステップＳ３でＹｅｓ）、ステップＳ４の処理に進む。

ついで、ＣＰＵ１００ａは、まず光源部６１に設けられた発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２を夫々所定の光量で点灯させ、撮像領域ＣＲ（図４参照）を照明し、照明された撮像領域ＣＲを撮像部６によって撮像する処理を実行する。撮像された画像はフレームメモリ１００ｅに記憶される。（ステップＳ４）。

図１３は、撮像領域ＣＲを含む長方形の領域を０≦ｘ≦６４０、０≦ｙ≦４８０の範囲でｘ、ｙの２次元の座標に座標分割した図である。ＣＰＵ１００ａは撮像領域ＣＲの画像を含む長方形の領域Ａの最も左上の画素の座標を（０、０）として、領域Ａをｘ、ｙの２次元の座標に座標分割し、座標分割した点の中から（２４０、６０）、（４００、６０）、（２４０、４２０）、（４００、４２０）の４点を選択し、この４点で囲んだ領域Ｂの平均輝度を求める（ステップＳ５）。なお、この平均輝度を求める領域Ｂの点は、これに限定されることはなく、他の座標でもよいことは言うまでもない。また、領域Ｂは、四角形以外の多角形、又は円であってもよい。

次に、ＣＰＵ１００ａは、領域Ｂの輝度が目標範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ６）。領域Ｂの輝度が目標範囲外である場合は、光源部入出力インタフェース１００ｄを用いて、発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２に流れる電流量を調整し、これらの光量調整を行い（ステップＳ７）、処理をステップＳ４に戻す。領域Ｂの輝度が目標範囲内であった場合には（ステップＳ６でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａは、後述する輝度プロファイルの算出対象のｙ座標値を初期値（４０）に設定する（ステップＳ８）。そして設定されたｙ座標値（４０）におけるｘ座標の端から端までの画素の輝度を求める。

図１４は所定のｙ座標におけるｘ方向の画素の輝度プロファイル（輝度プロファイルＰＦ）の一例を示す図である。上記の処理により輝度が求められると、所定のｙ座標におけるｘ方向の画素の輝度プロファイル（輝度プロファイルＰＦ）が求められる（ステップＳ９）。さらに、ＣＰＵ１００ａは、設定したｙ座標値が終値（４４０）であるかを判定する（ステップＳ１１）。ｙ座標値が終値（４４０）でない場合（ステップＳ１０でＮｏ）、ＣＰＵ１００ａは、ｙ座標値を所定値（２０）だけインクリメントし（ステップＳ１１）、ステップＳ１０に処理を戻す。ｙ座標値が終値（４４０）である場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａは、抽出された各輝度プロファイルの中で、最も輝度が低い点（以下、「輝度最下点」とする）を抽出し、フレームメモリ１００ｅに記憶する（ステップＳ１２）。

図１５は、血管の位置を求める方法を示す説明図である。血管の位置を求めるために、ＣＰＵ１００ａは、撮像領域ＣＲの画像の中心付近の輝度最下点(ａ１，ｂ１)と、この輝度最下点(ａ１，ｂ１)の縦方向に隣り合った輝度最下点(ａ２，ｂ２)及び（ａ３，ｂ３）とをそれぞれ連結する。次に、ＣＰＵ１００ａは、輝度最下点(ａ２，ｂ２)と縦方向に隣り合った点とを連結し、また、輝度最下点（ａ３，ｂ３）と縦方向に隣り合った点とを連結する。ＣＰＵ１００ａは、この動作を画像の全領域において繰り返し、血管を線分列として抽出し、血管パターン４０１を形成する（ステップＳ１３）。

図１６は、血管の位置決め画面の一例を示す図である。図１６に示すように、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ４において取り込んだ撮像領域ＣＲの画像と、ステップＳ５において形成された血管パターン４０１と、フラッシュメモリカード１００ｊに記憶された指標線４０１ａ及び指標線４０１ｂを表示部８に表示する（ステップＳ１４）。また指標線４０１ａ、４０１ｂの周囲には、使用者に撮像部６の位置を移動させる方向を指示するための矢印４０２ａ〜４０２ｄが表示される。表示部８の右下にはメニュー表示領域４０３が表示される。

次いでＣＰＵ１００ａは、血管パターン４０１が領域４０１ｃ(図１３参照)に位置しているか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで領域４０１ｃは、既述のとおり、光源部６１の発光ダイオードＬ１およびＬ２（第２光源部）側の指標線４０１ａと、発光ダイオードＲ１およびＲ２（第１光源部）側の指標線４０１ｂとの間の領域であって、ＣＣＤ撮像素子６２による撮像に適した領域である。ＣＰＵ１００ａは、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置していないと判断した場合には（ステップＳ１５でＮｏ）、ステップＳ１６の処理に進み、使用者が撮像部６を動かすべき方向を示唆する処理を実行する。

図１７は、図１１に示されるフローチャートのステップＳ１６で実行される撮像部６を移動すべき方向を指示する処理の詳細を示すフローチャートである。
ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１５の判定処理において、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置していないと判断すると、ステップＳ１６１において、血管パターン４０１と領域４０１ｃとの位置関係を取得する処理を実行する。ここでいう位置関係とは、例えば、血管パターン４０１が領域４０１ｃの左右のどちらに位置しているか、又は血管パターン４０１が部分的に領域４０１ｃ内に位置しているかどうか、撮像部６を回転させれば血管パターン４０１全体が領域４０１ｃ内に収まるかどうか、などに関する情報である。

次いでＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１６１において取得した血管パターン４０１と領域４０１ｃとの位置関係に基づいて、撮像部６を移動すべき方向を決定し（ステップＳ１６２）、表示部８に撮像部６を移動すべき方向を示唆するための矢印４０２ａ〜４０２ｄを表示する処理を実行する（ステップＳ１６３）。このステップＳ１６２、Ｓ１６３の処理について、図１８を参照して説明する。図１８は撮像部の移動方向を示唆する際の表示部８の表示画面の一例を示したものである。

例えば、図１８（ａ）に示すように、血管パターン４０１が領域４０１ｃより右側に位置している場合、ＣＰＵ１００ａは、まずステップＳ１６２の処理において撮像部６を移動すべき方向を「右」と決定する。次に、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１６３の処理において撮像部６を右方向へ移動させるように示唆するための矢印４０２ｃ、４０２ｄを領域４０１ｃの左側に表示させるとともに、メニュー表示領域４０３に「位置を調整してください」などの位置調整を促すメッセージを表示させる処理を実行する。
同様に、図１８（ｂ）に示すように、血管パターン４０１が領域４０１ｃより左側に位置している場合には、ＣＰＵ１００ａは、まずステップＳ１６２の処理において撮像部６を移動すべき方向を「左」と決定する。次に、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１６３の処理において撮像部６を左方向へ移動させるよう示唆するための矢印４０２ａ、４０２ｂを領域４０１ｃの右側に表示させるとともに、メニュー表示領域４０３に位置調整を促すメッセージを表示させる処理を実行する。

このように、撮像部６を横方向へ移動させるよう示唆する表示がされた場合には、使用者は矢印４０２ａ〜４０２ｄの方向にしたがって、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に収まるように撮像部位置調整部７によって撮像部６を移動し、位置を調整する。

一方、例えば図１８（ｃ）に示すように、血管パターン４０１の一部が領域４０１ｃ内に位置しており、撮像部６を時計回りに回転させれば血管パターン４０１全体が領域４０１ｃ内に収まるような場合には、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１６２の処理において撮像部６を移動すべき方向を「時計回り」と決定する。次に、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１６３の処理において、撮像部６を時計回りに回転させるように示唆するための矢印４０２ｂ、４０２ｃを領域４０１ｃの左上方向と右下方向に表示させる処理を実行する。

このように、撮像部６を回転させるよう示唆する表示がされた場合には、使用者は矢印４０２ａ〜４０２ｄの方向にしたがって、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に収まるよう、撮像部回転部５５によって撮像部６を時計回り又は反時計回りに回転させ、撮像部６の撮像方向を調整する。

ステップＳ１６３の処理において撮像部６を移動すべき方向を表示すると、ＣＰＵ１００ａは、処理を主ルーチンに戻す。

ステップＳ１６の処理が終了すると、ＣＰＵ１００ａはステップＳ４に処理を戻し、ＣＰＵ１００ａは再び撮像領域ＣＲの撮像画像を取り込み、ステップＳ４〜Ｓ１５の処理を実行する。ステップＳ４における撮像領域ＣＲの撮像画像の取り込みからステップＳ１５の判定処理までは１／１００秒で行なわれ、表示部８の表示も１／１００秒単位で更新される。これらの処理は使用者によって撮像部６の位置調整が行なわれている間も繰り返し実行され、使用者は随時更新される表示部８の表示を確認しながら撮像部６の位置を調整する。使用者によって位置調整が行なわれ、ステップＳ１５の判定処理において血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置していると判定されるまでステップＳ４〜Ｓ１６の処理が繰り返される。

使用者によって位置調整が行なわれた結果、ステップＳ１５において血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置すると判定された場合は（ステップＳ１５でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａは、「開始／終了」キー９１ａを有効化して、測定を続行可能にする（ステップＳ１７。このとき、ＣＰＵ１００ａは、図１６に示すように矢印４０２ａ〜４０２ｄを全て点滅表示するとともに、メニュー表示領域４０３に「測定／記録キーを押してください」とのメッセージを表示することにより、位置調整が終了し、「開始／終了」キー９１ａが有効化されたことを使用者に報知する（ステップＳ１８）。次に、ＣＰＵ１００ａは、使用者によって「測定／記録」キー９１ｂが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１９）。ここで「測定／記録」キー９１ｂが押下されていないと判断すると、ＣＰＵ１００ａは、処理をステップＳ４に戻し、ステップＳ４〜Ｓ１４の処理を実行し、ステップＳ１５の処理において再び血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置しているか否かを判定する。このような構成とすることにより、例えば、一旦は血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置するように位置調整が行なわれたものの、その後何らかの操作により、撮像に適した領域に撮像部６が位置しなくなってしまった場合でも、そのまま測定を続行することなく、再度位置調整を行なうよう使用者に指示することができる。

ステップＳ１９の処理において、「測定／記録」キー９１ｂが押下されたと判断すると（ステップＳ１９でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａは、ヘモグロビンの濃度測定を行い（ステップＳ２０）、測定が終了すると図１９に示されるような測定結果表示画面を表示部８に表示する（ステップＳ２１）。

図１９は、非侵襲生体計測装置１による測定が終了した場合の画面の一例を示す図である。血液成分であるヘモグロビン濃度の測定結果は、「１５．６ｇ／ｄｌ」と、使用者に見易いようにデジタル表示で表示部８に表示される。このとき、メニュー表示領域４０３には、「測定が終了しました」とのメッセージが表示され、一連の測定処理が終了した旨が使用者に報知される。

図２０は、図１１に示されるフローチャートのステップＳ２０で実行されるヘモグロビン濃度の計測処理の詳細を示すフローチャートである。ＣＰＵ１００ａは「測定／記録」キー９１ｂが操作されると、光源部入出力インタフェース１００ｄを制御し、血管を挟んで両側に配設された光源のうち、一方の光源である発光ダイオードＲ１、Ｒ２（第１光源部）によって血管を含む生体を適切な光量で照明し（ステップＳ１０１）、これをＣＣＤ撮像素子６２で撮像する（ステップＳ１０２）。さらに、ＣＰＵ１００ａは、領域Ｂの平均輝度が１００を超えているか否かを判定し（ステップＳ１０３）、輝度が１００を超えない場合は、光源部入出力インタフェース１００ｄを用いて、発光ダイオードＲ１、Ｒ２に流れる電流量を調整し、これらの光量調整を行い（ステップＳ１０４）、処理をステップＳ１０２に戻す。

なお、ここでいう輝度の値は、本実施の形態においては、使用されている画像入力インタフェース１００ｆが有する８ビットのＡ／Ｄ変換器のデジタル変換値（０〜２５５まで変化する）のことである。これは、画像の輝度とＣＣＤカメラ５２ｃから入力された画像信号の大きさとは、比例関係にあるため、画像信号のＡ／Ｄ変換値（０〜２５５）を輝度の値としたためである。

領域Ｂの平均輝度が１００を超える場合は（ステップＳ１０３でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１０２によって得られた画像について輝度プロファイルＰＦ１及び入射光量に依存しない濃度プロファイルＮＰ１を得る（ステップＳ１０５）。さらに、ＣＰＵ１００ａは、光源部入出力インタフェース１００ｄを制御し、血管を挟んで両側に配設された光源のうち、他方の光源である発光ダイオードＬ１、Ｌ２（第２光源部）によって、血管を含む生体を適切な光量で照明し（ステップＳ１０６）、これをＣＣＤ撮像素子６２で撮像する（ステップＳ１０７）。さらに、ＣＰＵ１００ａは、領域Ｂの平均輝度が１００を超えているか否かを判定し（ステップＳ１０８）、輝度が１００を超えない場合は、光源部入出力インタフェース１００ｄを用いて、発光ダイオードＬ１、Ｌ２に流れる電流量を増加させ、これらの光量調整を行い（ステップＳ１０９）、ステップＳ１０７に処理を戻す。

領域Ｂの平均輝度が１００を超える場合は（ステップＳ１０８でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａはステップＳ１０７によって得られた画像についてステップＳ１０５と同様の処理を行い、輝度プロファイルＰＦ２及び入射光量に依存しない濃度プロファイルＮＰ２を得る（ステップＳ１１０）。

図２１は、位置Ｘに対する輝度Ｂの分布を示す図であり、ステップＳ１０５により輝度プロファイルＰＦ１、ステップＳ１１０により輝度プロファイルＰＦ２が形成される。図２２は、位置Ｘに対する濃度Ｄの分布を示す図であり、ステップＳ１０５により濃度プロファイルＮＰ１、ステップＳ１１０により濃度プロファイルＮＰ２が形成される。

ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１０５により得られた濃度プロファイルＮＰ１からピーク高さｈ１及び重心座標ｃｇ１と、ステップＳ１１０により得られた濃度プロファイルＮＰ２からピーク高さｈ２及び重心座標ｇｃ２とをそれぞれ導出し、これらを用いて、次の算出式（１）により血管深さ指標Ｓを算出する。さらに、ＣＰＵ１００ａは、この算出結果をフレームメモリ１００ｅに記憶する（ステップＳ１１１）。
Ｓ＝（ｃｇ２−ｃｇ１）／｛（ｈ１＋ｈ２）／２｝……（１）
また、ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１０５により得られた輝度プロファイルＰＦ１、ステップＳ１１０により得られた輝度プロファイルＰＦ２に基づいて、血管の左右の光源（発光ダイオードＲ１、Ｒ２、及び発光ダイオードＬ１、Ｌ２）の光量比及び光量を算出し（ステップＳ１１２）、得られた結果に基づいて両光源の光量調整を行う（ステップＳ１１３）。

ついで、ＣＰＵ１００ａは光源部入出力インタフェース１００ｄを制御し、光量調整された発光ダイオードＲ１、Ｒ２、Ｌ１、Ｌ２によって撮像領域ＣＲ（図１３参照）を照明し、これをＣＣＤ撮像素子６２で撮像する（ステップＳ１１４）。次に、ＣＰＵ１００ａは図１３に示される領域Ｂの平均輝度を求め、求めた領域Ｂの平均輝度が１５０を超えるか否かを判定する（ステップＳ１１５）。輝度が１５０を超えない場合は、エラー表示を行う（ステップＳ１１６）。

領域Ｂの平均輝度が１５０を超える場合は（ステップＳ１１５でＹｅｓ）、ＣＰＵ１００ａが、撮像領域ＣＲ（図１３参照）中の軸ＡＸに対する、第１輝度分布を示す輝度プロファイル（位置Ｘに対する輝度Ｂの分布）ＰＦ（図１４）を作成し、高速フーリエ変換等の手法を用いてノイズ成分を減少させる。さらに、ＣＰＵ１００ａは、この輝度プロファイルＰＦをベースラインＢＬで規格化する。当該ベースラインＢＬは、血管による吸収部分の輝度プロファイルの形状を基に求める。このようにすることにより、入射光量に依存しない濃度プロファイル（位置Ｘに対する濃度Ｄの分布）ＮＰを得ることができる（ステップＳ１１７）。

図２３は、位置Ｘに対する濃度Ｄの分布を示す図であり、図に示されるような濃度プロファイルＮＰが作成される。次にＣＰＵ１００ａは、作成された濃度プロファイルＮＰに基づいてピーク高さｈ及び血管径に対応する分布幅として半値幅ｗを算出する。半値幅ｗとは、濃度プロファイルＮＰのピーク高さの５０％における分布幅である。ここで得たｈは計測対象の血管（血液）により吸収された光強度と組織部分を通過してきた光強度の比を表し、ｗは撮像方向に直交する方向の血管径に相当する長さを表す。さらに、ＣＰＵ１００ａは、次の算出式（２）により無補正ヘモグロビン濃度Ｄを算出し、結果をフレームメモリ１００ｅに記憶する。（ステップＳ１１８）。
Ｄ＝ｈ／ｗ^ｎ……（２）
ただし、ｎは、散乱による半値幅の広がりの非線形を表す定数である。光散乱のない場合は、ｎ＝１、散乱のある場合はｎ＞１である。

次に、ＣＰＵ１００ａはステップＳ１０１において得られた生体画像中の血管周辺組織像に基づいて、当該周辺組織中に含まれる血液量を表す組織血液量指標Ｍを算出する。具体的には、生体画像中の血管像から所定の距離（例えば、２．５ｍｍ）にある当該生体画像中の血管周辺組織像に、前記血管像に沿って分布する第２輝度分布を抽出する。生体画像には、目的とする血管だけでなく当該血管の周辺の組織も撮像されている。そして組織中の血液量に比例して光が減衰することから、当該周辺組織の光の減衰率を算出することで、周辺組織中の血液量を推定することができる。ＣＰＵ１００ａはかかる算出結果をフレームメモリ１００ｅに記憶する（ステップＳ１１９）。

ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１１１で算出した血管深さ指標Ｓに基づいて補正計数ｆｓ、ステップＳ１２０で算出した組織血液量指標Ｍに基づいて補正係数ｆｍを導出し、これらを用いて、次の算出式（７）からなる補正ヘモグロビン濃度Ｄoを算出する（ステップＳ１２１）。
Ｄo＝Ｄ×ｆｓ×ｆｍ……（７）
ＣＰＵ１００ａは、ステップＳ１２１での算出結果をフレームメモリ１００ｅに記憶し（ステップＳ１２２）、主ルーチンに戻る。

図２４は、複数の被験者のヘモグロビン濃度について、血球計数装置などから得られた実測値と本実施形態にかかる非侵襲生体計測装置１による算出値とをプロットしたグラフである。図２４に示されるように、実測値と非侵襲生体計測装置１による算出値とが傾き１の直線の近傍に存在しており、実測値と算出値とが乖離していないので、非侵襲生体計測装置１がヘモグロビン濃度を高精度で計測できていることが分かる。

なお、本実施形態においては、ヘモグロビン濃度を計測するための非侵襲生体計測装置について説明したが、これに限らず、手首部位を撮像することにより得られる画像に基づいて生体情報を計測する装置であれば種々変更を伴い得るものである。例えば生体画像を連続撮影することにより血流速を計測する構成であってもよい。

また、本実施形態においては、撮像部位置調整部７によって収容部５を回転させる構成としたが、このような構成に限られず、種々の構成を採用することが可能である。例えば、収容部５を第１固定部材２５にピボット回転可能に接続してもよいし、あるいは収容部５を雌型部材と、雌型部材にスライド挿入可能な雄型部材とによって構成し、伸縮自在に構成してもよい。

また、本実施形態においては、収容部５を撮像部位置調整部７を介して第１固定部材２５に接続した構成としたが、これに限らず、収容部５は撮像部位置調整部７を介して装置本体２に接続されていてもよい。

また、本実施形態においては、離脱防止部材１１を第２固定部材４３にのみ設けた構成としたが、これに限らず、離脱防止部材１１は第１固定部材２５に設けられていてもよく、あるいは第１固定部材２５及び第２固定部材４３の両方に設けられていてもよい。

また、本実施形態においては、撮像部６の位置決め画面（図１６参照）において指標線４０１ａ、４０１ｂを表示部８によって表示する構成としたが、これに限らず、例えば指標線４０１ａ、４０１ｂに対応する指標部材を表示画面上に設けておいてもよい。

また、本実施形態においては、図１１のステップＳ１５の判定処理において領域４０１ｃ内に血管パターン４０１が位置していると判定されるまで、ＣＰＵ１００ａがステップＳ４〜Ｓ１６の処理を、所定期間（１／１００秒間隔）毎に自動的に繰り返すように構成したが、このような構成に限らず、例えば次のような構成であっても構わない。

図２５は、非侵襲生体計測装置１の測定動作の他の一例を示すフローチャートである。例えば、ステップＳ１５の判定処理において領域４０１ｃ内に血管パターン４０１が位置していないと判定された場合（ステップＳ１５においてＮｏ）には、まずステップＳ１６の処理において、撮像部６を移動させる方向を指示する。このとき、メニュー表示領域４０３には、例えば「位置を調整し、開始／終了キーを押してください」といったメッセージを表示する。ついでステップＳ２２において、ＣＰＵ１００ａは「開始／終了」キー９１ａが押下されたか否かを判定する処理を実行する。開始／終了キー９１ａが押下されていなければ（ステップＳ２２においてＮｏ）処理を戻して、ステップＳ２２の判定処理を開始／終了キー９１ａが押下されるまで繰り返す。

使用者は、ステップＳ１６において表示部８に表示された矢印４０２ａ〜４０２ｄの表示にしたがって撮像部６を移動または回転させ、領域４０１ｃ内に血管パターン４０１が位置するように撮像部６の位置を調整する。使用者は位置の調整が完了したと判断したら開始／終了キー９１ａを押下し、ＣＰＵ１００ａは、使用者によって開始／終了キー９１ａが押下されると（ステップＳ２２においてＹｅｓ）、処理をステップＳ４に戻して再びステップＳ４〜１５の処理を実行する。そしてステップＳ１５の処理において、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置しているか否かを判定し、血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置していると判定されなければ、ＣＰＵ１００ａは再びステップＳ１６の処理に進んで撮像部６を移動させる方向を指示する処理を実行する。ステップＳ１６の詳細処理は、図１７、１８を参照して説明したものと同様にして行われる。この処理を血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置していると判定されるまで繰り返す。

このように構成すれば、使用者は撮像部６の位置調整を行なったのち、任意のタイミングで血管パターン４０１が領域４０１ｃ内に位置しているか否かを知ることができる。また非侵襲生体計測装置１としても撮像画像の取り込み及び解析をし続ける必要がなく、消費電力が小さくて済む点で好適である。

本実施形態に係る非侵襲生体計測装置の外観を示す斜視図である。 本実施の形態に係る非侵襲生体計測装置の分解斜視図である。 光源部の構成を示す平面図である。 保持板に設けられた４つの発光ダイオードの位置関係を示す図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 撮像部回転部を回転させた状態を示す図である。 撮像部位置調整部の構造を示す概略断面図である。 撮像部位置調整部によって収容部を移動させた状態を示す図である。 本実施の形態に係る非侵襲生体計測装置の使用状態の一例を示す斜視図である。 非侵襲生体計測装置を腕に装着した状態を示す図である。 非侵襲生体計測装置による測定動作を示すフローチャートである。 非侵襲生体計測装置がスタンバイ状態にある場合に表示される画面の一例を示す図である。 撮像領域ＣＲを含む長方形の領域を０≦ｘ≦６４０、０≦ｙ≦４８０の範囲でｘ、ｙの２次元の座標に座標分割した図である。 所定のｙ座標におけるｘ方向の画素の輝度プロファイル（輝度プロファイルＰＦ）の一例を示す図である。 血管の位置を求める方法を示す説明図である。 血管の位置決め画面の一例を示す図である。 図１１に示されるフローチャートのステップＳ１６で実行される撮像部を移動すべき方向を示唆する処理の詳細を示すフローチャートである。 撮像部の移動方向を指示する際の表示部８の表示画面の一例を示したものである。 非侵襲生体計測装置１による測定が終了した場合の画面の一例を示す図である。 図１１に示されるフローチャートのステップＳ２０で実行されるヘモグロビン濃度の計測処理の詳細を示すフローチャートである。 位置Ｘに対する輝度Ｂの分布を示す図である。 位置Ｘに対する濃度Ｄの分布を示す図である。 位置Ｘに対する濃度Ｄの分布を示す図である。 複数の被験者のヘモグロビン濃度について、血球計数装置などから得られた実測値と本実施形態にかかる非侵襲生体計測装置１による算出値とをプロットしたグラフである。 非侵襲生体計測装置の測定動作の他の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 非侵襲生体計測装置
２ 装置本体
２１ 上側ハウジング
２２ 下側ハウジング
２３ 液晶カバー
２４ バッテリカバー
２５ 第１固定部材
２６ カバー部材
４ スライド部材
４０ スライド部材本体
４１ フレーム部材
４２ 連結部
４３ 第２固定部材
４７ 背面カバー
５ 収容部
５１ 内側ハウジング
５２ タレット
５４ 外側ハウジング
５５ 撮像部回転部
６ 撮像部
６１ 保持板
６２ ＣＣＤ撮像素子
７ 撮像部位置調整部
８ 表示部
９ 操作部
１０ 制御部

Claims (10)

1. 生体を撮像するための撮像部と、
   撮像部が撮像することにより得られた画像を解析して生体情報を取得するための解析部を備える装置本体と、
   装置本体を生体に対して固定するための固定部と、
   装置本体が生体に対して固定された状態で、生体に対する撮像部の位置を調整するための撮像部位置調整部と、
   撮像部による撮像に適した領域と撮像部の位置との位置関係を取得する位置関係取得手段と、
   位置関係取得手段によって取得された位置関係に基づいて、撮像部を移動すべき方向を示唆する示唆手段と、を備え、
   撮像部位置調整部は、一端において撮像部を保持し、他端において固定部又は装置本体に回転可能に接続されており、
   位置関係取得手段は、所定期間毎に位置関係を取得し、
   示唆手段は、位置関係取得手段が位置関係を取得する毎に、撮像部を移動すべき方向を更新するように構成されている非侵襲生体計測装置。
2. 撮像部を収容するための収容部をさらに備え、
   収容部は、撮像部位置調整部を介して固定部または装置本体に接続されている請求項１に記載の非侵襲生体計測装置。
3. 撮像部を収容部内で回転させるための撮像部回転部をさらに備える請求項１に記載の非侵襲生体計測装置。
4. 撮像部により撮像された生体画像を表示する表示部をさらに備え、
   撮像部による撮像に適した領域を示す指標が生体画像とともに表示部に表示され、又は表示部に生体画像が表示されるとともに撮像部による撮像に適した領域を示す指標部材が表示部の画面上に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の非侵襲生体計測装置。
5. 装置本体は、表面側と背面側とを有し、
   表示部は、装置本体の表面側に設けられており、
   固定部は、装置本体の背面側に設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の非侵襲生体計測装置。
6. 固定部は、腕を挟持するための第１の固定部材と、第１の固定部材と所定の間隔をあけて配置された第２の固定部材とを備える請求項１〜５のいずれか一項に記載の非侵襲生体計測装置。
7. 第２の固定部材は、装置本体に対して摺動可能に担持され、
   第１の固定部材と第２の固定部材との間隔が調整可能であることを特徴とする請求項６に記載の非侵襲生体計測装置。
8. 第１の固定部材及び第２の固定部材のうち少なくとも一方は、互いに間隔が狭まる方向に付勢されている請求項７に記載の非侵襲生体計測装置。
9. 第１の固定部材及び第２の固定部材のうち少なくとも一方は、第１の固定部材と第２の固定部材とによって挟持された腕の離脱を防止するための離脱防止部材をさらに備える請求項６〜８のいずれか一項に記載の非侵襲生体計測装置。
10. 位置関係取得手段による位置関係の取得を指示する取得指示手段をさらに備え、
    位置関係取得手段は、取得指示手段によって位置関係の取得が指示されると、位置関係を取得し、
    示唆手段は、位置関係取得手段が位置関係を取得する毎に、撮像部を移動すべき方向を更新する請求項１〜９のいずれか一項に記載の非侵襲生体計測装置。

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