JP6291874B2 - 生体情報測定装置及び生体情報測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、血管又は血液に係る生体情報を測定する生体情報測定装置等に関する。

光を用いて非侵襲で血管又は血液に係る生体情報を測定する測定装置として、血液中のグルコース濃度すなわち血糖値を測定する血糖値測定装置が知られている。血糖値は、食事や運動等によって一日のうちでも大きく変動するため、こまめに測定する必要がある。そこで、糖尿病患者等が自分で血糖値を測定・管理するため、継続的な使用を前提とした携帯型の血糖値測定装置が望まれている。但し、携帯型であるが故に、バッテリー動作が前提となる。使用可能時間や、充電や電池交換の頻度などの観点からは大容量のバッテリーが望ましいが、携帯性の観点からは小型・軽量である小容量のバッテリーが望ましい。何れの観点においても、重要な技術が、消費電力の低減である。

消費電力の低減を図る技術として、例えば、血液成分を測定する装置において、測定を間欠的に行う技術が特許文献１に開示されている。

特開平１０−３１４１５０号公報

ところで、継続的な血糖値の測定は、血糖値が低い低血糖状態の速やかな検出を目的としてなされる。低血糖状態は、命に関わる危険な状態であるため、速やかな検出が要求される。特許文献１のような測定を間欠的に行う技術を採用する場合、設定する測定間隔が長すぎると、低血糖状態の検出が遅れる危険性（リスク）がある。低血糖状態の速やかな検出のためには測定間隔が短いほうが良く、その場合には消費電力の低減効果はあまり望めない。また、測定対象として血糖値を一例に挙げて説明したが、血管又は血液に係る生体情報の測定であれば、同様の問題が生じ得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、血管又は血液に係る生体情報を測定する生体情報測定装置において、消費電力の低減を図ることである。

上記課題を解決するための第１の形態は、複数の発光素子が平面状に配置された発光部と、前記発光部の発光が生体内で反射或いは透過した光を受光するための受光部とを有する光学センサー部と、血管位置を検出するための前記発光部の発光範囲を設定する発光範囲設定部と、前記発光範囲の前記発光素子を発光させ、前記受光部で受光された画像に基づいて、血管位置を検出する血管位置検出部と、前記検出された血管位置に基づいて選択した前記発光素子の発光と、前記受光部での受光とを制御して、前記血管又は血液に係る生体情報を測定する測定部と、を備え、前記発光範囲設定部は、前記測定部による過去の測定情報に基づいて前記発光範囲を設定する、生体情報測定装置である。

また、他の形態として、複数の発光素子が平面状に配置された発光部と、前記発光部の発光が生体内で反射或いは透過した光を受光するための受光部とを有する光学センサー部の前記発光部の発光範囲を設定することと、前記発光範囲の前記発光素子を発光させ、前記受光部で受光された画像に基づいて、血管位置を検出することと、前記検出された血管位置に基づいて選択した前記発光素子の発光と、前記受光部での受光とを制御して、前記血管又は血液に係る生体情報を測定することと、を含み、前記発光範囲の設定は、前記生体情報を測定した過去の測定情報に基づいて前記発光範囲を設定することを含む、生体情報測定方法を構成しても良い。

この第１の形態等によれば、血管位置を取得するための発光部の発光範囲が、過去の測定情報に基づいて設定される。血管又は血液に係る生体情報の測定のために先ずは血管位置を検出する必要がある。本形態によれば、過去の測定情報に基づくことで、高確度に血管位置を検出可能としつつ、発光範囲を小さく設定することで発光させる発光素子の数を減らし、消費電力の低減を図ることが可能となる。

また、第２の形態として、第１の形態の生体情報測定装置であって、前記発光範囲設定部は、前記測定部が過去の測定において選択した発光素子の位置に基づいて、前記発光範囲を設定する、生体情報測定装置を構成しても良い。

この第２の形態によれば、発光範囲は、過去の測定において生体情報の測定のために発光させた発光素子の位置に基づいて設定される。これにより、高確度に血管位置を検出できる発光範囲の設定が可能となる。

また、第３の形態として、第１又は第２の形態の生態情報測定装置であって、前記発光範囲設定部は、前記測定部による過去の測定が無い場合には、過去の測定がある場合に比べて広い範囲を前記発光範囲として設定する、生体情報測定装置を構成しても良い。

この第３の形態によれば、発光範囲は、過去の測定が無い場合には、過去の測定が有る場合に比べて広い範囲として設定される。言い換えれば、過去の測定が有る場合には、過去の測定が無い場合に比べて狭い発光範囲が設定される。これにより、継続的に測定を行う場合、２回目以降の測定においては発光させる発光素子の数が少なくなり、消費電力を低減することができる。

また、第４の形態として、第１〜第３の何れかの形態の生体情報測定装置であって、前記血管位置検出部によって血管位置が検出されない場合に、前記発光範囲設定部による異なる範囲となるような前記発光範囲の再設定と、前記血管位置検出部による血管位置の再検出とを行わせる再実行制御部、を更に備えた生体情報測定装置を構成しても良い。

この第４の形態によれば、血管位置が検出されない場合には、設定した範囲とは異なる範囲となるような発光範囲が再設定され、再設定した発光範囲内の発光素子を発光させて血管位置が再検出される。

また、第５の形態として、第４の形態の生体情報測定装置であって、前記再実行制御部は、前回設定した発光範囲よりも広い範囲を前記発光範囲とさせるように前記発光範囲設定部に前記発光範囲を再設定させる、生体情報測定装置を構成しても良い。

この第５の形態によれば、発光範囲の再設定は、設定した発光範囲よりも広い範囲とされる。これにより、血管位置が検出される可能性が高まるように発光範囲が再設定される。

血糖値測定装置の外観例。 センサーモジュールの構成図。 生体画像の取得の説明図。 生体画像の一例。 血管パターンの取得の説明図。 測定対象の血管部位の選択の説明図。 照射位置及び受光位置の選択の説明図。 照射位置及び受光位置の最適距離の説明図。 発光範囲の説明図。 発光範囲に基づく撮影範囲の説明図。 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例。 血糖値測定処理のフローチャート。

［全体構成］
図１は、本実施形態の血糖値測定装置１０の構成例である、この血糖値測定装置１０は、光を用いて使用者２の生体情報を非侵襲に測定する生体情報測定装置であり、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測定する。図１に示すように、血糖値測定装置１０は、腕時計型を成し、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例えばマジックテープ（登録商標）等の固定バンド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。

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、その反射透過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は、メモリーカード２２に記憶されている構成でも良い。測定データ用メモリーは、測定データを記憶するための記憶媒体であり、フラッシュメモリーや強誘電体メモリー（ＦｅＲＡＭ）、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ）等のデータ書き換え可能な不揮発性メモリーによって実現される。なお、測定データをメモリーカード２２に記憶する構成でも良い。

図２は、センサーモジュール５０の構成図である。図２（１）は平面図を示し、図２（２）は断面図を示している。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、測定光を照射する照射部であり、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）等により実現される。本実施形態では、血糖値（血液中のグルコース濃度）を測定するため、発光素子５３は、皮下透過性を有する近赤外線を含む光を発光可能な素子とする。

受光素子５９は、測定光の透過光や反射光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する受光部であり、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。

発光層５２における発光素子５３、及び、受光層５８における受光素子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、発光層５２の発光素子５３と受光層５８の受光素子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積層されて構成されている。これにより、使用者２の生体組織を透過した光や生体組織内で反射した光（以下、適宜「反射透過光」という）が受光素子５９に到達可能なように構成されている。

なお、発光層５２における発光素子５３、及び、受光層５８における受光素子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、１〜５００［μｍ］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５０〜２００［μｍ］程度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。

［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。すなわち、模式的に示した図３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、全ての受光素子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。

図４は、生体画像Ｐ２の一例を示す図である。生体画像Ｐ２は、センサーモジュール５０における受光素子５９の配列に等しいピクセル数の二次元画像として得られる。

血管は非血管部よりも近赤外線を吸収し易いため、生体画像Ｐ２において、血管の部分は非血管の部分よりも輝度が低く暗くなる。このため、生体画像Ｐ２において輝度が低くなっている部分を抽出することで、血管パターンを抽出することができる。すなわち、生体画像Ｐ２を構成するピクセル毎に、その輝度が所定の閾値以下であるか否かによって、該当する受光素子５９の直下に血管が存在するか否か、すなわち血管の位置を取得することができる。

図５は、図４の生体画像Ｐ２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６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６以外の血管の透過光は、測定対象の血管部位６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６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６を選択することとする。

また、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。

また、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６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）照射位置及び受光位置の選択
続いて、選択した測定対象の血管部位６に対して、測定光の照射位置（測定用発光素子）と、測定対象の血管部位６の透過光を受光するのに適当な受光位置（測定用受光素子）と、リファレンス用の透過光を得るのに適当な受光位置（リファレンス用受光素子）とを選択する。リファレンス用の透過光は、測定対象の血管部位６を透過せず、当該血管部位６の近傍の非血管領域８のみを透過した光のことである。

図７は、照射位置、測定用受光位置、及び、リファレンス用受光位置の選択を説明する図である。先ず、照射位置（測定用発光素子）と、測定用受光位置（測定用受光素子）とについて、次の第１の相対位置条件を満たすように選択する。第１の相対位置条件は、血管パターンにおいて「照射位置と測定用受光位置との間の中央部に測定対象の血管部位６が位置し、且つ、照射位置と測定用受光位置との間の距離が所定の最適距離Ｗに等しい」ことである。そして、第１の相対位置条件を満たす照射位置の発光素子５３を測定用発光素子５３ａとし、測定用受光位置の受光素子５９を測定用受光素子５９ａとする。

また、照射位置（測定用発光素子）とリファレンス用受光位置（リファレンス用受光獅子）とについて、次の第２の相対位置条件を満たすように選択する。第２の相対位置条件は、血管パターンにおいて「照射位置とリファレンス用受光位置との間に血管が存在せず、且つ、照射位置とリファレンス用受光位置との間の距離が所定の最適距離Ｗに等しい」ことである。そして、第２の相対位置条件を満たすリファレンス用受光位置の受光素子５９をリファレンス用受光素子５９ｂとする。

なお、本実施形態では、リファレンス用受光位置を、上述の第１の相対位置条件を満たす測定用照射位置及び測定用受光位置を結ぶ延長線上であって、測定用照射位置から見て測定用受光位置とは反対の位置とするが、これに限らない。また、測定用照射位置（測定用発光素子５３ａ）、測定用受光位置（測定用受光素子５９ａ）、及び、リファレンス用受光位置（リファレンス用受光素子）は、何れも血管４の上に位置しない（非血管領域８に位置する）こととする。

また、最適距離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。ある発光素子５３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素子５９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素子５９で受光されることが望ましい。このことから、発光素子５３と受光素子５９との間のほぼ中央に対象血管４が位置し、対象血管４の想定する深さＤに応じた最適距離Ｗが定められる。最適距離Ｗ、すなわち発光素子５３と受光素子５９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。

（Ａ−４）測定
測定対象の血管部位６に対する照射位置及び受光位置を決定すると、血糖値の測定を行う。すなわち、測定対象の血管部位６に設定した測定用照射位置（測定用発光素子５３ａ）から測定光を照射させ、測定用受光位置（測定用受光素子５９ａ）、及び、リファレンス用受光位置（リファレンス用受光素子５９ｂ）それぞれの受光結果に基づいて、吸光スペクトルを生成する。

このとき、例えば発光素子５３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、測定用受光素子５９ａによって得られた光強度Ｏｓ（λ）と、リファレンス用受光素子５９ｂ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Ｒの算出原理について簡単に説明する。一般的に、発光素子５３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）、受光素子５９に定められている感度をＳ（λ）とすると、受光素子５９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素子５９ｂ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）・Ｔ（λ）・Ｓ（λ）、となる。

また、血管４の透過光を含む測定用受光素子５９ａ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−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。

（Ｂ）部分発光
また、本実施形態では、血糖値の測定における生体画像の取得の際に、センサーモジュール５０の全ての発光素子５３を発光させるのではなく、一部の発光素子５３のみを発光させることで、省電力を実現している。生体画像の取得の際に発光させる発光素子５３は、前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）に基づいて定められる。

図９は、生体画像の取得の際に発光させる発光素子５３の選択を説明する図であり、センサーモジュール５０の平面図を示している。図９に示すように、前回の測定における測定用発光素子５３ａを中心とし、所定の半径Ｒの円範囲である発光範囲６０を定め、この発光範囲６０内の発光素子５３のみを発光させる。

半径Ｒは、例えば、測定用受光位置及びリファレンス用受光位置の設定の際に用いた最適距離Ｗより長く定めると良い。本実施形態の血糖値測定装置１０は、使用者２の手首等に装着して使用されるため、センサーモジュール５０と使用者２の皮膚面との相対位置関係は、前回の測定から殆ど変わらない可能性が高い。このため、上述のように発光範囲６０を定めた場合、取得される生体画像の範囲（撮影範囲）６２は、図１０に示すように、前回の測定における測定対象の血管部位６が含まれる可能性が高い。

そして、半径Ｒを最適距離Ｗより長く定めることで、撮影範囲６２には、前回の測定における測定対象の血管部位６（詳細には、照射位置（測定用発光素子５３ａ）と測定用受光位置（測定用受光素子５９ａ）とに挟まれる血管部位６の部分）が含まれることになる。

なお、再装着等によって血糖値測定装置１０の装着位置がずれた場合には、取得した生体画像に血管４が含まれない、すなわち血管パターンが取得できない事態が生じ得る。このような場合には、半径Ｒを長くして発光範囲６０を広げるように再設定し、再度、生体画像を取得するようにすれば良い。

［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、発光部２１０と、受光部２２０と、処理部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処理部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、処理部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、処理部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。

発光部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。この発光部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。

受光部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。この受光部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。

処理部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、処理部３００は、血糖値測定部３１０と、発光制御部３４２と、受光制御部３４４とを有する。

血糖値測定部３１０は、発光範囲設定部３１２と、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、照射受光位置選択部３２０と、リファレンス位置選択部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。

発光範囲設定部３１２は、過去の測定における測定情報を基に、生体画像を取得する際の発光部２１０における発光素子５３の発光範囲６０を設定する。すなわち、発光部２１０の発光面において、前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）を中心とする所定の半径Ｒの円範囲を、発光範囲６０として設定する。前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）は、血管部位データ４１８に含まれている。そして、発光範囲設定部３１２によって設定された発光範囲６０は、発光範囲データ４１２として記憶される。

ここで、前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）が複数有る場合には、これら複数の照射位置それぞれに対応する複数の発光範囲６０を設定することとしても良いし、或いは、複数の照射位置のうちから選択した１又は複数の照射位置それぞれに対応する発光範囲６０を設定することとしても良い。また、初回の測定の場合には、前回の測定における照射位置が存在しないため、全ての発光素子５３を含む範囲（すなわち、発光部２１０の発光面全体）を発光範囲６０として設定する。

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、発光部２１０の発光素子５３のうち、発光範囲設定部３１２によって設定された発光範囲６０内の発光素子５３を一斉発光させ、全ての受光素子５９による測光（撮影）を行う。そして、測光結果による輝度画像、すなわち生体画像を生成する。生体画像取得部３１４によって取得された生体画像は、生体画像データ４１４として記憶される。

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、基準輝度と比較して２値化やフィルター処理を施す。基準輝度未満のピクセルが血管、基準輝度以上のピクセルが非血管領域を示すことになる。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、測定用発光素子データ４１８ｅと、測定用受光素子データ４１８ｆと、リファレンス用受光素子データ４１８ｇ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。

照射受光位置選択部３２０は、測定対象の血管部位６それぞれについて、第１の相対位置条件を満たすように、照射位置（測定用発光素子５３ａ）、及び、測定用受光位置（測定用受光素子５９ａ）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から、中心線と直交する二方向へ互いの間隔が最適距離Ｗとなる２つの位置に、当該血管部位６を挟むように照射位置、及び、測定用受光位置を設定する。そして、この照射位置の発光素子５３を測定用発光素子５３ａとし、測定用受光位置の受光素子５９を測定用受光素子５９ａとする。最適距離Ｗは、最適距離データ４１０として記憶されている。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られる。

なお、選択した一の位置にて第１の相対位置条件を満たす位置（すなわち、照射位置及び測定用受光位置となり得る位置）が存在しない場合には、当該一の位置から中心線に沿って所定の単位距離離れた位置について、同様に第１の相対位置条件を満たす位置（すなわち、照射位置及び測定用受光位置となり得る位置）が有るかを判断する。それでも第１の相対位置条件を満たす位置が見つからない場合には、同様にこれを繰り返すことで、測定用照射位置及び測定用受光位置を検索・設定する。

リファレンス位置選択部３２２は、照射受光位置選択部３２０によって設定された照射位置、及び、測定用受光位置を基準として、第２の相対位置条件を満たすようにリファレンス用受光位置（リファレンス用受光素子５９ｂ）を選択する。なお、第２の相対位置条件を満たす位置が存在しない場合には、再度、照射受光位置選択部３２０による照射位置及び測定用受光位置の検索・設定を行う。

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、血管部位６に設定された、測定用受光素子５９ａ、及び、リファレンス用受光素子５９ｂによる受光結果（光強度）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。

発光制御部３４２は、発光部２１０が有する複数の発光素子５３それぞれを選択的に発光制御する。受光制御部３４４は、受光部２２０が有する複数の受光素子５９それぞれから受光した光量を取得する。

記憶部４００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置であり、処理部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、処理部３００の作業領域として用いられ、処理部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、発光範囲データ４１２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。

［処理の流れ］
図１３は、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、処理部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、先ず、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。すなわち、発光範囲設定部３１２が、センサーモジュール５０の発光範囲６０を設定する（ステップＡ１）。つまり、初回の測定ならば、センサーモジュール５０の発光面の全面（すなわち、全ての発光素子５３を含む範囲）を発光範囲６０とし、２回目以降の測定ならば、前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）を中心とする範囲を発光範囲６０とする。

次いで、生体画像取得部３１４が、センサーモジュール５０の発光素子５３のうち、設定された発光範囲６０内の発光素子５３のみを発光させて、使用者の生体画像を取得する（ステップＡ３）。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Ａ５）。その結果、血管パターンが得られないならば（ステップＡ７：ＮＯ）、ステップＡ１に戻り、発光範囲６０を再設定する（ステップＡ１）。このとき、例えば半径Ｒを所定長ΔＲだけ増加させて発光範囲６０を広げるように再設定する。そして、再設定した発光範囲６０内の発光素子５３を発光させて生体画像を再取得し（ステップＡ３）、再取得した生体画像に基づく血管パターンの再取得を行う（ステップＡ５）

血管パターンが得られたならば（ステップＡ７：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Ａ９）。そして、照射受光位置選択部３２０が、測定対象の血管部位６毎に、第１の相対位置条件を満たす照射位置（測定用発光素子５３ａ）、及び、測定用受光位置（測定用受光素子５９ａ）を選択する（ステップＡ１１）。次いで、リファレンス位置選択部３２２が、測定対象の血管部位６毎に、第２の相対位置条件を満たすリファレンス用受光位置（リファレンス用受光素子５９ｂ）を選択する（ステップＡ１３）。

続いて、測定対象の血管部位６それぞれについて設定された測定用発光素子５３ａを一斉発光させ（ステップＡ１５）、全ての受光素子５９による受光（撮像）を行う（ステップＡ１７）。次いで、吸光スペクトル算出部３２４が、測定対処の血管部位６それぞれについて、設定された測定用受光素子５９ａ、及び、リファレンス用受光素子５９ｂそれぞれによる受光結果（光強度）に基づいて、当該血管部位６についての吸光スペクトルを生成する。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（ステップＡ１９）。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Ａ２１）。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Ａ２３）。

そして、所定の待機時間の経過を待機した後（ステップＡ２５）、ステップＡ１に戻り、同様に次回の血糖値の測定を行う。

［作用効果］
このように、本実施形態によれば、血管パターンを取得するための生体画像を撮影する際に、全ての発光素子５３を発光（全面発光）させるのではなく、発光範囲６０内の一部の発光素子５３を発光させることで、測定に係る消費電力を低減することができる。発光範囲６０は、前回の測定における照射位置（測定用発光素子５３ａ）を中心とする範囲として設定される。血糖値測定装置１０は使用者２の手首等に装着して使用され、センサーモジュール５０と使用者２の皮膚面との相対位置関係は前回の測定から殆ど変わらない可能性が高いため、取得される生体画像の範囲には、血管（前回の測定における測定対象の血管部位６）が含まれる可能性が高い。

［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。

（Ａ）発光範囲６０の形状
上述の実施形態では、発光範囲を円形状としたが、これに限らず矩形形状など、他の形状としても良い。

（Ｂ）発光範囲６０の再設定
また、上述の実施形態では、生体画像から血管パターンが取得できない場合には、発光範囲６０を広げるように再設定することとしたが、異なる位置に発光範囲６０を設定することとしても良い。具体的には、例えば、既に設定した発光範囲６０と重複しないように、新たな発光範囲６０を再設定する。このような場合は、再装着等によって血糖値測定装置１０の装着位置がずれた可能性が高いからである。

（Ｃ）初回測定時の発光範囲６０
また、上述の実施形態では、初回の測定時には、全ての発光素子５３を含む範囲（すなわち、発光部２１０の発光面全体）を発光範囲６０として設定することとしたが、２回目以降の発光範囲６０（半径Ｒの円範囲）よりも広ければ良く、例えば、発光面全体の八割程度の範囲としても良い。

（Ｄ）生体情報
また、上述の実施形態は、血管又は血液に係る生体情報として、血液中の成分であるグルコース濃度（すなわち血糖値）を測定することとしたが、他の種類の血液成分を測定する場合や、血液成分ではなく、血管そのもの（例えば、血管径）を検出する場合にも同様に適用可能である。

１０ 血糖値測定装置、１２ 本体ケース、１４ 固定バンド、５０ センサーモジュール、５２ 発光層、５３ 発光素子、５４ 遮光層、５６ 分光層、５８ 受光層、５９ 受光素子、１１０ 操作入力部、１２０ 表示部、１３０ 音出力部、１４０ 通信部、１５０ 電源部、２１０ 発光部、２２０ 受光部、３００ 処理部、３１０ 血糖値測定部、３１２ 発光範囲設定部、３１４ 生体画像取得部、３１６ 血管パターン取得部、３１８ 血管部位取得部、３２０ 照射受光位置選択部、３２２ リファレンス位置選択部、３２４ 受光スペクトル算出部、３２６ 成分値算出部、３４２ 発光制御部、３４４ 受光制御部、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、４１２ 発光範囲データ、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、４２０ 吸光スペクトルデータ、４２２ 測定血糖値データ、２ 使用者

Claims (5)

1. 複数の発光素子が平面状に配置された発光部と、前記発光部の発光が生体内で反射或いは透過した光を受光するための受光部とを有する光学センサー部と、
   血管位置を検出するための前記発光部の発光範囲を設定する発光範囲設定部と、
   前記発光範囲の前記発光素子を発光させ、前記受光部で受光された画像に基づいて、血管位置を検出する血管位置検出部と、
   前記検出された血管位置に基づいて選択した前記発光素子の発光と、前記受光部での受光とを制御して、前記血管又は血液に係る生体情報を測定する測定部と、
   を備え、
   前記発光範囲設定部による設定と前記血管位置検出部による検出と前記測定部による測定とを一連の処理として繰り返すことで前記生体情報を繰り返し測定し、
   前記発光範囲設定部は、過去の前記一連の処理において前記測定部が選択した発光素子の位置に基づいて、新たな前記一連の処理における前記発光範囲を設定する、
   生体情報測定装置。
2. 前記発光範囲設定部は、過去の前記一連の処理において前記測定部が選択した発光素子の位置を含む所定範囲を前記発光範囲として設定する、
   請求項１に記載の生体情報測定装置。
3. 前記一連の処理において、前記血管位置検出部によって血管位置が検出されない場合に、前記発光範囲設定部による異なる範囲となるような前記発光範囲の再設定と、前記血管位置検出部による血管位置の再検出とを行わせる再実行制御部、
   を更に備えた請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
4. 前記再実行制御部は、前回設定した発光範囲よりも広い範囲を前記発光範囲とさせるように前記発光範囲設定部に前記発光範囲を再設定させる、
   請求項３に記載の生体情報測定装置。
5. 複数の発光素子が平面状に配置された発光部と、前記発光部の発光が生体内で反射或いは透過した光を受光するための受光部とを有する光学センサー部の前記発光部の発光範囲を設定することと、
   前記発光範囲の前記発光素子を発光させ、前記受光部で受光された画像に基づいて、血管位置を検出することと、
   前記検出された血管位置に基づいて選択した前記発光素子の発光と、前記受光部での受光とを制御して、前記血管又は血液に係る生体情報を測定することと、
   を含み、
   前記発光範囲の設定と前記血管位置の検出と前記生体情報の測定とを一連の処理として繰り返すことで前記生体情報を繰り返し測定し、
   前記発光範囲の設定は、過去の前記一連の処理において前記生体情報の測定の際に選択した発光素子の位置に基づいて、新たな前記一連の処理における前記発光範囲を設定することを含む、
   生体情報測定方法。