JP6626760B2 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置及び測定方法に関する。

従来、被検者の手首等の被検部から生体情報を測定する測定装置が知られている。例えば、特許文献１には、被検者の血管に照射される光の散乱光を受光素子で受光することにより、血管の血流変化を示す脈波信号を検出する測定装置が記載されている。特許文献１によれば、測定装置は、血管に光を照射する複数の発光素子と、血管からの散乱光を受光する複数の受光素子とを備える。特許文献１によれば、測定装置は、複数の発光素子を順次発光させることにより、脈波信号を検出するために最適な発光素子及び受光素子を選択している。

特開２００６−２７１８９６号公報

受光素子の受光量が所定値未満となる場合、脈波信号を検出できない可能性がある。特許文献１に記載される測定装置においては、最適な発光素子を選択する過程で、発光素子からの照射光量が不足して受光素子の受光量が所定値未満となる期間が発生しうる。受光素子の受光量が所定値未満となる期間は、脈波信号の検出が途切れる。

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、被検者の生体情報を安定して取得できる測定装置及び測定方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の一実施形態に係る測定装置は、被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部を備える。前記測定装置は、前記被検部からの散乱光を受光する受光部を備える。前記測定装置は、前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部を備える。前記制御部は、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御する。前記制御部は、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する。

また、本発明の一実施形態に係る測定装置は、被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、前記被検部からの散乱光を受光する受光部とをそれぞれ有する複数のセンサ部を備える。前記測定装置は、前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部を備える。前記制御部は、前記複数のセンサ部それぞれにおいて、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御する。前記制御部は、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する。前記制御部は、前記複数のセンサ部それぞれの前記受光部の出力から前記被検者の生体情報として前記被検者の脈波を算出する。前記制御部は、前記脈波に基づいて、前記被検者の脈波伝播速度を算出する。

また、本発明の一実施形態に係る測定方法は、測定装置の測定方法である。前記測定装置は、被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部を備える。前記測定装置は、前記被検部からの散乱光を受光する受光部を備える。前記測定装置は、前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部を備える。前記測定方法は、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップを含む。前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップにおいて、前記制御部は、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する。

また、本発明の一実施形態に係る測定方法は、測定装置の測定方法である。前記測定装置は、被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、前記被検部からの散乱光を受光する受光部とをそれぞれ有する複数のセンサ部を備える。前記測定装置は、前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部を備える。前記測定方法は、前記複数のセンサ部それぞれにおいて、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップを含む。前記測定方法は、前記複数のセンサ部それぞれの前記受光部の出力から前記被検者の生体情報として前記被検者の脈波を算出するステップを含む。前記測定方法は、前記脈波に基づいて、前記被検者の脈波伝播速度を算出するステップを含む。前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップにおいて、前記制御部は、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する。

本発明の一実施形態に係る測定装置及び測定方法によれば、被検者の生体情報を安定して取得できる。

実施形態１に係る測定装置の構成例を示す斜視図である。 センサ保持部の構成例を示す図である。 図１の測定装置の概略構成例を示す機能ブロック図である。 人間の右腕の動脈の概略図である。 受光部の出力に基づき算出された脈波の一例である。 受光チャンネルの選択処理の手順の一例を示すフローチャートである。 発光チャンネルの消灯処理の手順の一例を示すフローチャートである。 受光チャンネルの選択処理の手順の一例を示すフローチャートである。 実施形態２に係る測定装置の構成例を示す斜視図である。 人間の右腕の動脈の概略図である。 受光部の出力に基づき算出された脈波の一例である。 第１及び第２センサ部の各受光チャンネルの脈波の一例である。 第１及び第２センサ部の各受光チャンネルの脈波の一例である。 第１及び第２センサ部の各受光チャンネルの脈波の一例である。 発光部と受光部との配置例である。

以下、実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る測定装置１００の構成例を示す斜視図である。測定装置１００は、センサ保持部１１０と、センサ部１２０と、報知部１３０と、装着部１４０とを備える。

装着部１４０は、測定装置１００を被検者の体（腕、手首又は足首等）に装着するために用いられる。装着部１４０は、例えばゴム等の樹脂からなるバンドである。装着部１４０は、クリップ等の形態であってもよい。装着部１４０は、測定装置１００を被検者の体に装着できる限りにおいて、種々の形態とされうる。

センサ部１２０は、被検者の生体情報を測定するセンサとして機能する。センサ部１２０は、被検者の被検部に接触した状態で、被検者の生体情報を測定してもよい。本実施形態において、測定装置１００は、センサ部１２０を１個備えるが、２個以上備えてもよい。

図２は、センサ部１２０の一例を示す図である。センサ部１２０は、ｎ個（ｎ：自然数）の発光部１２１−１〜ｎ（以下、それぞれ発光部１２１ともいう）と、ｍ個（ｍ：自然数）の受光部１２３−１〜ｍ（以下、それぞれ受光部１２３ともいう）とを備える。ｎとｍとは同じ数であってもよいし、異なる数であってもよい。言い換えると、センサ部１２０は、１又は複数の発光部１２１と１又は複数の受光部１２３とを備える。発光部１２１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）はそれぞれ、第ｉ発光チャンネル又は単に発光チャンネルともいう。受光部１２３−ｊ（ｊ＝１〜ｍ）はそれぞれ、第ｊ受光チャンネル又は単に受光チャンネルともいう。

発光部１２１は、例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light emitting diode）又はＬＤ（レーザダイオード：Laser Diode）等の発光素子を備える。発光部１２１は、発光素子を１個備えてもよいし、２個以上備えてもよい。受光部１２３は、例えば、ＰＤ（フォトダイオード：Photodiode）又はＰＴ（フォトトランジスタ：Phototransistor）等の受光素子を備える。受光部１２３は、受光素子を１個備えてもよいし、２個以上備えてもよい。

［機能ブロック］
図３は、図１の測定装置１００の概略構成を示す機能ブロック図である。測定装置１００は、センサ部１２０と、報知部１３０と、制御部１６０と、電源部１７０と、記憶部１８０と、通信部１９０とを備える。本実施形態において、センサ部１２０、制御部１６０、電源部１７０、記憶部１８０及び通信部１９０は、それぞれセンサ保持部１１０又は報知部１３０の内部に含めて構成されてもよい。

制御部１６０は、測定装置１００の各機能ブロックとそれぞれ接続される。制御部１６０は、測定装置１００の各機能ブロック、及び測定装置１００の全体を制御及び管理するプロセッサである。制御部１６０は、制御手順を規定したプログラム等を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであってもよい。プログラムは、例えば記憶部１８０等の記憶媒体に格納される。制御部１６０は、センサ部１２０が測定した被検者の生体情報を取得する。

電源部１７０は、測定装置１００全体に電力を供給する。電源部１７０は、例えばリチウムイオン電池ならびにその充電及び放電のための制御回路等を備える。電源部１７０は、外部電源から受電するための回路であってもよい。

記憶部１８０は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されうる。記憶部１８０は、各種情報や測定装置１００を動作させるためのプログラム等を記憶する。記憶部１８０は、ワークメモリとしても機能する。記憶部１８０には、例えばセンサ部１２０から取得される生体情報が格納されてもよい。

通信部１９０は、有線又は無線の通信により、サーバ等の外部装置との間で各種データの送受信を行う。通信部１９０は、例えば、被検者の生体情報を格納するサーバ等の外部装置と通信を行い、制御部１６０がセンサ部１２０から取得した生体情報を、当該外部装置に送信する。

報知部１３０は、センサ部１２０により測定された被検者の生体情報又はアラーム等の情報を表示する。報知部１３０は、例えば液晶、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）、無機ＥＬ又はＬＥＤ（Light Emission Diode）等の表示デバイスを備えてもよい。報知部１３０は、制御部１６０から取得した制御情報に基づいて音声を発することにより、被検者又はその周囲の人間に対してアラーム等の情報を報知してもよい。報知部１３０は、制御部１６０から取得した制御情報に基づいて振動を発生することにより、被検者に対してアラーム等の情報を報知してもよい。報知部１３０は、音声又は振動以外にも被検者又はその周囲の人間が認識可能な任意の方法を用いることにより、被検者又はその周囲の人間に対してアラーム等の情報を報知してもよい。

＜センサ部の機能＞
制御部１６０は、センサ部１２０に対して、発光部１２１に測定光を射出させるための制御情報を出力する。測定光を射出させるための制御情報は、例えばＬＥＤ又はＬＤに電圧を印加するための信号である。制御部１６０は、センサ部１２０から、受光部１２３が受光した光に係る応答情報を取得する。受光した光に係る応答情報は、例えばＰＤ又はＰＴが出力する電圧信号である。

測定装置１００が被検者の体に装着されている場合、センサ部１２０の発光部１２１から射出される測定光は、被検者の被検部に照射される。測定光は、被検部で散乱される。被検部で散乱された光（散乱光）は、受光部１２３に入射する。受光部１２３は、受光した散乱光に係る応答情報を出力する。以下、受光部１２３が受光した散乱光に係る応答情報のことを、受光部１２３の出力ともいう。受光部１２３の出力には、被検者の生体情報が含まれる。制御部１６０は、受光部１２３の出力から被検者の生体情報を算出できる。

被検部が動脈である場合、制御部１６０は、受光部１２３の出力から脈波を算出できる。脈波とは、血液の流入によって生じる血管の容積時間変化を体表面から波形としてとらえたものである。制御部１６０は、センサ部１２０から生体情報としての脈波を光学的に取得できる。

発光部１２１は、例えば、緑色（波長：４９５〜５７０ｎｍ）、赤色（波長：６２０〜７５０ｎｍ）、近赤外（波長：７５０〜１６００ｎｍ）のいずれかの光を発光する。長波長の光は短波長の光と比べて、体のより深い位置まで光が進入する。近赤外光の発光素子を用いて生体情報の測定が行われる場合、測定精度が向上することがある。

図４は、人間の右腕の動脈の概略図である。図４において、右手の掌が表になっている。右腕の動脈は、上腕動脈８１から、尺骨動脈８２及び橈骨動脈８３を通り、掌弓動脈８４に至る。測定装置１００は、図４において破線で示されるように、被検者の手首に装着される。測定装置１００の装着位置は、センサ部１２０を尺骨動脈８２又は橈骨動脈８３に合わせるように調整される。センサ部１２０は、被検者の他の動脈に合わせられてもよい。測定装置１００は、被検者の足首等の他の部分に装着されてもよい。

図４において、センサ部１２０は、橈骨動脈８３の上に合わせるように配置される。センサ部１２０は、橈骨動脈８３の脈波を取得できる。センサ部１２０は、尺骨動脈８２の上に合わせるように配置されてもよい。この場合、センサ部１２０は、尺骨動脈８２の脈波を取得できる。

図５は、制御部１６０が受光部１２３の出力に基づき算出した脈波の一例である。センサ部１２０は、被検者の橈骨動脈８３に合わせて配置されているものとする。図５に示される脈波は、橈骨動脈８３の脈波である。図５の横軸及び縦軸はそれぞれ、時刻及び脈波の大きさ（パワー）を示す。

脈波の波形は、パワーが極大値となるピークとパワーが極小値となるボトムとを有する。脈波のピークとボトムとの差は、脈波の波高として定義される。脈波のピークとピークとの間隔は、被検者の１心拍の間隔を示す。

［センサ部のチャンネル選択］
センサ部１２０は、図２に示されるように、ｎ個の発光チャンネル及びｍ個の受光チャンネルを備える。制御部１６０は、発光チャンネルと受光チャンネルとを、種々の組み合わせで用いることができる。

制御部１６０は、センサ部１２０に対して、各発光チャンネルの点灯又は消灯を制御する制御情報を出力する。制御部１６０は、第１〜第ｎ発光チャンネルを全て点灯又は消灯させる制御情報を出力してもよい。制御部１６０は、発光チャンネルの一部を点灯させて発光チャンネルの他の部分を消灯させる制御情報を出力してもよい。

制御部１６０は、センサ部１２０から各受光チャンネルの出力を取得する。制御部１６０は、各受光チャンネルの出力から脈波を算出する。制御部１６０は、全ての受光チャンネルの出力から脈波を算出してもよい。制御部１６０は、一部の受光チャンネルの出力から脈波を算出してもよい。

制御部１６０は、各発光チャンネルの点灯又は消灯のパターン（以下点灯パターンともいう）を種々のパターンに変更することができる。制御部１６０は、発光チャンネルの点灯パターンと、各受光チャンネルの出力から算出される脈波の波高とに基づいて、点灯する発光チャンネルの数をできるだけ少なくするように、受光チャンネルを選択できる。

＜受光チャンネルの選択処理＞
図６は、受光チャンネルの選択処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず制御部１６０は、全発光チャンネルを点灯させる（ステップＳ１１）。

続いて制御部１６０は、第１〜第ｍ受光チャンネルそれぞれが受光した散乱光に係る応答情報（受光チャンネルの出力）を取得する（ステップＳ１２）。

続いて制御部１６０は、各受光チャンネルの出力に基づき、脈波を算出する（ステップＳ１３）。以下、受光チャンネルの出力に基づき算出される脈波のことを、受光チャンネルの脈波ともいう。なお制御部１６０は、受光チャンネル毎に出力を取得し（ステップＳ１２）、脈波を算出（ステップＳ１３）してもよい。制御部１６０は、所定の受光チャンネルの脈波を算出し、算出した脈波を記憶部１８０に記憶した後、次の受光チャンネルの出力を取得し脈波を算出してもよい。

続いて制御部１６０は、各受光チャンネルの脈波を比較する。制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で脈波の波高が最大である受光チャンネルを選択する（ステップＳ１４）。

続いて制御部１６０は、ステップＳ１４で選択された受光チャンネルの脈波の算出を開始する（ステップＳ１５）。脈波の算出は、制御部１６０により停止されるまで継続される。

続いて制御部１６０は、発光チャンネルの消灯処理を実行する（ステップＳ１６）。制御部１６０は、ステップＳ１６においてできるだけ多くの発光チャンネルを消灯する。制御部１６０は、後述する図７に示される手順をサブルーチンとして実行することにより、発光チャンネルの消灯処理を実行する。制御部１６０は、ステップＳ１６の実行中（図７に示される手順の実行中）も、選択された受光チャンネルの脈波を算出できる。

続いて制御部１６０は、ステップＳ１５で開始された処理で算出された受光チャンネルの脈波の波高が脈波解析閾値以上であるか判定する（ステップＳ１７）。脈波解析閾値は、脈波を解析して脈波の特徴点を抽出するために必要とされる波高の下限である。脈波の特徴点は、例えば、脈波のピーク、ボトム、又は変曲点等である。

受光チャンネルの出力に基づいて算出される脈波の波高が脈波解析閾値以上となるために、受光チャンネルの出力が満たすべき条件のことを、第１出力条件ともいう。言い換えると、受光チャンネルの出力が第１出力条件を満たす場合、受光チャンネルの出力に基づいて算出される脈波の波高が脈波解析閾値以上となる。ステップＳ１７において、制御部１６０は、受光チャンネル（受光部１２３）の出力が第１出力条件を満たすか判定するともいえる。

波高が脈波解析閾値以上である場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、制御部１６０は、選択された受光チャンネルの脈波の算出を継続してステップＳ１７の判定処理を続ける。

波高が脈波解析閾値以上でない場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、制御部１６０は、選択された受光チャンネルの脈波の算出を停止する（ステップＳ１８）。この場合、発光チャンネルからの照射光の光量が不足している。制御部１６０は、ステップＳ１１に戻って全発光チャンネルを点灯させる。制御部１６０は、選択された受光チャンネルの脈波の算出を停止せずに、ステップＳ１１に戻って全発光チャンネルを点灯させてもよい。選択された受光チャンネルの出力を取得の際（ステップＳ１２）に、脈波の算出を停止してもよい。

以上図６のフローチャートについて説明してきた。ステップＳ１４において、制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で脈波の波高が最大である受光チャンネルを選択する。以下、脈波の波高が最大であるという条件のことを第２出力条件ともいう。ステップＳ１４で実行される処理を言い換えると、制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で第２出力条件を満たす受光チャンネルを選択するともいえる。

＜発光チャンネルの消灯処理＞
図７は、発光チャンネルの消灯処理の手順の一例を示すフローチャートである。図７に示される手順は、図６のステップＳ１６の処理のサブルーチンとして実行される。

まず制御部１６０は、点灯中の発光チャンネルの一部を選択する（ステップＳ２１）。制御部１６０は、点灯中の発光チャンネルを１個だけ選択してもよい。制御部１６０は、点灯中の発光チャンネルを２個以上まとめて選択してもよい。

ステップＳ２１で選択された発光チャンネルは、後述のステップＳ２２において消灯される。制御部１６０は、ステップＳ１４で選択された受光チャンネルが受光する散乱光の光量の変化が小さくなるように、発光チャンネルを選択する。例えば制御部１６０は、図６のステップＳ１４で選択された受光チャンネルの最も近くに配置される発光チャンネル以外の発光チャンネルをまとめて選択してもよい。制御部１６０は、選択された受光チャンネルから遠くに配置される発光チャンネルから順次選択してもよい。制御部１６０は、他のアルゴリズムに基づいて発光チャンネルを選択してもよい。

続いて制御部１６０は、ステップＳ２１で選択された発光チャンネルを消灯させる（ステップＳ２２）。

続いて制御部１６０は、図６のステップＳ１４で選択された受光チャンネルの脈波を算出する（ステップＳ２３）。ステップＳ２３は、図６のステップＳ１５で開始された脈波の算出処理に含まれてもよい。

続いて制御部１６０は、ステップＳ２３で算出された脈波の波高が脈波解析閾値以上であるか判定する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において、図６のステップＳ１７と同様に、制御部１６０は、受光チャンネルの出力が第１出力条件を満たすか判定するともいえる。

波高が脈波解析閾値以上でない場合（ステップＳ２４：ＮＯ）、発光チャンネルからの照射光の光量が不足している。制御部１６０は、図７のフローチャートの処理を終了して図６のステップＳ１８に戻る。

波高が脈波解析閾値以上である場合（ステップＳ２４：ＹＥＳ）、制御部１６０は、波高が消灯判定閾値以上であるか判定する（ステップＳ２５）。消灯判定閾値は、発光チャンネルの消灯を制御するために用いられるパラメータである。制御部１６０は、波高が消灯判定閾値以上である場合、ステップＳ２２で消灯させた発光チャンネルをそのまま消灯させる。制御部１６０は、波高が消灯判定閾値未満である場合、ステップＳ２２で消灯させた発光チャンネルを再点灯させる。消灯判定閾値は、発光チャンネルが全て点灯している状態における波高（以下、全点灯波高ともいう）に所定の係数（α）を乗じて算出される。所定の係数（α）は、０＜α≦１の範囲で適宜定められる。消灯判定閾値は、脈波解析閾値よりも大きく設定される。このようにすることで、波高が脈波解析閾値未満とならないように、発光チャンネルが順次消灯され、できるだけ切れ目なく脈波の特徴点が抽出されるようになる。

波高が消灯判定閾値以上である場合（ステップＳ２５：ＹＥＳ）、制御部１６０は、ステップＳ２７に進む。

波高が消灯判定閾値以上でない場合（ステップＳ２５：ＮＯ）、制御部１６０は、ステップＳ２２で消灯された発光チャンネルを再点灯させる（ステップＳ２６）。

続いて制御部１６０は、ステップＳ２１で選択されていない発光チャンネル（未選択の発光チャンネル）があるか判定する（ステップＳ２７）。

未選択の発光チャンネルがある場合（ステップＳ２７：ＹＥＳ）、制御部１６０は、ステップＳ２１に戻る。未選択の発光チャンネルがない場合（ステップＳ２７：ＮＯ）、制御部１６０は、図７のフローチャートの処理を終了して図６のステップＳ１７に戻る。

制御部１６０は、図６及び図７のフローチャートの手順に基づく測定方法を実行して、被検者の生体情報を取得することができる。制御部１６０は、本実施形態に係る測定方法を実行することにより、脈波の算出を途切れさせないようにしつつ、できるだけ多くの発光チャンネルを消灯することができる。このようにすることで、消費電力が削減されたり、発光素子の劣化が抑制されたりする。

ステップＳ２５において、制御部１６０は、脈波の波形が特徴点を抽出できるものであるかどうか判定してもよい。脈波の波高が消灯判定閾値以上となることと、脈波の波形が特徴点を抽出できるものであることとを合わせて、第３出力条件ともいう。制御部１６０は、ステップＳ２５において、脈波の波高又は波形が第３出力条件を満たすかどうか判定してもよい。
また、制御部１６０は、ステップＳ１４において、全発光チャンネルが点灯した状態で脈波の波高が所定閾値以上である受光チャンネルを選択してもよい。この場合、脈波の波高が所定閾値以上であるという条件を第２出力条件という。所定閾値は、例えば、脈波解析閾値を用いてもよい。制御部１６０は、第２出力条件を満たす受光チャンネルを２個以上選択してもよい。制御部１６０は、２個以上の受光チャンネルの出力それぞれから脈波を算出してもよい。制御部１６０は、２個以上の受光チャンネルの出力を加算したものから脈波を算出してもよい。

［装着位置ずれの報知］
第１〜第ｎ発光チャンネルが全て点灯されていても、第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波の全点灯波高がいずれも脈波解析閾値以上とならないことがある。このような状態は、被検者の動脈等の被検部に対して、センサ部１２０の発光チャンネル又は受光チャンネルの位置がずれている場合に引き起こされうる。被検者の動脈に対してセンサ部１２０の位置がずれている場合、測定装置１００の装着位置が調整される必要がある。以下、制御部１６０が測定装置１００の装着位置のずれを報知して、被検者に装着位置の調整を促す構成について説明する。

図８は、受光チャンネルの選択処理の手順の一例を示すフローチャートである。まず制御部１６０は、全発光チャンネルを点灯させる（ステップＳ３１）。続いて制御部１６０は、第１〜第ｍ受光チャンネルそれぞれの出力を取得する（ステップＳ３２）。続いて制御部１６０は、各受光チャンネルの脈波を算出する（ステップＳ３３）。制御部１６０は、受光チャンネル毎に出力を取得し（ステップＳ３２）、脈波を算出（ステップＳ３３）してもよい。制御部１６０は、所定の受光チャンネルの脈波を算出し、算出した脈波を記憶部１８０に記憶した後、次の受光チャンネルの出力を取得し脈波を算出してもよい。図８のステップＳ３１〜ステップＳ３３は、図６のステップＳ１１〜ステップＳ１３と同様の処理である。

続いて制御部１６０は、各受光チャンネルの脈波の波高のうち少なくとも１つの波高が脈波解析閾値以上であるか判定する（ステップＳ３４）。つまり制御部１６０は、全点灯波高が脈波解析閾値以上となる受光チャンネルがあるか判定する。

全点灯波高が脈波解析閾値以上となる受光チャンネルがない場合（ステップＳ３４：ＮＯ）、制御部１６０は、被検部に対する発光チャンネルの位置がずれている可能性がある旨を、報知部１３０から被検者に報知する（ステップＳ３５）。報知を受けた被検者は、測定装置１００の装着位置を調整する。その後、制御部１６０は、ステップＳ３２に戻る。

全点灯波高が脈波解析閾値以上となる受光チャンネルがある場合（ステップＳ３４：ＹＥＳ）、制御部１６０は、各受光チャンネルの脈波を比較する。制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で脈波の波高が最大である受光チャンネル（第２出力条件を満たす受光チャンネル）を選択する（ステップＳ３６）。ステップＳ３６は、図６のステップＳ１４と同様の処理である。以下、ステップＳ３７〜ステップＳ４０はそれぞれ、図６のステップＳ１５〜ステップＳ１８と同様の処理である。

制御部１６０は、図８のフローチャートの処理を実行することにより、被検者に対して測定装置１００の装着位置のずれに係る注意喚起を行うことができる。このようにすることで、被検者の生体情報を安定して取得できる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、被検者の生体情報を安定して取得することができる。本実施形態に係る測定装置１００によれば、点灯される発光チャンネルの数をできるだけ少なくして、消費電力を減らすことができる。本実施形態に係る測定装置１００によれば、発光チャンネルの点灯パターンの最適化処理の途中にも、被検者の生体情報を取得することができる。

（実施形態２）
実施形態２として、測定装置１００がセンサ部１２０を複数備える場合について説明する。複数のセンサ部１２０により１本の動脈の所定距離だけ離れた位置で脈波が取得される場合、所定距離間を脈波が伝播する時間、又は、脈波が伝播する速度が測定されうる。

図９は、実施形態２に係る測定装置１００の構成例を示す斜視図である。実施形態２に係る測定装置１００は、第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとを備える。第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂは、実施形態１に係るセンサ部１２０と同様の構成を有する。以下、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂのことをセンサ部１２０ともいう。第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとは、所定の間隔（ΔＤ）を開けて備えられている。

本実施形態に係る測定装置１００の機能ブロックは、図３に示される実施形態１に係る測定装置１００の機能ブロック図と比較して、センサ部１２０の数が２個となっている点で異なる。センサ部１２０以外の機能ブロックは、図３に示される機能ブロックと同様である。

図１０は、人間の右腕の動脈の概略図である。図１０には、本実施形態に係る測定装置１００が装着される様子が示される。第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂは、被検者の橈骨動脈８３の上に合わせるように配置される。制御部１６０は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂそれぞれから取得される受光チャンネルの出力に基づいて被検者の橈骨動脈８３の脈波を算出することができる。センサ部１２０は、橈骨動脈８３に限られず、尺骨動脈８２の上に合わせられてもよいし、被検者の他の動脈に合わせられてもよい。

［脈波伝播速度の測定］
測定装置１００が図１０のように被検者に装着される場合、制御部１６０は、橈骨動脈８３の脈波伝播速度（ＰＷＶ（Pulse Wave Velocity））を算出できる。つまり制御部１６０は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂそれぞれの受光チャンネルの出力から算出される脈波を用いて、手首短距離間における脈波伝播速度を測定することができる。

図１１は、制御部１６０が受光チャンネルの出力に基づき算出した脈波の一例である。図１１（Ａ）は、橈骨動脈８３上の第１被検部に接触する第１センサ部１２０ａの受光チャンネルの出力から算出された脈波Ａを示す。図１１（Ｂ）は、橈骨動脈８３上の第２被検部に接触する第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルの出力から算出された脈波Ｂを示す。図１１の横軸及び縦軸はそれぞれ、時刻及び脈波の大きさ（パワー）を示す。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）は、時刻で同期されている。図１１（Ａ）には、脈波Ａがピーク値となる時刻が一点鎖線で示されている。図１１（Ｂ）には、脈波Ｂがピーク値となる時刻が一点鎖線で示されている。図１１（Ｂ）には、さらに脈波Ａがピーク値となる時刻も一点鎖線で示されている。図１１（Ｂ）に示されている２本の一点鎖線それぞれに対応する時刻の差は、脈波が第１被検部から第２被検部まで伝播する時間である。脈波が第１被検部から第２被検部まで伝播する時間は、脈波伝播時間（ＰＴＴ（Pulse Transit Time））ともいう。図１１の例において、脈波伝播時間はΔＴ（秒）である。

制御部１６０は、図１１に示されるように脈波がピーク値となる時刻の差から脈波伝播時間を算出してもよいが、これに限られない。制御部１６０は、脈波Ａ及び脈波Ｂそれぞれの特徴点を抽出して、同じ特徴点（例えば変曲点等）が出現する時刻の差を算出してもよい。

第１センサ部１２０ａと第２センサ部１２０ｂとが配設される間隔は、図９に示されるようにΔＤ（ｍ）である。つまり、第１被検部から第２被検部までの距離はΔＤ（ｍ）である。この場合、橈骨動脈８３における脈波伝播速度（ＰＷＶ（ｍ／秒））は以下の式（１）で算出される。
（ＰＷＶ）＝ΔＤ／ΔＴ （１）

以上、橈骨動脈８３における脈波伝播速度について説明してきたが、尺骨動脈８２又はその他の動脈における脈波伝播速度についても同様に算出される。また、制御部１６０は、脈波がボトム値となる時刻を基準に脈波伝播時間を算出してもよい。また、制御部１６０は、脈波がピーク値に向けて立ち上がる際の変曲点の時刻を基準に脈波伝播時間を算出してもよい。

［センサ部のチャンネル選択］
実施形態１の図６のステップＳ１４において、制御部１６０は、第２出力条件を満たす受光チャンネルとして、脈波の波高が最大である受光チャンネルを選択した。実施形態２において、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂそれぞれにおいて受光チャンネルが選択される場合、第２出力条件として、他の条件が採用されうる。

＜条件例１：波高最大＞
制御部１６０は、図６のステップＳ１４と同様に、第２出力条件を満たす受光チャンネルとして、脈波の波高が最大となる受光チャンネルを選択してよい。

図１２は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂの各受光チャンネルの脈波の一例である。図１２に示される第１センサ部１２０ａの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波の中では、第ｐ受光チャンネルの脈波の波高が最大である。制御部１６０は、第１センサ部１２０ａの受光チャンネルとして、第ｐ受光チャンネルを選択してもよい。

図１２に示される第２センサ部１２０ｂの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波の中では、第ｑ受光チャンネルの脈波の波高が最大である。この場合、制御部１６０は、第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルとして、第ｑ受光チャンネルを選択してもよい。

＜条件例２：波高差最小＞
制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で、第１センサ部１２０ａの受光チャンネルの脈波の波高と、第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルの脈波の波高との差ができるだけ小さくなる受光チャンネルを選択してよい。この場合、第２出力条件は、第１センサ部１２０ａの受光チャンネルの脈波の波高と、第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルの脈波の波高との差が所定値未満であることとなる。

図１３は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂの各受光チャンネルの脈波の一例である。図１３に示される第１センサ部１２０ａの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波の中で、第ｐ受光チャンネルの脈波の波高は最大ではない。図１３に示される第２センサ部１２０ｂの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波と比較すると、第１センサ部１２０ａの第ｐ受光チャンネルの脈波の波高と、第２センサ部１２０ｂの第ｑ受光チャンネルの脈波の波高との差が最も小さくなる。この場合、制御部１６０は、第１センサ部１２０ａの受光チャンネルとして、第ｐ受光チャンネルを選択し、第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルとして、第ｑ受光チャンネルを選択してもよい。

このように波高差が小さい組み合わせで受光チャンネルを選択することにより、脈波伝播時間を算出する精度の低下を防げる。

＜条件例３：波形相関係数最大＞
制御部１６０は、全発光チャンネルが点灯した状態で、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂそれぞれの受光チャンネルの脈波の波形の相関係数ができるだけ大きくなる受光チャンネルを選択してよい。この場合、第２出力条件は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂそれぞれの受光チャンネルの脈波の波形の相関係数が所定値以上であることとなる。

図１４は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂの各受光チャンネルの脈波の一例である。図１４に示される第１センサ部１２０ａの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波の中で、第ｐ受光チャンネルの脈波の波高は最大ではない。しかし図１３に示される第２センサ部１２０ｂの第１〜第ｍ受光チャンネルの脈波と比較すると、第１センサ部１２０ａの第ｐ受光チャンネルの脈波の波形と、第２センサ部１２０ｂの第ｑ受光チャンネルの脈波の波形との間の相関係数が最も大きくなる。この場合、制御部１６０は、第１センサ部１２０ａの受光チャンネルとして、第ｐ受光チャンネルを選択し、第２センサ部１２０ｂの受光チャンネルとして、第ｑ受光チャンネルを選択してもよい。

脈波の波形の相関係数は、波形の特徴点に基づいて算出されてもよい。例えば、脈波の波形のピーク値の間隔が重視されてもよいし、脈波の変曲点の形状が重視されてもよい。

このように波形の相関係数が大きい組み合わせで受光チャンネルを選択することにより、脈波伝播時間を算出する基準となる特徴点の抽出が容易になる。

＜条件例４：組み合わせ＞
受光チャンネルは、上述の条件例１〜３を組み合わせた条件を用いて選択されてもよい。例えば、全発光チャンネルが点灯した状態で、波高が所定値以上（条件例１）、波高差が所定値未満（条件例２）、且つ、相関係数が所定値以上（条件例３）という条件を満たすように、受光チャンネルが選択されてもよい。

このように種類の異なる条件を組み合わせて受光チャンネルを選択することにより、脈波伝播時間を算出する精度の低下を防げる。

制御部１６０は、条件例４を満たす組み合わせが複数存在する場合、これらの組み合わせを全て選択してもよい。この場合制御部１６０は、取得される脈波の波形の加算平均をとってもよい。このようにすることで、Ｓ／Ｎ比の向上を図ることができる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る測定装置１００によれば、被検者の脈波伝播時間又は脈波伝播速度を安定して取得することができる。本実施形態に係る測定装置１００によれば、条件例１〜４等を用いることにより、脈波伝播時間を算出する精度が低下しないように受光チャンネルが選択されうる。

（他の実施形態）
実施形態１又は２において、センサ部１２０が備える発光部１２１の個数（ｎ）及び受光部１２３の個数（ｍ）は、種々の数とされうる。図１５は、発光部１２１と受光部１２３との配置例である。図１５（Ａ）は、ｎ＝ｍの場合である。ｎ＝ｍの場合、発光チャンネルと受光チャンネルとが容易に対応づけられる。図１５（Ｂ）は、ｎ＜ｍの場合である。ｎ＜ｍの場合、発光チャンネルの点灯パターンの数が減ることにより、点灯パターンの調整にかかる時間が短縮される。図１５（Ｃ）は、ｎ＞ｍの場合である。ｎ＞ｍの場合、ＰＤ又はＰＴ等の受光面積を大きくして、受光チャンネルの出力を大きくできる。ｎ＞ｍの場合、受光チャンネルから出力される信号を処理する回路が削減されうる。図１５（Ｄ）は、ｎ＞ｍ且つｍ＝１の場合である。ｍ＝１の場合、受光チャンネルの選択処理が不要となり、受光チャンネルの出力が略一定となる。

実施形態１又は２においては、受光チャンネルは１個選択されて、選択された受光チャンネルからの出力に基づいて脈波が算出される。受光チャンネルは２個以上選択されてもよい。制御部１６０は、２個以上の受光チャンネルの出力それぞれから脈波を算出してもよい。制御部１６０は、２個以上の受光チャンネルの出力を加算したものから脈波を算出してもよい。ＰＤ又はＰＴ等は、受光面積が大きいほど、受光量に応じて出力するまでの応答速度が低下することがある。このように受光面積を変えずに受光チャンネルの数を増やすことにより、ＰＤ又はＰＴ等の応答速度を維持したまま、実質的に受光面積を大きくすることができる。

実施形態１又は２においては、発光チャンネルの点灯パターンが調整される。制御部１６０は、発光チャンネルの点灯と消灯とを制御するだけでなく、点灯時の光量を制御してもよい。制御部１６０は、脈波の波高ができるだけ大きくなるように発光チャンネルの光量を制御してもよい。制御部１６０は、脈波のボトム値ができるだけ小さくなるように発光チャンネルの光量を制御してもよい。制御部１６０は、脈波の波形の特徴点ができるだけ抽出しやすくなるように発光チャンネルの光量を制御してもよい。

実施形態２においては、測定装置１００は、第１センサ部１２０ａ及び第２センサ部１２０ｂの２つのセンサ部１２０を備える。しかしながら、センサ部１２０は２個に限定されず、２個以上の任意の数とされうる。この場合は、センサ部１２０の数に応じて、センサ保持部１１０の形状が適宜変更されることが望ましい。

実施形態１又は２においては、制御部１６０は、受光部１２３の出力から被検者の脈波を算出する。制御部１６０は、受光部１２３の出力から被検者の生体情報として、血流量、血中グルコース、血中ヘモグロビン量、又は動脈硬化度等を算出してもよい。

実施形態１又は２においては、測定装置１００は、被検者の手首に巻きつけた状態で使用される。測定装置１００の使用態様はこれに限られない。測定装置１００は、被検者の被検部の位置に応じて、例えば、足首等の手首以外の生体に装着された状態で使用されるものであってもよい。

実施形態１又は２において、測定装置１００は、例えば、取得された脈波から血圧を測定するものであってもよい。測定装置１００は、例えば、取得された脈波から脈拍を測定するものであってもよい。

１００ 測定装置
１１０ センサ保持部
１１３ 開口部
１２０ センサ部
１２０ａ 第１センサ部
１２０ｂ 第２センサ部
１２１ 発光部
１２１−１〜ｎ 第１〜第ｎ発光チャンネル
１２３ 受光部
１２３−１〜ｍ 第１〜第ｍ受光チャンネル
１３０ 報知部
１４０ 装着部
１６０ 制御部
１７０ 電源部
１８０ 記憶部
１９０ 通信部
８１ 上腕動脈
８２ 尺骨動脈
８３ 橈骨動脈
８４ 掌弓動脈

Claims (9)

1. 被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、
   前記被検部からの散乱光を受光する受光部と、
   前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御し、
   前記制御部は、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する、測定装置。
2. 前記受光部を複数備え、
   前記制御部は、
   前記複数の発光部を全て点灯させた状態で第２出力条件を満たす受光部を選択し、
   選択された受光部の出力が前記第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の一部を消灯する請求項１に記載の測定装置。
3. 前記制御部は、前記生体情報として前記被検者の脈波を取得する、請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記制御部は、前記脈波の波高又は波形が第３出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御する、請求項３に記載の測定装置。
5. 前記制御部は、前記複数の発光部の一部を消灯させた状態で前記受光部の出力が前記第１出力条件を満たさなくなった場合、前記複数の発光部を全て点灯させる、請求項１乃至４いずれか一項に記載の測定装置。
6. 報知部をさらに備え、
   前記制御部は、前記複数の発光部を全て点灯させた状態で前記受光部の出力が前記第１出力条件を満たさない場合、前記被検部に対する前記発光部の位置のずれを、前記報知部から前記被検者に報知する、請求項１乃至５いずれか一項に記載の測定装置。
7. 被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、前記被検部からの散乱光を受光する受光部とをそれぞれ有する複数のセンサ部と、
   前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部と
   を備え、
   前記制御部は、
   前記複数のセンサ部それぞれにおいて、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御し、
   前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯し、
   前記複数のセンサ部それぞれの前記受光部の出力から前記被検者の生体情報として前記被検者の脈波を算出し、
   前記脈波に基づいて、前記被検者の脈波伝播速度を算出する、測定装置。
8. 被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、
   前記被検部からの散乱光を受光する受光部と、
   前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部と
   を備える測定装置の測定方法であって、
   前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップを含み、
   前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップにおいて、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する、測定方法。
9. 被検者の被検部に測定光を照射する複数の発光部と、前記被検部からの散乱光を受光する受光部とをそれぞれ有する複数のセンサ部と、
   前記発光部を制御して前記受光部から前記被検者の生体情報を取得する制御部と
   を備える測定装置の測定方法であって、
   前記複数のセンサ部それぞれにおいて、前記受光部の出力が第１出力条件を満たすように、前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップと、
   前記複数のセンサ部それぞれの前記受光部の出力から前記被検者の生体情報として前記被検者の脈波を算出するステップと、
   前記脈波に基づいて、前記被検者の脈波伝播速度を算出するステップと
   を含み、
   前記複数の発光部の点灯と消灯とを制御するステップにおいて、前記複数の発光部のうち前記受光部から遠くに配置されている発光部から順に消灯する、測定方法。

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