JP6988061B2 - 生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラム - Google Patents

生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラム Download PDF

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Description

本発明は、生体情報測定装置、及び生体情報測定プログラムに関する。
特許文献１には、被検部位を接触部に接触させて生体情報を測定する測定装置であって、前記被検部位から生体測定出力を取得する測定部と、前記接触部における前記被検部位の接触圧力を検出する圧力検出部と、前記生体測定出力に基づいて前記生体情報を測定すると共に、入力された音声情報に基づく処理を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記生体情報の測定を開始する旨の音声情報が入力された際、前記圧力検出部が検出する前記接触部における前記被検部位の接触圧力が予め定めた条件を満たしている場合は前記測定を開始するように制御し、当該被検部位の接触圧力が予め定めた条件を満たしていない場合は前記接触部における前記被検部位の接触圧力についての音声情報を出力するように制御する測定装置が開示されている。
特開２０１６−７５０４号公報
測定したい被検部位、例えば指先を測定装置の指定された測定位置に置いて自分自身の生体情報を測定する場合、測定する被検部位によっては測定装置の操作が困難になることがある。
本発明は、生体の被検部位を規定の位置に配置してから特定の操作を行って生体情報の測定を開始する場合と比較して、生体情報の測定開始時における測定装置の操作性を向上させることを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項１記載の生体情報測定装置は、複数の発光体を用いて光を照射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の周波数分布を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した周波数分布に、光が生体を照射した際に得られる特徴が含まれる場合、自装置の動作状態を待機状態から前記生体における生体情報の測定を行う測定状態に切り替えるように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布に対して複数設定した予め定めた周波数の各々における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値より大きい場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御し、かつ、前記測定状態で発光させる前記発光体の数を、前記待機状態において発光させている前記発光体の数より多くすることで、前記測定状態での前記発光手段から照射される光の光量が前記待機状態において前記発光手段から照射される光の光量より大きくなるように前記発光手段を制御する。
請求項２記載の発明は、前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布の予め定めた周波数における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値を複数回連続して越えた場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する。
請求項３記載の発明は、前記制御手段は、前記発光手段から光を照射していない期間において、前記受光手段で受光した光の受光量が予め定めた受光量以下となり、且つ、前記発光手段から光を照射している期間おいて、前記検出手段で検出した周波数分布に前記特徴が含まれる場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する。
請求項４記載の発明は、前記検出手段は、前記発光手段から照射され、前記生体の血管を透過した光、又は前記生体の血管で反射した光に含まれる周波数領域の周波数分布を検出する。
請求項５記載の発明は、第１の光量で光を照射する少なくとも１つの第１の発光手段と、前記第１の光量よりも大きい第２の光量で光を照射する少なくとも１つの第２の発光手段と、前記第１の発光手段及び前記第２の発光手段から照射される光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の周波数分布における周波数成分の大きさを検出する検出手段と、前記第１の発光手段が光を照射した際に前記受光手段で得られる前記周波数成分の大きさが、光を生体に照射した際に得られる大きさである場合、前記第１の発光手段からの光の照射を停止し、前記第１の発光手段に代わって前記第２の発光手段が光を照射するように前記発光手段を制御する制御手段と、を備える。
請求項６記載の発明は、光を照射する発光手段と、光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の周波数分布を検出する検出手段と、前記検出手段で検出した周波数分布に、光が生体を照射した際に得られる特徴が含まれる場合、自装置の動作状態を待機状態から前記生体における生体情報の測定を行う測定状態に切り替えるように制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布に対して予め定めた周波数を複数設定し、複数の前記予め定めた周波数の各々における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値より大きい場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する。
請求項７記載の生体情報測定プログラムは、コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の検出手段及び制御手段として機能させる。
請求項１、及び請求項５〜７記載の発明によれば、生体の被検部位を規定の位置に配置してから特定の操作を行って生体情報の測定を開始する場合と比較して、生体情報の測定開始時における測定装置の操作性を向上させることができる。
請求項２記載の発明によれば、周波数成分の大きさと閾値とを１回だけ比較する場合と比較して、生体を精度よく検出することができる。
請求項３記載の発明によれば、生体が配置される前に発光手段を発光させておく必要がない。
請求項４記載の発明によれば、脈拍の有無に基づき生体を検出する場合と比較して、短時間で生体を検出することができる。
第１実施形態に係る生体情報測定装置の構成例を示す図である。 発光素子及び受光素子の配置例を示す図である。 生体からの反射光に対する受光強度の変化の一例を示す図である。 血管にレーザ光を照射した場合に生じるドップラーシフトの説明に供する模式図である。 血管にレーザ光を照射した場合に生じるスペックルの説明に供する模式図である。 生体で反射した光のスペクトル分布の一例を示す図である。 血流量の変化の一例を示すグラフである。 第１実施形態に係る生体情報測定装置の電気系統の要部構成例を示す図である。 第１実施形態に係る生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 生体を透過又は反射した光のスペクトル分布と、外光のスペクトル分布の特徴に関して説明する図である。 待機モード及び測定モードにおける、発光素子の発光パターンの一例を示す図である。 発光期間における発光素子の発光状態の一例を示す図である。 発光期間における発光素子の発光状態の一例を示す図である。 待機モード及び測定モードにおける、発光素子の発光パターンの一例を示す図である。 待機モード及び測定モードにおける、発光素子の発光パターンの一例を示す図である。 第１実施形態に係る生体情報測定処理の変形例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る生体情報測定処理の変形例を示すフローチャートである。 第１実施形態に係る生体情報測定処理の変形例での待機モード及び測定モードにおける、発光素子の発光パターンの一例を示す図である。 第２実施形態に係る生体情報測定装置の構成例を示す図である。 生体に吸収される光の吸光量の変化の一例を示すグラフである。 第２実施形態に係る生体情報測定装置の電気系統の要部構成例を示す図である。 第２実施形態に係る生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。 第２実施形態に係る生体情報測定処理での待機モード及び測定モードにおける、発光素子の発光パターンの一例を示す図である。 第３実施形態に係る生体情報測定装置の構成例を示す図である。 第３実施形態に係る生体情報測定装置の電気系統の要部構成例を示す図である。 第３実施形態に係る生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態例を詳細に説明する。なお、作用又は機能が同じ働きを担う構成要素には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明を省略する。
＜第１実施形態＞
まず、図１に、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の構成例を示す。図１に示すように、生体情報測定装置１０は、発光素子１Ａ、受光素子３、制御部１２、駆動回路１４、増幅回路１６、Ａ／Ｄ変換回路１８、検出部２０、及び測定部２２を含み、生体情報の一例である血流量を、手の指先、手首、耳たぶ等の部位において測定する。
発光素子１Ａは、位相が揃った可干渉性を有するコヒーレント光、具体的にはレーザ光を照射する素子である。図１には１つの発光素子１Ａしか示していないが、複数の発光素子１Ａを用いてもよい。なお、発光素子１Ａは面発光レーザ素子であっても、端面発光レーザ素子であってもよい。以降、「レーザ光」を単に「光」と表示する場合があり、特にレーザ光であることを強調したい場合に「レーザ光」と表記する。
駆動回路１４は、後ほど説明する制御部１２の指示に従って、例えば発光素子１Ａを駆動する駆動電力を供給し、発光素子１Ａが発光又は発光停止するように発光素子１Ａを駆動する。
受光素子３は、発光素子１Ａから照射された光、若しくは、太陽又は照明器具等から照射される生体情報測定装置１０周辺の外光を受光し、受光した光を光の強さに応じた物理量に変換する。ここでは一例として、受光素子３は受光した光の強さに応じた電圧を出力するものとして説明するが、受光素子３は受光した光の強さに応じた電流を出力したり、抵抗値を変化させたりしてもよい。
増幅回路１６は、受光素子３で受光した光の強さに応じた電圧を、Ａ／Ｄ変換回路１８の入力電圧範囲として規定される電圧レベルまで増幅する。
Ａ／Ｄ変換回路１８は、増幅回路１６で増幅された電圧を入力として、当該電圧の大きさで表される、受光素子３で受光した光の強さを数値化して検出部２０に出力する。
検出部２０は、Ａ／Ｄ変換回路１８で数値化された光の強さの時間変化に対して、予め定められた処理時間（サンプリング時間）ごとに高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:ＦＦＴ)を行い、周波数ω毎の周波数分布（スペクトル分布）を検出する。ここで、サンプリング時間は、例えば、数ｍｓ〜数百ｍｓ程度で、一例として、２０ｍｓが設定されている。
制御部１２は、ユーザからの各種指示を受け付けると共に、検出部２０で検出されたスペクトル分布から、受光素子３で生体の血管を透過した光、又は生体の血管で反射した光を受光したか否かを判定する。受光素子３で生体の血管を透過した光、又は生体の血管で反射した光を受光したと判定した場合には、制御部１２は、生体情報測定装置１０の動作状態を待機モード（待機状態）から測定モード（測定状態）に移行させる。一例として、制御部１２は、検出部２０で検出されたスペクトル分布に基づいて血流量の測定を開始するように駆動回路１４及び測定部２２を制御し、生体情報測定装置１０を生体情報の測定状態、すなわち測定モードに移行させる。
一方、制御部１２は、生体情報測定装置１０が既に測定モードになっている状態で、ユーザから測定終了指示を受け付けた場合、駆動回路１４及び測定部２２を制御して血流量の測定を停止させる。
また、制御部１２は、生体情報測定装置１０が既に測定モードになっている場合に、受光素子３で生体の血管を透過した光、又は生体の血管で反射した光を受光しなくなったと判定した際にも、ユーザから測定終了指示を受け付けることなく駆動回路１４及び測定部２２を制御して血流量の測定を停止する。
測定部２２は、制御部１２の指示に従い、検出部２０で検出されたスペクトル分布に基づいて血流量を測定する。
なお、「待機モード」とは、測定モードに移行する前段階のモード又は測定モード終了後の後段階のモードであり、測定モードと比較し、発光素子１Ａから照射される光量が低下した状態や生体情報測定装置１０の一部の機能が動作していない状態等をいう。また、待機モードには、測定モードに移行するために生体情報を検知する準備的測定状態も含まれる。一方、「測定モード」とは、生体情報の測定を行うモードであり、ユーザに結果を通知するための測定を行うモードである。測定モードには、測定モードに移行するための準備的な測定状態は含まれない。
次に、生体情報測定装置１０での血流量の測定原理について説明する。生体情報測定装置１０は、生体の血管を透過した光、又は生体の血管で反射した光を利用して生体情報の測定を行う。血管を透過した光を利用して生体情報を測定する場合は、発光素子１Ａと受光素子３とを指先等の生体を挟んで対向させて配置させる。一方、血管で反射した光を利用して測定する場合は、発光素子１Ａと受光素子３を生体の面に沿って並べて配置する。生体の血管を透過した光、又は生体の血管で反射した光の何れを用いても同じ原理で血管を流れる血液の血流量を測定することができる。したがって、以降では一例として、生体の血管で反射した光を用いて血流量を測定する場合について説明する。
図２は、生体情報測定装置１０における発光素子１Ａ及び受光素子３の配置例を示す図である。生体の血管で反射した光（反射光）を用いて血流量を測定する場合、発光素子１Ａ及び受光素子３は、生体８の面に沿って並べて配置される。この場合、受光素子３は、生体８の血管６で反射された発光素子１Ａの光を受光する。
図３は、受光素子３で受光した発光素子１Ａの反射光の強さを示すグラフ８０の一例である。なお、図３のグラフ８０の横軸は時間の経過を表し、縦軸は受光素子３の出力、すなわち受光素子３で受光した光の強さ（受光強度）を表している。
図３に示すように、受光素子３の受光強度は時間の経過に伴って変化するが、これは血管６を含む生体８への光の照射に対して現われる３つの光学現象の影響を受けるためであると考えられる。
１つ目の光学現象として、脈動によって、測定している血管６内に存在する血液量が変化することによる光の吸収の変化が考えられる。血液には、例えば赤血球等の血球細胞が含まれ、毛細血管等の血管６内を移動するため、血液量が変化することによって血管内を移動する血球細胞の数も変化し、受光素子３での受光強度に影響を与えることがある。
２つ目の光学現象として、ドップラーシフトによる影響が考えられる。
図４に示すように、例えばレーザ光のような周波数ω0のコヒーレント光４０を発光素子１Ａから血管６を含む領域に照射した場合、血管６を移動する血球細胞で散乱した散乱光４２は、血球細胞の移動速度により決まる差周波Δω0を有するドップラーシフトを生じることになる。一方、血球細胞等の移動体を含まない皮膚等の組織（静止組織）で散乱した散乱光４２の周波数は、照射したレーザ光の周波数と同じ周波数ω0を維持する。したがって、血管６で散乱したレーザ光の周波数ω0＋Δω0と、静止組織で散乱したレーザ光の周波数ω0とが互いに干渉し、差周波Δω0を有するビート信号が受光素子３で観測され、受光素子３の受光強度が時間の経過に伴って変化する。なお、受光素子３で観測されるビート信号の差周波Δω0は血球細胞の移動速度に依存するが、約数十ｋＨｚを上限とした範囲に含まれる。
また、３つ目の光学現象として、スペックルによる影響が考えられる。
図５に示すように、レーザ光のようなコヒーレント光４０を、発光素子１Ａから血管６を矢印４４の方向に移動する赤血球等の血球細胞７に照射した場合、血球細胞７にぶつかったレーザ光は様々な方向に散乱する。散乱光は位相が異なるためにランダムに干渉し合う。これによりランダムな斑点模様の光強度分布を生じる。このようにして形成される光強度の分布パターンは「スペックルパターン」と呼ばれる。
そして、既に説明したように、血球細胞７は血管を移動するため、血球細胞７における光の散乱状態が変化し、スペックルパターンが時間の経過と共に変動する。したがって、受光素子３の受光強度が時間の経過に伴って変化する。
このように、時間経過に伴って変動する受光素子３の受光強度が得られた場合、予め定めた単位時間Ｔ0の範囲に含まれるデータを切り出し、当該データに対して、例えばＦＦＴ処理を実行することで、周波数ω毎のスペクトル分布が得られる。図６に、血管６で反射した単位時間Ｔ0における周波数ω毎のスペクトル分布８２の一例を示す。なお、図６のスペクトル分布８２の横軸は周波数ωを表し、縦軸は各周波数ωに対する周波数成分の大きさ、すなわちスペクトル強度を表す。血管６で反射した光のスペクトル分布８２は０Ｈｚ〜約数十ｋＨｚ、具体的には、０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの範囲に亘って現われる。
ここで、血液量はスペクトル分布８２と、周波数座標軸と、スペクトル強度座標軸とで囲まれた斜線領域８４で表される面積を全光量で規格化した値に比例する。また、生体情報の一例である血管６を流れる血液の速度（血流速度）は、スペクトル分布８２の周波数平均値に比例するため、周波数ωと周波数ωにおけるスペクトル強度の積を周波数ωについて積分した値を斜線領域８４の面積で除算した値に比例する。
一方、血流量は、血液量と血流速度の積で表わされるため、測定した血液量及び血流速度から算出することができる。
図７は、このようにして測定した単位時間Ｔ0あたりの血流量の変化を示すグラフ８６の一例である。なお、図７のグラフ８６の横軸は時間を表し、縦軸は血流量を表す。
図７に示すように、血流量は時間と共に変動するが、その変動の傾向は２つの種類に分類される。例えば図７の区間Ｔ１における血流量の変動幅８８に比べて、区間Ｔ２における血流量の変動幅９０の方が大きい。これは、区間Ｔ１における血流量の変化が主に脈の動きに伴う血流量の変化であるのに対して、区間Ｔ２における血流量の変化は、例えばうっ血等の原因に伴う血流量の変化を示しているためであると考えられる。
次に、図８を参照して、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の電気系統の要部構成について説明する。以降では、本発明に係る生体情報測定装置１０を、例えばスマートフォン等の携帯端末に組み込む場合を想定して説明する。しかし、これは一例であり、生体情報測定装置１０を携帯端末以外の他の装置に組み込んでもよいし、また、単独の装置として構成してもよいことは言うまでもない。
図８に示すように、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０は、受光素子３で受光した光のスペクトル分布を検出する検出手段、血流量を測定する測定手段、並びに、発光素子１Ａを駆動する駆動回路１４、検出手段、及び測定手段を制御する制御手段の一例としてのＣＰＵ(Central Processing Unit)３０を備える。また、生体情報測定装置１０は、各種プログラムや各種パラメータ等が予め記憶されたＲＯＭ(Read Only Memory)３１、及びＣＰＵ３０による各種プログラムの実行時のワークエリア等として用いられるＲＡＭ(Random Access Memory)３２を備える。
ＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、及びＲＡＭ３２は、生体情報測定装置１０の内部バス３８で互いに接続され、更に、内部バス３８には、駆動回路１４、受光素子３、増幅回路１６、Ａ／Ｄ変換回路１８、振動素子３３、表示装置３４、入力装置３５、スピーカー３６、及び通信装置３７が各々接続される。また、駆動回路１４には発光素子１Ａが接続される。
このうち振動素子３３は、例えば血流量の測定開始や測定終了の通知といった、生体情報の測定に関する情報を振動でユーザに通知する素子であり、例えば振動モータ等が用いられる。スマートフォンに生体情報測定装置１０を組み込む場合、生体情報測定装置１０は、スマートフォンのバイブレータを振動素子３３として共用することができる。
表示装置３４は、例えば血流量の測定開始や測定終了の通知、或いは測定した血流量といった、生体情報の測定に関する情報を視覚的にユーザに通知する装置であり、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬ等が用いられる。スマートフォンに生体情報測定装置１０を組み込む場合、生体情報測定装置１０は、スマートフォンの表示パネルを表示装置３４として共用することができる。また、表示装置３４を、ＬＥＤ等の発光素子で構成し、点灯させるＬＥＤの数、形状、色等を変えることでユーザに通知するようにしてもよい。
入力装置３５は、ユーザから生体情報測定装置１０への指示を受け付ける装置であり、例えばボタン及びタッチパネル等が用いられる。また、ユーザからの音声による指示を電気信号に変換するマイクも入力装置３５の一例である。スマートフォンに生体情報測定装置１０を組み込む場合、生体情報測定装置１０は、スマートフォンの表示パネルに組み込まれたタッチパネル、ボタン、及びマイク等を入力装置３５として共用することができる。
スピーカー３６は、例えば血流量の測定開始や測定終了の通知、或いは測定した血流量といった、生体情報の測定に関する情報を音声でユーザに通知する装置であり、例えばヘッドフォンやイヤホン等のスピーカー３６を組み込んだ音響装置もスピーカー３６の一例である。スマートフォンに生体情報測定装置１０を組み込む場合、生体情報測定装置１０は、例えばスマートフォンに内蔵されたスピーカー３６を共用することができる。
通信装置３７は、インターネット等のネットワークに接続された他の装置とデータを送受信するための通信プロトコルを備えた装置であり、例えば測定した血流量を他の装置に送信したり、他の装置から生体情報測定装置１０のプログラムを受信したりする。スマートフォンに生体情報測定装置１０を組み込む場合、生体情報測定装置１０は、例えばスマートフォンに内蔵された通信装置３７を共用することができる。なお、通信装置３７は有線でネットワークに接続する形態、又は無線でネットワークに接続する形態の何れであってもよい。
なお、ＣＰＵ３０には、指定した時点からの経過時間を計測するタイマが内蔵されている。
次に、生体情報測定装置１０の作用について説明する。図９は、生体情報測定装置１０が内蔵されたスマートフォンの電源がオンされた場合に、ＣＰＵ３０によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
生体情報測定処理を規定するプログラム（生体情報測定プログラム）は、例えばＲＯＭ３１に予めインストールされている。なお、生体情報測定プログラムの開始時点において、発光素子１Ａは光を照射していない発光停止状態になっている。
まず、ステップＳ１０において、ＣＰＵ３０は、ユーザから血流量の測定開始指示を受け付けたか否かを判定する。血流量の測定開始指示は、例えばユーザが、タッチパネルが重ね合わされた表示装置３４に表示される、血流量を開始するためのボタン（測定開始ボタン）を押下することによってＣＰＵ３０に通知される。なお、血流量の測定開始指示はこれに限らず、ユーザによる血流量測定用のソフトウエアの起動指示を測定開始指示とよい。また、例えばユーザが音声で指示するようにしてもよい。
ユーザからの測定開始指示がない場合はステップＳ１０の処理を繰り返し実行して、測定開始指示を待つ。一方、測定開始指示を受け付けた場合にはステップＳ２０に移行する。
ステップＳ２０において、ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ３０に内蔵されるタイマを起動する。
ステップＳ３０において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａが光量Ｑ1で発光するように駆動回路１４を制御する。ここで、「光量」とは、発光素子１Ａのような光源が空間へ放射する光の強さ（光束）の時間積によって表される物理量であり、単位は[lm・s]となる。したがって、予め定めた光の強さで発光素子１Ａを発光させる場合であっても、発光期間が長くなるほど、発光素子１Ａの光量は大きくなる。
なお、光量Ｑ1は、この後に説明するステップＳ４０で、生体８を検出するために必要なスペクトル分布８２が検出できる程度の光量に設定される。具体的な光量Ｑ1の値は、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により決定される。
ステップＳ４０において、ＣＰＵ３０は、Ａ／Ｄ変換回路１８で数値化された光の強さの時間変化に対してＦＦＴ処理を行い、複数の周波数ωに対応するスペクトル強度をスペクトル分布８２として検出する。そして、ＣＰＵ３０は、予め定めた周波数（基準周波数）におけるスペクトル強度が、発光素子１Ａの光が生体８に照射された際に得られる値として予め設定した閾値より大きいか否かを判定する。なお、複数の周波数ωに対応するスペクトル強度を検出せずに、１つの基準周波数におけるスペクトル強度のみを検出してもよい。
基準周波数におけるスペクトル強度が閾値以下の場合、すなわち、発光素子１Ａの発光面と対向する位置（測定位置）で生体８を検出できない場合には、ステップＳ５０に移行する。一方、基準周波数におけるスペクトル強度が閾値より大きい場合、すなわち、測定位置で生体８を検出した場合には、ステップＳ６０に移行する。
ここで、図１０を参照して、生体８の検出に用いるスペクトル強度の閾値について説明する。既に説明したように、生体８で反射した発光素子１Ａの光のスペクトル分布８２は０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚに亘って現われるが、生体８で反射した発光素子１Ａの光の場合、０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの範囲における各周波数に対して、スペクトル強度がこれ以下には低下しないという最低スペクトル強度が存在する。
したがって、特定の周波数ω1を基準周波数として設定すると共に、基準周波数ω1における最低スペクトル強度を閾値Ｈ1に設定することで、基準周波数ω1におけるスペクトル強度が閾値Ｈ1より大きければ、測定位置に生体８が置かれていると判定することができる。
なお、基準周波数ω1は、０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの範囲であれば何れの周波数に設定してもよい。
しかし、照明器具等の外光が受光素子３で受光される場合、外光のスペクトル分布８３を考慮して基準周波数ω1を設定することが好ましい。基準周波数ω1を外光におけるスペクトル強度が強い周波数帯域に設定した場合、閾値Ｈ1と外光の強度との関係によっては、生体８が存在しないにもかかわらず、生体８が置かれていると誤判定しうるためである。したがって、基準周波数ω1は、外光の影響を受けやすい周波数、具体的には白熱灯等が発する商用周波数の２倍の周波数である約１００Ｈｚ及び約１２０Ｈｚの周波数を避けるように設定することが好ましい。更に言えば、約１５０Ｈｚ〜約２０ｋＨｚの範囲に基準周波数ω1を設定することがより好ましい。
なお、基準周波数ω1における閾値Ｈ1は、ステップＳ３０で発光させた発光素子１Ａの光の強さによっても変化するため、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により決定され、例えばＲＯＭ３１に予め記憶される。
ステップＳ４０では、予め設定した基準周波数ω1のスペクトル強度が閾値Ｈ1より大きい場合に生体８を検出したと判断するが、生体８の検出方法はこれに限られない。
例えば、図６に示したスペクトル分布８２と、周波数座標軸と、スペクトル強度座標軸とで囲まれた斜線領域８４の面積が予め定めた大きさ以上である場合に、生体８を検出したと判断してもよいし、周波数が異なる複数の基準周波数を設定し、各々の基準周波数のスペクトル強度が各々の基準周波数にそれぞれ設定した閾値より大きい場合に、生体８を検出したと判定してもよい。この際、各々の基準周波数に設定した閾値を同じ値に設定してもよい。
また、基準周波数におけるスペクトル強度を複数回測定し、スペクトル強度が閾値を複数回連続して越えた場合に生体８を検出したと判定してもよい。更には、周波数が異なる複数の基準周波数を設定し、各々の基準周波数のスペクトル強度の平均値が閾値より大きい場合に、生体８を検出したと判定してもよい。
生体情報測定装置１０が内蔵されたスマートフォン等の携帯端末の向きがユーザの動作等に伴い変動する場合、受光素子３が受光する光量が変動し、その変動に対応した特定の周波数におけるスペクトルが強く検知され、誤検知につながる場合がある。よって、複数の基準周波数におけるスペクトル強度を対応する各々の閾値と比較したり、スペクトル強度を複数回測定したりすることで、１つの基準周波数ω1を用いた１回の測定におけるスペクトル強度を閾値Ｈ1と比べる場合と比較して、生体８の検出精度が向上する。
ステップＳ４０の判定処理で生体８を検出できない場合の移行先であるステップＳ５０において、ＣＰＵ３０は、ステップＳ２０で起動したタイマの経過時間が時間Ｔa以上になったか否かを判定する。時間Ｔaは、ステップＳ４０における生体８の検出期間を規定する値であり、タイマの経過時間が時間Ｔa未満である場合にはステップＳ４０に移行し、生体８を検出したか否かを判定する処理を繰り返す。
一方、タイマの経過時間が時間Ｔa以上である場合にはステップＳ９０に移行して、生体８の検出を中止する。
このように時間Ｔaは、ステップＳ４０で生体８が検出されない場合に、いつまでもステップＳ４０を実行して処理が進まなくなる状況を避ける役割を有する。
また、ステップＳ４０の判定処理で生体８を検出した場合の移行先であるステップＳ６０において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａが光量Ｑ2で発光するように駆動回路１４を制御する。ここで、光量Ｑ2は、ステップＳ３０で発光させた発光素子１Ａの光量Ｑ1より大きい光量である。
なお、光量Ｑ1及びＱ2は、いずれも血管６で反射した光のスペクトル分布８２が得られる光量に設定される。具体的な光量Ｑ1及びＱ2の値は、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により決定される。
ステップＳ７０において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａの光量を光量Ｑ2とした状態で、Ａ／Ｄ変換回路１８で数値化された光の強さの時間変化に対してＦＦＴ処理を行い、周波数ω毎のスペクトル分布８２を検出する。ＣＰＵ３０は、検出したスペクトル分布８２を用いて、既に説明した方法に従って血液量及び血流速度を算出した後、血液量と血流速度との積を血流量として測定し、測定結果を例えばＲＡＭ３２に記憶する。
この場合、ＣＰＵ３０は、血流量の測定結果を数値、グラフ、または文字等の、ユーザが測定結果を認識可能な表示方法で表示装置３４に表示するようにしてもよい。また、ＣＰＵ３０は、血流量の測定結果を通信装置３７を介してネットワークに接続される他の装置に送信し、当該他の装置で記憶及び表示を行うようにしてもよい。
ステップＳ８０において、ＣＰＵ３０は、ステップＳ４０と同じ処理を行い、基準周波数ω1と閾値Ｈ1との比較結果に基づいて、生体８を検出したか否かを判定する。なお、ステップＳ８０では、ステップＳ４０で用いた基準周波数ω1及び閾値Ｈ1と異なる基準周波数及び閾値を用いて、生体８を検出したか否かを判定するようにしてもよい。
ステップＳ８０で生体８を再度検出する理由は、ステップＳ７０で生体情報測定装置１０が血流量の測定を開始した測定モードになっている状況で、ユーザが測定位置から指等の生体８を離した場合、血流量が正しく測定できない場合があるためである。
したがって、ステップＳ８０の判定処理で生体８が検出できない場合は、ステップＳ５０の判定処理でタイマの経過時間が時間Ｔa以上となった場合と同じく、ステップＳ９０に移行する。なお、ステップＳ８０の判定処理は、ステップＳ７０における測定結果を利用してステップＳ７０と同時に行われてもよい。すなわち、ステップＳ７０における基準周波数ω1と閾値Ｈ1との比較結果に基づいて、ユーザの指等が測定位置から離れているか否かを判定してもよい。
ステップＳ９０において、ＣＰＵ３０は、例えば表示装置３４に「生体が検出できません」等のメッセージを表示し、ユーザに測定位置から生体８が離れてしまっていることを通知する。なお、当該通知は、表示装置３４への表示に限られず、例えばスピーカー３６から音声を出力したり、振動素子３３を振動させたりすることでユーザに通知してもよい。
そして、ステップＳ９０の後、ステップＳ１１０において、ＣＰＵ３０は発光素子１Ａでの発光を停止させるように駆動回路１４を制御し、血流量の測定を停止する。
一方、ステップＳ８０の判定処理で生体８が検出される場合には、ステップＳ１００に移行する。
ステップＳ１００において、測定を終了するか否かを判定する。例えば、ＣＰＵ３０は、ユーザから血流量の測定を終了する測定終了指示を受け付けたか否かを判定する。血流量の測定終了指示は、例えばユーザが、タッチパネルが重ね合わされた表示装置３４に表示される、血流量の測定を停止するためのボタン（測定終了ボタン）を押下することによってＣＰＵ３０に通知される。なお、血流量の測定終了指示はこれに限らず、例えばユーザが音声で指示するようにしてもよい。また、予め定めた測定時間が経過した場合や測定に必要な情報の取得が完了した場合に、測定を終了させてもよい。
ステップＳ１００の判定処理が否定判定、例えばユーザから測定終了指示を受け付けていない場合にはステップＳ７０に移行し、ステップＳ７０、Ｓ８０、及びＳ１００を繰り返し実行することで、ユーザから測定終了指示を受け付けるか、又は測定位置で生体８が検出されなくなるまで血流量の測定を継続する。
一方、ステップＳ１００の判定処理が肯定判定、すなわち、ユーザから測定終了指示を受け付けた場合等にはステップＳ１１０に移行する。
そして、ステップＳ１１０において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａでの発光を停止させるように駆動回路１４を制御し、血流量の測定を停止する。
図１１は、図９に示した生体情報測定処理を実行した場合の発光素子１Ａの発光状態の一例を示す図である。
図１１に示すように、生体情報測定装置１０は、時間ｔ0〜ｔ5未満の期間で表される待機モードにおいて、例えば発光素子１Ａを２０ｍｓの期間だけ光束Ｌaで発光した後、次の１８０ｍｓの期間は発光を停止するといった２００ｍｓ周期の発光パターンで発光素子１Ａを駆動することで、発光素子１Ａから照射される光量を光量Ｑ1にする。ここで、例えば脈拍等に基づき生体８の有無を判定しようとすると、通常、数拍分の時間（数秒）を要する。しかし、本実施の形態では、基準周波数ω1におけるスペクトル強度と閾値Ｈ1との比較により生体８の有無を判定するため、スペクトル強度の検出に必要な時間、例えば、数ｍｓ〜数百ｍｓ程度の期間だけ発光素子１Ａを発光させれば生体の有無が判定される。
なお、待機モードにおける発光素子１Ａの発光パターンはこれに限られない。例えば、待機モードにおける発光素子１Ａの発光期間は、検出部２０におけるＦＦＴ処理の処理時間に合わせて設定すればよい。
一方、生体情報測定装置１０は、時間ｔ5〜t6の期間で表される測定モードにおいては、図９のステップＳ１１０で発光素子１Ａの発光を停止するまで、発光素子１Ａから照射される光量を光量Ｑ2にする。
なお、発光素子１Ａを発光するとは、図１２Ａに示すように、発光期間の全期間に亘り、予め定めた光束（例えば、光束Ｌa）で光を照射し続ける場合の他、図１２Ｂに示すように、予め定めた光束（例えば、光束Ｌa）で光の照射及び照射停止を繰り返すような状態も含まれる。血管６で反射した光のスペクトル分布８２の上限周波数が約２０ｋＨｚであることから、発光期間において光の照射及び照射停止を繰り返す場合、上限周波数の２倍、すなわち約４０ｋＨｚで発光素子１Ａを発光させれば、スペクトル分布８２が得られることになる。
図１１では、発光素子１Ａの発光期間の長さを制御して、測定モードにおける光量が待機モードにおける光量より大きくなるように、発光素子１Ａから照射される光量の大きさを制御する例を示した。しかし、生体情報測定装置１０は、例えば発光素子１Ａから照射される光束を変化させるように制御することで、発光素子１Ａから照射される光量の大きさを制御するようにしてもよい。
例えば、図１３に示すように、生体情報測定装置１０は、待機モードでは、発光素子１Ａから照射される光束が光束Ｌaより小さい光束Ｌbとなるように発光素子１Ａを発光し、測定モードでは、発光素子１Ａから照射される光束が光束Ｌaとなるように発光素子１Ａを発光するようにしてもよい。
また、生体情報測定装置１０は、発光素子１Ａの発光期間、及び発光素子１Ａから照射される光束を変化させることで、発光素子１Ａから照射される光量の大きさを制御するようにしてもよい。
生体情報測定装置１０がスマートフォンに組み込まれている状況において、測定開始ボタンが表示されるディスプレイ等の表示装置３４が位置する面（表面）と、発光素子１Ａ及び受光素子３が位置する面（裏面）とが異なる場合、ユーザは、測定開始ボタンを押下した後、例えばスマートフォンを裏返して測定位置に指等の生体８を置くことになる。
この際、測定開始ボタンが押下された後の待機モードにおける光量Ｑ1は、生体８を検出して血流量の測定を開始する測定モードにおける光量Ｑ2より小さいため、待機モードで用いる光量Ｑ1を測定モードで用いる光量Ｑ2と同じにする場合と比較して、ユーザが測定位置に指を置こうとしてスマートフォンを裏返す際に、意図せずユーザの身体に向かって発光素子１Ａから照射される光量を低減することができる。
なお、発光素子１Ａから照射される光量はユーザの身体に影響のない範囲内に抑えられるため、ユーザの身体に発光素子１Ａの光が照射されても特に問題はないが、身体に光が照射されることによってストレスを感じるユーザが存在することが考えられる。
したがって、待機モードにおける光量を測定モードにおける光量より小さくして、意図せずユーザに照射される光量を低減することにより、身体に光が照射されることによって発生するユーザのストレスを低減する。また、意図せずユーザの身体に向かって発光素子１Ａから照射されないような状況であるか否かにかかわらず、待機モードにおける光量を測定モードにおける光量より小さくすることにより、待機モードにおける光量を小さくしない場合と比較して待機モードにおける消費電力が低減される。
また、図９に示した生体情報測定処理では、ステップＳ８０で生体８が検出されなかった場合、発光素子１Ａの発光を停止して血流量の測定を停止するようにしたが、ステップＳ８０で生体８が検出されなかった後の処理はこれに限られない。
例えば、ステップＳ９０でユーザに測定位置から生体８が離れてしまっていることを通知した後、ステップＳ２０に移行して、再び待機モードに戻るようにしてもよい。この場合、測定位置に生体８が置かれると、測定モードに移行して再び血流量の測定が行われる。したがって、ユーザの体が意図せず動いてしまい、一時的に測定位置から生体８が離れてしまった場合であっても、ユーザが測定開始ボタンを押下することなく再び血流量が測定される。
なお、生体情報測定装置１０は、生体情報測定装置１０が待機モードであるのか、それとも測定モードであるのかをユーザに通知するため、表示装置３４に表示される内容をモード毎に変えるようにしてもよい。
例えば、生体情報測定装置１０は、待機モードの場合には表示装置３４に何も表示せず、測定モードに移行して血流量を測定し始めた場合、測定を開始したことをユーザに通知する表示を行うと共に、血流量の測定結果を数値、グラフ、または文字等の、ユーザが測定結果を認識可能な表示方法を用いて表示装置３４に表示する。
また、生体情報測定装置１０は、待機モードの場合には表示装置３４への電源供給を停止しておき、測定モードに移行する際に、表示装置３４への電源供給を開始して表示装置３４に情報を表示するようにしてもよい。この場合においても、生体情報測定装置１０が測定モードに移行すると表示装置３４に何らかの情報が表示されるため、ユーザは生体情報測定装置１０が待機モードになっているのか測定モードになっているのかを知ることができる。更に、モードによらず生体情報測定装置１０に含まれる装置等に電源を常時供給する場合と比較して、生体情報測定装置１０での電力消費を抑制することができる。
なお、生体情報測定装置１０において「測定を停止する」とは、測定モードから待機モード等の他のモード（他の状態）に移行することをいい、例えば、生体情報の測定を行わないようにする場合はもちろんのこと、生体情報の測定自体は継続するが、上述したように表示装置３４に表示する内容、或いは、生体情報測定装置１０における電源の供給状態を測定モードとは異なるようにすることを指す。
このように第１実施形態に係る生体情報測定装置１０は、生体８で反射した光、又は、生体８を透過した光のスペクトル分布８２を用いて、生体情報測定装置１０の測定位置に生体８が置かれたことを検出すると待機モードから測定モードに移行する。したがって、生体情報測定装置１０の測定位置に生体８を置いてから、ボタン等を押下して生体情報の測定を開始する場合と比較して、生体情報の測定開始時における操作性が向上する。
なお、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０に含まれる各機能部を異なる装置に分散させ、それぞれの機能部をネットワークで接続することにより、生体情報測定装置１０を構成するようにしてもよい。例えば、測定部２２をネットワーク上の他の装置に配置し、生体情報測定装置１０は、検出部２０で検出したスペクトル分布８２を、通信装置３７を介して他の装置に配置された測定部２２に送信し、測定部２２で測定された生体情報の測定結果を受信してユーザに通知するようにしてもよい。
（第１実施形態の変形例１）
上述した生体情報測定装置１０では、待機モードにおける光量Ｑ1を測定モードにおける光量Ｑ2より小さくしたが、測定モードにおける光量Ｑ2は、ユーザの身体に影響のない範囲内に抑えられている。したがって、図１４に示すように、生体情報測定装置１０は、待機モード及び測定モードにおける光束を共に光束Ｌaとし、待機モード及び測定モードにおける単位時間あたりの光量が同じになるように発光素子１Ａを駆動するようにしてもよい。
図１５は、生体情報測定装置１０が内蔵されたスマートフォンの電源がオンされた場合に、ＣＰＵ３０によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１５に示す生体情報測定処理が図９に示した生体情報測定処理と異なる点は、ステップＳ３０がステップＳ３０Ａに、ステップＳ６０がステップＳ６０Ａにそれぞれ置き換えられ、ステップＳ２５及びステップＳ１２０が新たに追加された点である。
ステップＳ２５において、ＣＰＵは、例えば表示装置３４に「生体を検出中です」等のメッセージを表示し、ユーザに指等の生体８を測定位置に置くように通知する。
ステップＳ３０Ａにおいて、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａが測定モードにおける光量と同じ光量Ｑ2で発光するように駆動回路１４を制御する。
そして、ステップＳ４０で生体８を検出した場合、ステップＳ６０Ａにおいて、ＣＰＵ３０は、血流量を測定中であることを示す情報をユーザに通知する。例えば表示装置３４に「血流量を測定中です」等のメッセージを表示し、ユーザに生体情報を測定していることを通知する。
測定モードにおいて測定終了指示を受け付けた場合、又は、生体８が検出されなくなった場合には、ステップＳ１２０において、ＣＰＵ３０は、測定終了を示す情報をユーザに通知する。例えば表示装置３４に「血流量の測定を終わります」等のメッセージを表示し、ユーザに生体情報の測定を停止したことを通知する。なお、予め定めた時間が経過した場合や測定に必要な情報の取得が完了した場合に、測定終了を示す情報をユーザに通知してもよい。
このように、図１５に示した生体情報測定処理によって、待機モード及び測定モードにおける単位時間あたりの光量が、共に光量Ｑ2に設定される。なお、本変形例１の場合、ステップＳ３０ＡおよびステップＳ４０は、測定モードに移行するための準備的な生体情報の測定状態であり、待機モードに該当する。
なお、本変形例１の場合、発光素子１Ａから照射されるモード毎の光量に変化がないため、ユーザは、発光素子１Ａの発光状況から生体情報測定装置１０が何れのモードになっているのかを把握しにくい。したがって、図１５におけるステップＳ２５、ステップＳ６０Ａ、及びステップＳ１２０のユーザへの通知処理は必ずしも必要な処理ではないが、これらの各ステップでユーザに生体情報測定装置１０の動作状況を通知することで、生体情報測定装置１０が正常に動作しているという安心感をユーザに与えられることになる。
なお、ステップＳ２５、ステップＳ６０Ａ、及びステップＳ１２０におけるユーザへの情報の通知方法は、表示装置３４への表示に限られず、例えばスピーカー３６から音声を出力したり、振動素子３３を振動させたりすることでユーザに通知してもよい。
（第１実施形態の変形例２）
第１実施形態では、ユーザによる測定開始の指示に基づき、発光素子１Ａを発光させる実施形態について説明した。本変形例２では、ユーザによる測定開始の指示および外光の状態の両方に基づいて発光素子１Ａを発光させる実施形態について説明する。
ここで、生体情報測定装置１０は、生体に接触させた状態、すなわち、外光が受光素子３に入りにくい状態で測定を行う構成のため、発光素子１Ａの発光を停止した状態では、受光素子３が受光する受光量は非常に小さくなる。よって、発光素子１Ａの発光を停止した状態で受光素子３が受光する受光量が大きい場合は、生体が接触していないと判断できる。
一方、発光素子１Ａの発光を停止した状態での受光素子３の受光量のみで生体の有無を検知しようとすると、例えば生体８以外の物体が測定位置に置かれたり、測定位置に何も置かれていない状態で部屋の照明が消されたりすると、生体８が置かれていると誤検知することとなる。
そこで、本変形例２では、ユーザによる測定開始の指示があり、かつ発光素子１Ａの発光を停止した状態での受光素子３の受光量が予め定めた受光量より小さい場合に、生体が置かれた可能性があると判断し、測定モードに移行するための準備的な発光をさせる。そして、準備的な発光によって検出されたスペクトル強度が実際に生体を示す強度であった場合に測定モードに移行するようにしている。すなわち、ユーザによる測定開始の指示があったとしても、発光素子１Ａの発光を停止した状態で受光素子３が受光する受光量が大きい場合は、測定モードに移行するための準備的な発光をさせない。
図１６は、生体情報測定装置１０が内蔵されたスマートフォンの電源がオンされた場合に、ＣＰＵ３０によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図１６に示す生体情報測定処理が図９に示した生体情報測定処理と異なる点は、ステップＳ１２〜Ｓ１８が追加された点である。
ステップＳ１０で測定開始指示を受け付けた後、ステップＳ１２において、ＣＰＵ３０は、ＣＰＵ３０に内蔵されるタイマを起動する。
ステップＳ１４において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａを発光させない状態でＡ／Ｄ変換回路１８で数値化された、受光素子３から受光した光の強さを用いて、例えば単位時間における受光量を算出する。そして、ＣＰＵ３０は、算出した受光量が予め定めた受光量（受光量閾値）以下か否かを判定する。なお、受光量閾値は、この値以下であれば生体が置かれたと考えられる受光量に設定すればよい。具体的な受光量閾値の値は、生体情報測定装置１０の実機による実験や生体情報測定装置１０の設計仕様に基づくコンピュータシミュレーション等により決定される。
ステップＳ１４の判定処理が否定判定の場合、すなわち、外光による受光量が受光量閾値を超える場合には、生体が置かれていないと判断しステップＳ１６に移行する。
ステップＳ１６において、ＣＰＵ３０は、ステップＳ１２で起動したタイマの経過時間が時間Ｔb以上になったか否かを判定する。時間Ｔbは、ステップＳ１４で外光による受光量と受光量閾値とを比較する期間を規定する値であり、タイマの経過時間が時間Ｔb未満である場合にはステップＳ１４に移行し、外光による受光量が受光量閾値以下になるまでステップＳ１４及びステップＳ１６の処理を繰り返す。
また、タイマの経過時間が時間Ｔb以上である場合にはステップＳ１８に移行し、ステップＳ１８において、ＣＰＵ３０は、例えば表示装置３４に「測定を中止します」等のメッセージを表示し、生体情報測定処理を終了する。
一方、ステップＳ１４の判定処理が肯定判定の場合、すなわち、外光による受光量が受光量閾値以下である場合には、生体が置かれている可能性があると判断しステップＳ２０に移行する。
以降、ＣＰＵ３０は、図９で既に説明したステップＳ２０〜Ｓ１１０の処理を実行することで、生体情報の測定を行う。
このように本変形例２に係る生体情報測定装置１０によれば、外光による受光量が受光量閾値以下となる状況で、且つ、測定位置で生体８を検出した場合に、待機モードから測定モードに移行して生体情報の測定を行う。
したがって、ユーザによる測定開始の指示があってから実際に生体が配置されるまでの間に発光素子１Ａを準備的に発光させておく必要がない。また、測定位置に生体８が置かれているか否かを確認することなく、外光による受光量が受光量閾値以下となったことにより、待機モードから測定モードに移行して生体情報の測定を行う場合と比較して、生体以外が置かれているにもかかわらず測定モードとして発光することが抑制される。
なお、図１６に示したフローチャートでは、外光による受光量が受光量以下になるまで発光素子１Ａを発光しないようにしているが、発光素子１Ａの発光パターンはこれに限定されない。
例えば、図１７に示すように、待機モードにおいて発光期間と非発光期間とが交互に現われるように発光素子１Ａを発光させるようにしてもよい。この場合、生体情報測定装置１０は、発光素子１Ａが発光している発光期間（ｔ1〜ｔ2、ｔ3〜ｔ4）に、測定位置に生体８が置かれているか否かを検出し、発光素子１Ａが発光していない非発光期間（ｔ2〜ｔ3、ｔ4〜ｔ5）に、外光からの受光量が受光量以下か否かを判定すればよい。
＜第２実施形態＞
第１実施形態では、生体情報の一例として血流量を測定する生体情報測定装置１０について説明したが、第２実施形態では、測定モードにおいて複数の生体情報を測定する生体情報測定装置１０Ａについて説明する。具体的には、測定モードにおいて血管６内における血液の血流量と、血中の酸素飽和度とを測定する生体情報測定装置１０Ａについて説明する。
なお、第２実施形態に係る生体情報測定装置１０Ａも第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と同様に、生体８の血管６を透過した光、又は生体８の血管６で反射した光の何れを用いても同じ原理で血流量及び血中の酸素飽和度を測定することができる。したがって、以降では一例として、生体８の血管６で反射した光を用いて血流量及び血中の酸素飽和度を測定する場合について説明する。
図１８に第２実施形態に係る生体情報測定装置１０Ａの構成例を示す。図１８に示す生体情報測定装置１０Ａの構成が第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の構成例を示す図１と異なる点は、発光素子１Ｂが追加された点である。この発光素子１Ｂの追加に伴い、制御部１２Ａ、駆動回路１４Ａ、検出部２０Ａ、及び測定部２２Ａが、図１に示す制御部１２、駆動回路１４、検出部２０、及び測定部２２と異なる処理を行う。以下に、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と異なる部分について説明を行う。
発光素子１Ｂは、一例として発光素子１Ａと同様にレーザ光を照射する素子である。この場合、発光素子１Ｂは面発光レーザ素子であっても、端面発光レーザ素子であってもよいが、発光素子１Ａとは異なる波長の光を照射する素子を用いる。一例として、発光素子１Ａは赤外光(ＩＲ光)の波長を有する光を照射し、発光素子１Ｂは赤色光の波長を有する光を照射するものとする。なお、発光素子１Ｂはレーザ光を照射するレーザ素子に限定されず、例えば発光ダイオード(Light-Emitting Diode:LED)、又は有機発光ダイオード(Organic Light-Emitting Diode:OLED)等のＬＥＤ素子であってもよい。
駆動回路１４Ａは、後ほど説明する制御部１２Ａの指示に従って、例えば発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂをそれぞれ駆動する駆動電力を供給し、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂがそれぞれ個別に発光又は発光停止するように、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂを駆動する。
検出部２０Ａは、Ａ／Ｄ変換回路１８で数値化された光の強さの時間変化に対してＦＦＴ処理を行い、周波数ω毎のスペクトル分布を検出し、検出したスペクトル分布と、時系列に沿った光の強さとを測定部２２Ａに出力する。
制御部１２Ａは、ユーザからの各種指示を受け付けると共に、検出部２０Ａで検出されたスペクトル分布から、受光素子３で生体８の血管６で反射した光を受光したか否かを判定する。受光素子３で生体８の血管６で反射した光を受光したと判定した場合には、制御部１２Ａは、生体情報測定装置１０の動作状態を待機モード（待機状態）から測定モード（測定状態）に移行させる。一例として、制御部１２Ａは、検出部２０Ａで検出されたスペクトル分布８２、及び受光素子３で受光した光の強さに基づいて、血流量及び血中の酸素飽和度の測定を開始するように駆動回路１４Ａ及び測定部２２Ａを制御し、生体情報測定装置１０Ａを待機モードから測定モードに移行させる。
一方、制御部１２Ａは、生体情報測定装置１０Ａが既に測定モードになっている状態で、ユーザから測定終了指示を受け付けた場合、駆動回路１４Ａ及び測定部２２Ａを制御して血流量及び血中の酸素飽和度の測定を停止する。
また、制御部１２Ａは、生体情報測定装置１０Ａが既に測定モードになっている状態で、生体８が検出されなくなった場合には、ユーザから測定終了指示を受け付けることなく駆動回路１４Ａ及び測定部２２Ａを制御して血流量及び血中の酸素飽和度の測定を停止する。
測定部２２Ａは、制御部１２Ａの指示に従い、検出部２０Ａで検出されたスペクトル分布８２、及び受光素子３で受光した光の強さに基づいて、血流量及び血中の酸素飽和度を測定する。
次に、生体情報測定装置１０Ａにおける血中の酸素飽和度の測定原理について説明する。
血中の酸素飽和度とは、血液中のヘモグロビンがどの程度酸素と結合しているかを示す指標であり、血中の酸素飽和度が低下するにつれ、貧血等の症状が発生しやすくなる。
図１９は、例えば生体８に吸収される光の量（吸光量）の変化を示す概念図である。図１９に示すように、生体８における吸光量は、時間の経過と共に変動する傾向が見られる。
更に、生体８における吸光量の変動に関する内訳について見てみると、主に動脈によって吸光量が変動し、静脈及び静止組織を含むその他の組織では、動脈に比べて吸光量が変動しないとみなせる程度の変動量であることが知られている。これは、心臓から拍出された動脈血は脈波を伴って血管内を移動するため、動脈が動脈の断面方向に沿って経時的に伸縮し、動脈の厚みが変化するためである。なお、図１９において、矢印９４で示される範囲が、動脈の厚みの変化に対応した吸光量の変動量を示す。
図１９において、時間ｔaにおける光の強さをＩa、時間ｔbにおける光の強さをＩbとすれば、動脈の厚みの変化による光の吸光量の変化量ΔＡは、（１）式で表される。
（数１）
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)・・・（１）
一方、動脈を流れる酸素と結合したヘモグロビン（酸化ヘモグロビン）は、特に約８８０ｎｍ近辺の波長を有する赤外線(infrared:IR)領域の光を吸収しやすく、酸素と結合していないヘモグロビン（還元ヘモグロビン）は、特に約６６５ｎｍ近辺の波長を有する赤色領域の光を吸収しやすいことが知られている。更に、酸素飽和度は、異なる波長における吸光量の変化量ΔＡの比率と比例関係があることが知られている。
したがって、他の波長の組み合わせに比べて、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとで吸光量の差が現われやすい赤外光(ＩＲ光)と赤色光を用いて、ＩＲ光を生体８に照射した場合の吸光量の変化量ΔＡIRと、赤色光を生体８に照射した場合の吸光量の変化量ΔＡRedとの比率をそれぞれ算出することで、（２）式によって酸素飽和度Ｓが算出される。なお、（２）においてｋは比例定数である。
（数２）
Ｓ＝ｋ(ΔＡRed／ΔＡIR)・・・（２）
すなわち、血中の酸素飽和度を算出する場合、それぞれ異なる波長の光を照射する発光素子１Ａ及び１Ｂ、具体的には、ＩＲ光を照射する発光素子１Ａと赤色光を照射する発光素子１Ｂとを一部の発光期間が重複しても良いが、望ましくは発光期間が重複しないよう発光させる。そして、各々の発光素子１Ａ、１Ｂによる反射光を受光素子３で受光して、各受光時点における光の強さから（１）式及び（２）式、又は、これらの式を変形して得られる公知の式を算出することで酸素飽和度が測定される。
上記（１）式を変形して得られる公知の式として、例えば（１）式を展開して、光の吸光量の変化量ΔＡを（３）式のように表してもよい。
（数３）
ΔＡ＝ｌｎＩb−ｌｎＩa・・・（３）
また、（１）式は（４）式のように変形することができる。
（数４）
ΔＡ＝ｌｎ(Ｉb／Ｉa)＝ｌｎ(１＋(Ｉb-Ｉa)／Ｉa) ・・・（４）
通常、（Ｉb-Ｉa）≪Ｉaであることから、ｌｎ(Ｉb／Ｉa)≒(Ｉb-Ｉa)／Ｉaが成り立つため、（１）式の代わりに、光の吸光量の変化量ΔＡとして（５）式を用いてもよい。
（数５）
ΔＡ≒(Ｉb-Ｉa)／Ｉa ・・・（５）
次に、図２０を参照して、第２実施形態に係る生体情報測定装置１０Ａの電気系統の要部構成について説明する。なお、ここでも第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と同様に、生体情報測定装置１０Ａをスマートフォン等の携帯端末に組み込む場合を想定して説明する。
図２０に示す生体情報測定装置１０Ａの電気系統の要部構成が、図８に示した第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の電気系統の要部構成と異なる点は、発光素子１Ｂが新たに追加され、それに伴い発光素子１Ａを駆動していた駆動回路１４が、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂを駆動する駆動回路１４Ａに置き換えられた点であり、その他の構成は生体情報測定装置１０と同じである。
次に、生体情報測定装置１０Ａの作用について説明する。図２１は、生体情報測定装置１０Ａが内蔵されたスマートフォンの電源がオンされた場合に、ＣＰＵ３０によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図２１に示す生体情報測定処理が図９に示した第１実施形態に係る生体情報測定処理と異なる点は、ステップＳ３０、Ｓ６０、Ｓ７０、及びＳ１１０が、それぞれステップＳ３０Ｂ、Ｓ６０Ｂ、Ｓ７０Ｂ、及びＳ１１０Ｂに置き換えられた点であり、その他の処理は、第１実施形態に係る生体情報測定処理と同じである。
測定開始指示をユーザから受け付けると、ステップＳ３０Ｂにおいて、ＣＰＵ３０は、図２２に示すように発光素子１Ａが予め定めた光量で発光するように駆動回路１４Ａを制御する。図２２の例では、ＣＰＵ３０は、発光期間と非発光期間とが交互に現われるように発光素子１Ａを駆動している。なお、発光素子１Ａを駆動する際のデューティー比に特に制限はなく、発光素子１Ａの発光期間が、生体８の検出及び血流量の測定が行えるような長さに設定されていればよい。
このように、待機モードでは発光素子１Ａを発光させる一方、発光素子１Ｂは発光させないようにする。
そして、ステップＳ４０において、受光素子３で受光した光のスペクトル分布に基づいて、測定位置で生体８が検出され、待機モードから測定モードに移行すると、ステップＳ６０Ｂにおいて、ＣＰＵ３０は、図２２に示すように発光素子１Ｂが予め定めた光量で発光するように駆動回路１４Ａを制御する。
この場合、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａの非発光期間に発光素子１Ｂを発光させるように駆動回路１４Ａを制御することが好ましい。これは、発光素子１Ａの発光期間と発光素子１Ｂの発光期間とが重複した場合、お互いの光が干渉しあうことがあり、血流量及び血中の酸素飽和度の測定結果に誤差が含まれやすくなるためである。
ステップＳ７０Ｂにおいて、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａの発光期間に受光素子３で受光した光のスペクトル分布８２を用いて、第１実施形態で説明した方法に従って血液量及び血流速度を算出し、血液量と血流速度との積から血流量を測定し、測定結果を例えばＲＡＭ３２に記憶する。
また、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａの発光期間に受光素子３で受光した光の強さと、発光素子１Ｂの発光期間に受光素子３で受光した光の強さとを用いて、上述した（１）式及び（２）式に従って、血中の酸素飽和度を測定し、測定結果を例えばＲＡＭ３２に記憶する。
そして、測定モードにおいて、ユーザから測定終了指示を受け付けるか、又は、測定位置で生体８が検出されなくなった場合に、ステップＳ１１０Ｂにおいて、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂの発光を停止させるように駆動回路１４Ａを制御し、血流量及び血中の酸素飽和度の測定を停止する。
このように第２実施形態に係る生体情報測定装置１０Ａによれば、生体８で反射、又は透過した発光素子１Ａの光のスペクトル分布８２を用いて、生体情報測定装置１０Ａの測定位置に生体８が置かれたことを検出すると、発光素子１Ｂを発光し、例えば血流量と血中の酸素飽和度といった複数の生体情報の測定を開始する。したがって、生体情報測定装置１０Ａの測定位置に生体８を置いてから、ボタン等を押下して生体情報の測定を開始する場合と比較して、生体情報の測定開始時における操作性が向上する。
また、生体情報測定装置１０Ａは、待機モードでは発光素子１Ａのみを発光して生体８を検出し、測定モードに移行してから発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂを共に発光する。したがって、待機モードの状態から発光素子１Ａ及び発光素子１Ｂを発光させる場合と比較して、ユーザが測定位置に指等の生体８を置こうとしてスマートフォンを裏返す際に、意図せずユーザの身体に向かって照射される光量を低減することができる。
なお、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０に対して示唆した内容、及び、各種変形例は、生体情報測定装置１０Ａにも適用される。
例えば、ステップＳ９０でユーザに測定位置から生体８が離れてしまっていることを通知した後、発光素子１Ｂの発光を停止してステップＳ２０に移行し、再び待機モードに戻るようにしてもよい。この場合、発光素子１Ａは光量Ｑ1で発光を継続するため、ユーザから改めて測定開始指示を受け付けることなく生体８の検出を行い、生体８が検出されると測定モードに移行する。
また、生体情報測定装置１０Ａは、生体情報測定装置１０Ａが待機モードであるのか、それとも測定モードであるのかをユーザに通知するため、表示装置３４に表示される内容をモード毎に変えるようにしてもよい。
また、生体情報測定装置１０Ａは、待機モードの場合には表示装置３４への電源供給を停止しておき、測定モードに移行する際に、表示装置３４への電源供給を開始して表示装置３４に情報を表示するようにしてもよい。
また、第１実施形態の変形例１で述べたように、生体情報測定装置１０Ａは、待機モードにおいても、発光素子１Ａの非発光期間に発光素子１Ｂを発光させ、待機モードにおける光量と、測定モードにおける光量を同じにしてもよい。この場合、生体情報測定装置１０Ａが待機モードであっても、測定モードにおける光量と同じ光量がユーザの身体に向かって照射される場合があるが、既に述べたように、測定モードにおける光量はユーザの身体に影響のない範囲内に抑えられるため、特に問題はない。
また、第１実施形態の変形例２で述べたように、生体情報測定装置１０Ａは、外光による受光量が受光量閾値以下となる状況で、且つ、測定位置で生体８を検出した場合に、待機モードから測定モードに移行して生体情報の測定を行うようにしてもよい。
なお、生体情報測定装置１０Ａでは、一例として、発光素子１Ａと発光素子１Ｂをそれぞれ１つずつ備える構成としたが、例えば発光素子１Ａと発光素子１Ｂをそれぞれ２つ以上備える構成であってもよい。
＜第３実施形態＞
第１実施形態では、発光素子１Ａを、生体８を検出する場合と血流量を測定する場合とで兼用して使用したが、第３実施形態では、生体８を検出するための発光素子と生体情報を測定するための発光素子とを個別に設けた生体情報測定装置１０Ｂについて説明する。
なお、第３実施形態に係る生体情報測定装置１０Ｂも第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と同様に、生体情報の一例として血流量を測定する場合を例にした生体情報の測定について説明する。この場合、生体８の血管６を透過した光、又は生体８の血管６で反射した光の何れを用いても同じ原理で血流量を測定することができるが、以降では一例として、生体８の血管６で反射した光を用いて血流量を測定する場合について説明する。
図２３に第３実施形態に係る生体情報測定装置１０Ｂの構成例を示す。図２３に示す生体情報測定装置１０Ｂの構成例が第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の構成例を示す図１と異なる点は、発光素子１Ｃが追加された点である。この発光素子１Ｃの追加に伴い、制御部１２Ｂ及び駆動回路１４Ｂが、図１に示す制御部１２及び駆動回路１４と異なる処理を行う。以下に、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と異なる部分について説明を行う。
発光素子１Ｃは、発光素子１Ａと同様にレーザ光を照射する素子である。この場合、発光素子１Ｃは面発光レーザ素子であっても、端面発光レーザ素子であってもよいが、発光素子１Ａとは異なる波長の光を照射する素子を用いる。具体的には、発光素子１Ｃの波長を、生体８で反射した発光素子１Ｃの光のスペクトル分布８２と、外光によるスペクトル分布８３との差が、より明確に現われるような波長にすることが好ましい。
駆動回路１４Ｂは、後ほど説明する制御部１２Ｂの指示に従って、例えば発光素子１Ａ及び発光素子１Ｃをそれぞれ駆動する駆動電力を供給し、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｃがそれぞれ個別に発光又は発光停止するように、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｃを駆動する。
制御部１２Ｂは、ユーザからの各種指示を受け付けると共に、待機モードでは発光素子１Ｃを光量Ｑ1で発光させて、検出部２０で検出されたスペクトル分布から、受光素子３で生体８の血管６で反射した光を受光したか否かを判定する。受光素子３で生体８の血管６で反射した光を受光したと判定した場合には、制御部１２Ｂは、検出部２０で検出されたスペクトル分布８２に基づいて、血流量の測定を開始するように駆動回路１４Ｂ及び測定部２２を制御し、生体情報測定装置１０Ｂを待機モードから測定モードに移行させる。
一方、制御部１２Ｂは、生体情報測定装置１０Ｂが既に測定モードになっている状態で、ユーザから測定終了指示を受け付けた場合、駆動回路１４Ｂ及び測定部２２を制御して血流量の測定を停止する。
また、制御部１２Ｂは、生体情報測定装置１０Ｂが既に測定モードになっている状態で、生体８が検出されなくなった場合には、ユーザから測定終了指示を受け付けることなく駆動回路１４Ｂ及び測定部２２を制御して血流量の測定を停止する。
次に、図２４を参照して、第３実施形態に係る生体情報測定装置１０Ｂの電気系統の要部構成について説明する。なお、ここでも第１実施形態に係る生体情報測定装置１０と同様に、生体情報測定装置１０Ｂをスマートフォン等の携帯端末に組み込む場合を想定して説明する。
図２４に示す生体情報測定装置１０Ｂの電気系統の要部構成が、図８に示した第１実施形態に係る生体情報測定装置１０の電気系統の要部構成と異なる点は、発光素子１Ｃが新たに追加され、それに伴い発光素子１Ａを駆動していた駆動回路１４が、発光素子１Ａ及び発光素子１Ｃを駆動する駆動回路１４Ｂに置き換えられた点であり、その他の構成は生体情報測定装置１０と同じである。
次に、生体情報測定装置１０Ｂの作用について説明する。図２５は、生体情報測定装置１０Ｂが内蔵されたスマートフォンの電源がオンされた場合に、ＣＰＵ３０によって実行される生体情報測定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図２５に示す生体情報測定処理が図９に示した第１実施形態に係る生体情報測定処理と異なる点は、ステップＳ３０がステップＳ３０Ｃに置き換えられ、ステップＳ５５が新たに追加された点であり、その他の処理は、第１実施形態に係る生体情報測定処理と同じである。
測定開始指示をユーザから受け付けると、ステップＳ３０Ｃにおいて、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ｃが光量Ｑ1で発光するように駆動回路１４Ｂを制御する。すなわち、待機モードでは発光素子１Ｃを発光させる一方、発光素子１Ａは発光させないようにする。
そして、ステップＳ４０において、受光素子３で受光した光のスペクトル分布に基づいて、測定位置で生体８が検出され、待機モードから測定モードに移行すると、ステップＳ５５において、ＣＰＵ３０は、発光素子１Ｃの発光を停止し、その後、ステップＳ６０において、発光素子１Ａが光量Ｑ2で発光するように駆動回路１４Ｂを制御する。
そして、ＣＰＵ３０は、図９で既に説明したステップＳ６０以降の処理を実行することで、生体情報の測定を行う。
このように第３実施形態に係る生体情報測定装置１０Ｂによれば、生体８の検出には、生体８の検出用に光の波長を調整した専用の発光素子１Ｃを用い、生体情報の測定には、生体情報の測定専用に設けた発光素子１Ａを用いる。
したがって、生体８の検出に関する特性、及び生体情報の測定に関する特性にそれぞれ合わせた発光素子が用いられることから、生体８の検出と生体情報の測定で同じ発光素子１Ａを用いる場合と比較して、生体８の検出精度、及び生体情報の測定精度の向上が期待される。
また、生体情報測定装置１０Ｂは、待機モードにおける光量を測定モードにおける光量より小さくして、待機モードで意図せずユーザに照射される光量を低減することにより、身体に光が照射されることによって発生するユーザのストレスおよび消費電力を低減する。
なお、第１実施形態に係る生体情報測定装置１０に対して示唆した内容、及び、各種変形例は、生体情報測定装置１０Ｂにも適用される。
例えば、ステップＳ９０でユーザに測定位置から生体８が離れてしまっていることを通知した後、発光素子１Ａの発光を停止してステップＳ２０に移行し、再び待機モードに戻るようにしてもよい。
また、生体情報測定装置１０Ｂは、生体情報測定装置１０Ｂが待機モードであるのか、それとも測定モードであるのかをユーザに通知するため、表示装置３４に表示される内容をモード毎に変えるようにしてもよい。
また、生体情報測定装置１０Ｂは、待機モードの場合には表示装置３４への電源供給を停止しておき、測定モードに移行する際に、表示装置３４への電源供給を開始して表示装置３４に情報を表示するようにしてもよい。
また、第１実施形態の変形例１で述べたように、生体情報測定装置１０Ｂは、待機モードにおいて、発光素子１Ｃの光量を測定モードにおける発光素子１Ａの光量と同じ光量Ｑ2で発光するようにしてもよい。
また、第１実施形態の変形例２で述べたように、生体情報測定装置１０Ｂは、外光による受光量が受光量閾値以下となる状況で、且つ、測定位置で生体８を検出した場合に、待機モードから測定モードに移行して生体情報の測定を行うようにしてもよい。
なお、生体情報測定装置１０Ｂでは、一例として、発光素子１Ａと発光素子１Ｃをそれぞれ１つずつ備える構成としたが、発光素子１Ａと発光素子１Ｃをそれぞれ２つ以上備える構成であってもよい。
以上、各実施形態を用いて本発明について説明したが、本発明は各実施形態に記載の範囲には限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で各実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、当該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。例えば、本発明の要旨を逸脱しない範囲で処理の順序を変更してもよいし、血流量の他、血流速度の測定に適用してもよい。
また、図１９に示したように、動脈の脈動に応じて受光素子３で受光される光の強さが変化するため、受光素子３における受光強度の変化から、脈拍数が測定される。また、脈拍数の変化を時系列順に測定して得られる波形を２回微分することで、加速度脈波が測定される。加速度脈波は、血管年齢の推定又は動脈硬化の診断等に用いられる。このように、本発明は、ここで挙げた内容に限らず、他の生体情報の測定にも用いられる。
また、各実施形態をウエアラブル端末等の携帯端末に適用してもよい。この場合は、ユーザが端末を身につける動作を検知し、これを測定開始の指示としてもよい。例えば、加速度センサ等の端末の動きを検知するセンサを搭載し、予め定めた動きを検知した場合に測定開始の指示があったものとしてもよい。
上述した各実施の形態では、一例として制御部１２（１２Ａ、１２Ｂ）、検出部２０（２０Ａ）、及び測定部２２（２２Ａ）における処理をソフトウエアで実現する形態について説明したが、図９、図１５、図１６、図２１、及び図２５に示した各フローチャートと同等の処理をハードウエアで処理させるようにしてもよい。この場合、制御部１２（１２Ａ、１２Ｂ）、検出部２０（２０Ａ）、及び測定部２２（２２Ａ）における処理をソフトウエアで実現する場合に比べて、処理の高速化が図られる。
また、上述した各実施の形態では、生体情報測定プログラムがＲＯＭ３１にインストールされている形態を説明したが、これに限定されるものではない。本発明に係る生体情報測定プログラムは、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。例えば、本発明に係る生体情報測定プログラムは、ＣＤ(Compact Disc)−ＲＯＭ、ＤＶＤ(Digital Versatile)−ＲＯＭまたはＵＳＢ(Universal Serial Bus)メモリ等の可搬型記録媒体に記録された形態で提供することも可能である。また、本発明に係る生体情報測定プログラムは、フラッシュメモリ等の半導体メモリ等に記録された形態で提供することも可能である。
なお、生体情報測定装置１０（１０Ａ、１０Ｂ）は、発光素子から照射した光のスペクトル分布を用いて生体８を検出した後、生体情報を測定したが、当該生体８の検出手段を、特定の位置における生体８の有無を検出する生体検出装置に適用してもよい。
例えば、物体が身体に装着されているか否かの判定、又は特定の場所や空間に生体８が存在するか否かの判定等に、各実施形態で説明した生体８の検出手段が適用される。
１Ａ（１Ｂ、１Ｃ）・・・発光素子
３・・・受光素子
６・・・血管
８・・・生体
１０（１０Ａ、１０Ｂ）・・・生体情報測定装置
１２（１２Ａ、１２Ｂ）・・・制御部
１４（１４Ａ、１４Ｂ）・・・駆動回路
１６・・・増幅回路
１８・・・Ａ／Ｄ変換回路
２０（２０Ａ）・・・検出部
２２（２２Ａ）・・・測定部
３０・・・ＣＰＵ
８２・・・発光素子による光のスペクトル分布
８３・・・外光のスペクトル分布
Ｑ1、Ｑ2・・・光量

Claims (7)

  1. 複数の発光体を用いて光を照射する発光手段と、
    光を受光する受光手段と、
    前記受光手段で受光した光の周波数分布を検出する検出手段と、
    前記検出手段で検出した周波数分布に、光が生体を照射した際に得られる特徴が含まれる場合、自装置の動作状態を待機状態から前記生体における生体情報の測定を行う測定状態に切り替えるように制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布に対して複数設定した予め定めた周波数の各々における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値より大きい場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御し、かつ、前記測定状態で発光させる前記発光体の数を、前記待機状態において発光させている前記発光体の数より多くすることで、前記測定状態での前記発光手段から照射される光の光量が前記待機状態において前記発光手段から照射される光の光量より大きくなるように前記発光手段を制御する
    生体情報測定装置。
  2. 前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布の予め定めた周波数における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値を複数回連続して越えた場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する
    請求項１に記載の生体情報測定装置。
  3. 前記制御手段は、前記発光手段から光を照射していない期間において、前記受光手段で受光した光の受光量が予め定めた受光量以下となり、且つ、前記発光手段から光を照射している期間おいて、前記検出手段で検出した周波数分布に前記特徴が含まれる場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する
    請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定装置。
  4. 前記検出手段は、前記発光手段から照射され、前記生体の血管を透過した光、又は前記生体の血管で反射した光に含まれる周波数領域の周波数分布を検出する
    請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の生体情報測定装置。
  5. 第１の光量で光を照射する少なくとも１つの第１の発光手段と、
    前記第１の光量よりも大きい第２の光量で光を照射する少なくとも１つの第２の発光手段と、
    前記第１の発光手段及び前記第２の発光手段から照射される光を受光する受光手段と、
    前記受光手段で受光した光の周波数分布における周波数成分の大きさを検出する検出手段と、
    前記第１の発光手段が光を照射した際に前記受光手段で得られる前記周波数成分の大きさが、光を生体に照射した際に得られる大きさである場合、前記第１の発光手段からの光の照射を停止し、前記第１の発光手段に代わって前記第２の発光手段が光を照射するように前記発光手段を制御する制御手段と、
    を備えた生体情報測定装置。
  6. 光を照射する発光手段と、
    光を受光する受光手段と、
    前記受光手段で受光した光の周波数分布を検出する検出手段と、
    前記検出手段で検出した周波数分布に、光が生体を照射した際に得られる特徴が含まれる場合、自装置の動作状態を待機状態から前記生体における生体情報の測定を行う測定状態に切り替えるように制御する制御手段と、
    を備え、
    前記制御手段は、前記検出手段で検出した周波数分布に対して予め定めた周波数を複数設定し、複数の前記予め定めた周波数の各々における周波数成分の大きさが、光が前記生体を照射した際に得られる値として予め設定した閾値より大きい場合に、前記待機状態から前記測定状態に切り替えるように自装置の動作状態を制御する
    生体情報測定装置。
  7. コンピュータを、請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の検出手段及び制御手段として機能させるための生体情報測定プログラム。
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