JP7023403B2 - 測定装置及び測定方法 - Google Patents

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Description

本開示は、測定装置及び測定方法に関する。
従来、生体情報を測定する方法として、ＬＥＤ又は半導体レーザ等の光源を用いて被検出部位を照射し、透過光、反射光又は散乱光を測定する光学的測定方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。例えば、特許文献１では、イヤホンに光学式の生理学的センサが組み込まれ、脈拍及び酸素飽和度を測定することが提案されている。特許文献２では、ヘッドホンのイヤーパッドに自発光型センサを組み込んで、血流速度、酸素飽和度、及び、脈拍を測定することが提案されている。また、外光の強さなどを監視する装置や（例えば、特許文献３参照）、外光信号データに基づいてデータの有効又は無効を設定する装置（例えば、特許文献４参照）がある。
特表２０１５－５２１４２４号公報 国際公開第２００９／００１４４９号パンフレット 特開２０１０－００４９７２号公報 特開２０１５－１３９５１６号公報
屋外で生体情報を光学的に測定するとき、光センサに太陽の側に向けられると、日光の影響により正しく測定ができなくなり得る。このため、屋外における光学的測定は、日よけテントの下で測定すること、被験者がつばの広い帽子をかぶること、又は、光センサを手で覆うこと、等の対策を必要としている。
しかし、登山又は運動中などでの利用を考えた場合、測定装置は、追加的な装備又は施設を必要としないことが望ましい。また、連続的に測定を行う場合、使用者が測定のために特段の注意をする必要が無い方が好ましい。
本開示の目的は、屋外における可用性を向上可能な測定装置及び測定方法を提供することにある。ここで、可用性は、測定装置を使用することができる能力を意味する。
本開示の測定装置の一態様は、複数のセンサとコントローラと固定部とを備える。複数のセンサは、人体の互いに異なる部位に装着可能である。コントローラは、複数のセンサのそれぞれの出力値を取得する。固定部は、両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状であり、頭部に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、頭部の後ろ側を回り込むように繋いでいる。複数のセンサは、固定部の右端部に設けられた第１センサと、固定部の左端部に設けられた第２センサと、固定部に設けられ装着状態で使用者の首の後ろに当接する第３センサとを有する。複数のセンサは、光学的測定により同一種類の生体情報を算出するための出力値をそれぞれ出力する。コントローラは、複数のセンサのそれぞれの出力値に基づき、何れか１つのセンサを選択する。コントローラは、選択されたセンサの出力値に基づき生体情報の測定値を決定する。
本開示の測定方法の一態様は、固定部と複数のセンサとを備える測定装置における測定方法である。固定部は、両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状であり、頭部に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、前記頭部の後ろ側を回り込むように繋いでいる。複数のセンサは、前記固定部の右端部に設けられた第１光学センサと、前記固定部の左端部に設けられた第２センサと、前記固定部に設けられ装着状態で使用者の首の後ろに当接する第３センサとを有する。上記測定方法の位置態様は、使用者の異なる部位に、同一種類の生体情報の光学的測定を行う複数のセンサを装着することと、複数のセンサのそれぞれの出力値を取得することとを含む。さらに、上記測定方法の一態様は、それぞれの出力値に基づいて、何れか１つのセンサを選択することと、選択されたセンサの出力値に基づいて、生体情報の測定値を決定することとを含む。
本発明の実施形態によれば、測定装置の屋外における可用性を向上することができる。
本開示の一実施形態に係る測定装置の基本的構成を示す機能ブロック図である。 一実施の形態に係る測定装置のより具体的な構成を示す機能ブロック図である。 図２の測定装置の斜視図である。 図３の測定装置の使用者の頭部への装着状態を示す図である。 第１光学センサの物理的構成及び測定方法を説明する図である。 第１光源部の光源出力を示すタイミングチャートである。 コントローラの実行する処理の第１例を示すフローチャートである。 コントローラの実行する処理の第２例を示すフローチャートである。 コントローラの実行する処理の第３例を示すフローチャートである。 変形例に係る測定装置の斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
［基本構成］
まず、具体的な実施形態の例を説明する前に、本開示の一実施形態に係る測定装置１の基本的構成を、図１を用いて説明する。
測定装置１は、コントローラ１０と複数のセンサとを含む。複数のセンサは、第１光学センサ２０（第１センサ）及び第２光学センサ３０（第２センサ）を含むが、さらに多くのセンサを含んでよい。コントローラ１０、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、それぞれ独立した筺体内に収納されうる。コントローラ１０と第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０との間は、有線通信手段または無線通信手段により、信号を送受信することができる。コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の何れか一方と同じ筺体内に収納されてよい。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０のそれぞれの出力値を取得可能に構成される。コントローラ１０は、少なくとも１つのプロセッサを含んで構成される。
一実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって１以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された１以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、１以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア（例えば、ディスクリートロジックコンポーネント）であってもよい。
種々の実施形態によれば、コントローラ１０は、１以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ：Application Specific Integrated Circuit）、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ：Digital Signal Processor）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；Programmable Logic Device）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field-Programmable Gate Array）、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含む。
コントローラ１０は、プロセッサに内蔵されるメモリまたはプロセッサとは独立したメモリを含んでよい。コントローラ１０は、制御手順を規定したプログラムを実行することができる。コントローラ１０は、非一時的なコンピュータ可読媒体に記録されたプログラムをメモリに読み込んで実装するように構成されてよい。
第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、使用者の生体情報を光学的に測定するためのセンサである。本実施形態に係る測定装置１は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０を用いて、同一種類の生体情報を測定することができる。第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、生体情報を算出するための出力値を出力する。測定する生体情報には、酸素飽和度、脈拍、血流量及び血流速度のうちの少なくともいずれかが含まれるとしてもよい。本実施形態に係る測定装置１は、被検者の酸素飽和度を示す値として、例えば経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２、Ｓ：Saturation（サチュレーション・飽和度）、Ｐ：Percutaneous（経皮的）又はPulse Oximetry（パルスオキシメータ）、Ｏ２：Oxygen（酸素））を測定できる。以下、本明細書では、経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を単に酸素飽和度とも称する。なお、酸素飽和度を示す値として、ＳａＯ２（Ｓ：Saturation （飽和度）、a：artery（動脈）、Ｏ２：Oxygen（酸素））があり、動脈血の酸素飽和度の実測値を示す。ＳｐＯ２は間接的にＳａＯ２を測定する方法である。測定条件が整っていれば、両者は近似値を取る。
第１光学センサ２０は、第１光源部２１と第１光検出部２２とを含む。第１光源部２１は、１つ以上の光源を含む。光源には、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）、分布帰還型レーザ（ＤＦＢ：Distributed Feedback）、ファブリペロー型レーザ（ＦＰ：Fabry-Perot)等を採用しうる。第１光源部２１は、例えば、血液中に含まれる所定の成分を検出可能な光を、測定光として射出する。
第１光検出部２２は、１つ以上の光検出器を含む。光検出器は、外部光電効果を利用したものと、内部光電効果を利用したものがある。外部光電効果を利用した光検出器は、光電子増倍管（ＰＭＴ：Photo Multiplier Tube）を含む。内部光電効果を利用した光検出器は、光起電力効果を利用したフォトダイオード（ＰＤ：Photodiode）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ：Avalanche Photodiode）、及び、フォトトランジスタを含む。光検出器は、受光する光が所定の光量以上である場合、出力値が飽和状態となる。出力値が飽和状態になると、それ以上の強度の光を受けても、出力値は変化しないか、又は、僅かにしか変化しない。このため、測定装置１は、第１光検出部２２の出力に基づいて、生体情報を正確に測定することができなくなる。光検出器による測定は、出力値が飽和状態となる前の、光量に応じて出力値が略線形に変化する領域を使用する。
第２光学センサ３０は、第２光源部３１及び第２光検出部３２を含む。第２光源部３１及び第２光検出部３２は、第１光学センサ２０の第１光源部２１及び第１光検出部２２と同様に構成され、同様に作用する。
第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、使用者の人体の異なる部位に装着可能である。使用者の異なる部位とは、使用者の体の異なる方向を向いた部位である。使用者の異なる部位には、例えば、頭部の右側と左側、頭部の前側と後側、右腕と左腕、手の甲と掌等を含む。このようにすることによって、第１光学センサ２０が日光の直射を受けているとき、第２光学センサ３０は、日光の直射を受けない可能性が高くなる。また、逆も同様である。したがって、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の何れかは、正常な生体情報の測定が可能である可能性が高くなる。第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、それぞれ、耳、首、後頭部、こめかみ、額、腕、手首、手の指、腹、腰、太もも、足、足首、足の指その他の場所に装着することができる。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０を含む複数のセンサから出力値を受信する。コントローラ１０は、それぞれのセンサの出力値に基づき、何れか１つのセンサを選択し、選択されたセンサの出力値に基づき前記生体情報の測定値を決定する。例えば、コントローラ１０は、第１光検出部２２又は第２光検出部３２から取得した出力値から、何れかの光検出器が所定の光量以上の光量の光を受光し飽和していると判断することができる。その場合、コントローラ１０は、その光検出器を含む第１光学センサ２０又は第２光学センサ３０を、選択対象から除外する。
［具体的構成例］
次に、図２から図６に基づいて、一実施の形態に係る測定装置２のより具体的な構成例を説明する。なお、図２のコントローラ１０、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０については、図１を用いて説明した測定装置１の対応する構成要素と同様の構成及び作用を有するとともに、さらに、付加的な構成、機能を有する。
測定装置２は、骨伝導ヘッドホンを内蔵した生体情報を測定する装置である。本実施形態において、測定装置２は、酸素飽和度（ＳｐＯ２）を測定する。図２に示すように、測定装置２は、第１光学センサ２０、第２光学センサ３０、及び、コントローラ１０を有する本体部４０を含む。
図３に、測定装置２全体の概略的な構成を示す。第１光学センサ２０と第２光学センサ３０との間は、可撓性のネックバンド５０（固定部材）により接続されている。また、本体部４０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０とは別体で設けられている。本体部４０と第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０との間は、線路により電気的に接続されている。
図４に示すように、測定装置２は、使用者６０の頭部６１にネックバンド５０を用いて固定される。ネックバンド５０は、両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状となっている。また、ネックバンド５０は、中央部が大きく湾曲し、測定装置２を使用者６０の頭部６１に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、頭部６１の後ろ側を回り込むように繋いでいる。ネックバンド５０は、弾性部材で構成され、使用者６０の頭部６１に装着した状態で、第１光学センサ２０を使用者６０の右側頭部に当接させ、第２光学センサ３０を使用者６０の左側頭部に当接させる。この状態で、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、使用者６０の頭部６１に対して押圧される。これによって、ネックバンド５０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０を、それぞれ使用者６０右耳及び左耳に対応した位置に安定して固定する。
（光学センサ）
図２に示すように、第１光学センサ２０は、第１光源部２１、第１光検出部２２、第１報知部２５及び第１スピーカ２６を含む。
第１光源部２１は、第１光源２３及び第２光源２４を含む。第１光源２３と第２光源２４とは、図３及び図５に示すように、第１光検出部２２を挟んで配置される。
第１光源２３及び第２光源２４は、血液中に含まれる酸素と結合したヘモグロビンの量を検出可能な波長の光を、測定光として射出する。第１光源２３及び第２光源２４は、例えば、ＬＥＤ光源として構成されてよい。
第１光源２３及び第２光源２４は、それぞれ異なる波長の光を射出する。第１光源２３は、酸素と結合したヘモグロビン（以下「酸素化ヘモグロビン」とも称する）の吸光度と、酸素と結合していないヘモグロビン（以下「還元ヘモグロビン」とも称する）の吸光度との差分が大きい第１波長の光を射出する。第１波長は、例えば６００ｎｍから７００ｎｍの波長である。第１光源２３が射出する光は、いわゆる赤色光である。本実施形態では、第１波長が６６０ｎｍであるとして以下説明する。
第２光源２４は、第１波長と比べて、酸素化へモグロビンの吸光度と還元ヘモグロビンの吸光度との差分が小さい第２波長の光を射出する。第２波長は、例えば８００ｎｍから１０００ｎｍの波長のいわゆる近赤外光である。本実施形態では、第２波長が８５０ｎｍであるとして以下説明する。
第１光検出部２２は、種々の光検出器を使用できる。本実施形態では、第１光検出部２２は、フォトダイオード（ＰＤ）により構成される。
図５を用いて、第１光学センサ２０によるＳｐＯ２の測定方法を説明する。図５は、第１光学センサ２０の第１光源２３、第２光源２４及び第１光検出部２２が、使用者６０の右耳の前方（使用者６０の顔の向く方向）の近傍に当接した状態を示している。使用者６０の被検出部位６３の皮膚のすぐ下には、頭蓋骨６２が位置している。第１光学センサ２０は、被検出部位６３を通る浅側頭動脈６４を通る血液のＳｐＯ２量を測定する。なお、浅側頭動脈６４は一例である。測定対象とする血流は、浅側頭動脈６４のものに限られない。
第１光源２３及び第２光源２４は、第１波長の光Ｌ１（赤色光）と第２波長の光Ｌ２（近赤外光）とを頭蓋骨６２に向けて射出する。図６は、第１光源２３による第１波長の光の射出のタイミング（実線）と、第２光源２４による第２波長の光の射出のタイミング（破線）を示す図である。第１光源２３の発光する期間Ｔ１と第２光源２４の発光する期間Ｔ２とは、発光する時間が重ならないようにして、所定時間間隔で順次繰り返し射出される。さらに、第１光源２３及び第２の光源の何れも動作させない期間Ｔ３を、期間Ｔ２と期間Ｔ１との間に設けることができる。
図５に示すように、頭蓋骨６２で反射された第１波長の光Ｌ１の反射光の一部の反射光Ｒ１は、浅側頭動脈６４を通り第１光検出部２２により検出される。同様に、頭蓋骨６２で反射された第２波長の光Ｌ２の反射光の一部の反射光Ｒ２は、浅側頭動脈６４を通り第１光検出部２２により検出される。これらの反射光Ｒ１，Ｒ２は、浅側頭動脈６４を通過する際に、その波長に応じて吸収を受ける。
図２及び図５に示す第１報知部２５は、コントローラ１０の制御により、使用者６０に対して刺激を発するものである。第１報知部２５は、音、振動、光及び電気の何れか、又は、これら２つ以上の組合せによる刺激を発する。音による刺激を発する場合、例えば、第１報知部２５は、後述する第１スピーカ２６を用いて使用者６０に警告音を発することができる。振動による刺激を発する場合、第１報知部２５は、振動モータを含み、この振動モータを振動させることで刺激を発することができる。光による警告を発する場合、第１報知部２５は、使用者６０の視界内となる前方に向けて光を発する発光体を有し、発光体を点滅させることによって刺激を発することができる。
第１スピーカ２６は、本体部４０側からの信号を受けて音楽等の音声を使用者６０の頭蓋骨６２へ振動として伝える骨伝導スピーカである。第１スピーカ２６は、第１光学センサ２０と一体として形成される。図５に示すように、本実施形態では、第１スピーカ２６は、第１光源２３、第２光源２４及び第１光検出部２２が被検出部位６３と当接する側と反対側に位置する。第１スピーカ２６の位置は、使用者６０に音声を伝達できる限り、図５の位置に限られず別の位置に配置してよい。
図２に示すように、第２光学センサ３０の第２光源部３１は、第３光源３３及び第４光源３４を含む。第３光源３３及び第４光源３４は、それぞれ第１光源部２１の第１光源２３及び第２光源２４と同様の構成とすることができるので、説明を省略する。また、第２光学センサ３０の第２光検出部３２、第２報知部３５及び第２スピーカ３６は、第１光学センサ２０の第１光検出部２２、第１報知部２５及び第１スピーカ２６と同様の構成としうるので、説明を省略する。
なお、第１報知部２５と第２報知部３５とは、両方を設ける必要はなく、何れか一方を設ければよい。また、第１報知部２５を第１光学センサ２０に配置し、第２報知部３５を第２光学センサ３０に配置することに代えて、本体部４０に報知部を配置することも可能である。例えば、本体部４０に報知部を配置して、本体部４０からの警告音、振動、表示装置４６上の警告表示等により、使用者６０に警報を発することが可能である。
（本体部）
次に、図２を参照して、本体部４０について説明する。本体部４０は、コントローラ１０に加え、タイマー４１、メモリ４２、音源部４３、音声処理回路４４、電源部４５、及び、表示装置４６を含む。本体部４０の各構成要素は、信号線により電気的に接続されている。
コントローラ１０は、図１を用いて説明したように、第１光学センサ２０、及び、第２光学センサ３０から出力値を取得し、生体情報の測定値を決定することに加え、第１光学センサ２０、第２光学センサ３０、及び、本体部４０の各部を制御する。コントローラ１０が行う処理については、後述する。
タイマー４１は、所定のイベントからの経過時間を測定する計時手段である。コントローラ１０がタイマー４１をスタートさせると、タイマー４１は所定時間を計測して停止する。所定時間は、例えば数秒間である。タイマー４１は、独立した構成要素である必要はない。タイマー４１は、コントローラ１０に内蔵される時計を使用してよい。
メモリ４２は、一次記憶装置および二次記憶装置を含む。メモリ４２は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、および光メモリ等を用いて構成されてよい。半導体メモリは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含んでよい。磁気メモリは、例えばハードディスクおよび磁気テープ等を含んでよい。光メモリは、例えばＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、およびＢＤ（Blu-ray Disc（登録商標））等を含んでよい。メモリ４２は、コントローラ１０が測定値を格納する目的で、または、コントローラ１０が実行するプログラムを格納するために使用されてよい。例えば、メモリ４２は、ＳｐＯ２の測定値から高山病の発生を推定するプログラムを格納してよい。メモリ４２は、音源部４３で再生される音楽データを格納してよい。

音源部４３と音声処理回路４４とは、第１スピーカ２６及び第２スピーカ３６とともに、音響装置としての機能を提供する。音源部４３は、音楽等の音声信号を出力する。音声処理回路４４は、音源部４３から出力される音声信号を処理する機能を有している。例えば、音声処理回路４４は、入力される音声信号を、周波数帯域毎に周波数変換およびボリューム調節を行い、第１スピーカ２６及び第２スピーカ３６に送信する。なお、音源部４３及び音声処理回路４４は、本体部４０とは別体の装置として構成してもよい。

仮に、測定装置が、生体情報の測定機能しかない場合、使用者６０に測定装置を装着し続ける動機を与えることは難しい場合がある。本実施形態の測定装置２は、第１スピーカ２６、第２スピーカ３６、音源部４３及び音声処理回路４４を有することにより、例えば音楽プレーヤとしての機能を有する。使用者６０は、測定装置２を継続的に装着して音楽を楽しむことができる。このような機能を有することによって、測定装置２は使用者６０のＳｐＯ２を継続的に測定することが可能になる。
電源部４５は、コントローラ１０の制御のもとで、本体部４０の各部並びに第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の各部に電力を供給するバッテリである。なお、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０は、電源部４５から電力の供給を受けずに、個別にバッテリを内蔵してよい。
表示装置４６は、種々の表示装置を含む。例えば、表示装置４６は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）、有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ：Organic Electro-Luminescence Display）、又は無機ＥＬディスプレイ（ＩＥＬＤ：Inorganic Electro-Luminescence Display）である。表示装置４６は、ＳｐＯ２の測定値を表示することができる。また、表示装置４６は、タッチパネルを採用して、使用者６０による第１スピーカ２６及び第２スピーカ３６から提供する音楽の表示及び選択を可能にしうる。
コントローラ１０は、第１光検出部２２及び／又は第２光検出部３２の出力（つまり透過光の光電変換信号）に基づいて、被検出部位６３におけるＳｐＯ２を算出する。ここで、コントローラ１０による、ＳｐＯ２の測定原理について、第１光学センサ２０を例にとり説明する。
血液中において、還元ヘモグロビンは、赤色光である第１波長の光を吸収しやすく、近赤外光である第２波長の光を吸収しにくい。これに対し、酸素化ヘモグロビンは、赤色光である第１波長の光及び近赤外光である第２波長の光とも、吸収しにくい。つまり、赤色光である第１波長の光は、還元ヘモグロビンに吸収されやすく、酸素化ヘモグロビンに吸収されにくい。また、近赤外光である第２波長の光は、還元ヘモグロビン及び酸素化ヘモグロビンに吸収されにくい。
従って、第１光源２３が射出する第１波長の光の光量に対する第１光検出部２２での受光強度と、第２光源２４が射出する第２波長の光の光量に対する第１光検出部２２の受光強度との比較に基づき、血液中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの比率を算出することができる。コントローラ１０は、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの比率に基づいて、ＳｐＯ２を算出することができる。具体的には、酸素化ヘモグロビンの量をＨｂＯ２とし、還元ヘモグロビンの量をＨｂとした場合、ＳｐＯ２は、｛ＨｂＯ２／（Ｈｂ＋ＨｂＯ２）｝×１００という数式により算出される。コントローラ１０は、例えばこの数式を用いて、ＳｐＯ２を算出する。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０からの出力値から、何れかの出力値を選択して、選択した出力値に基づいてＳｐＯ２の測定値を決定する。例えば、コントローラ１０は、第１光学センサ２０からの出力値が所定の閾値以上となり、第１光検出部２２の受ける光量が所定の光量を上回ったと判定される場合、当該第１光学センサ２０を選択対象から除外する。所定の光量とは、第１光検出部２２のフォトダイオードが、飽和状態に近くなる光量である。なお、第１光検出部２２が、フォトダイオードの出力を反転させて出力する場合、コントローラ１０は出力値が所定の閾値以下の場合に、第１光検出部２２の受ける光量が所定の光量を上回ったと判定する。コントローラ１０は、第２光学センサ３０からの出力値についても、所定の光量を上回ったと判定される場合、選択対象から除外する。
測定値の決定に用いるために出力値が選択されるセンサが、第１光学センサ２０から第２光学センサ３０に代わった場合、コントローラ１０は、タイマー４１を起動して、所定時間以内に再び第１光学センサ２０が選択されないように監視してよい。所定時間は、例えば、数秒間である。第２光学センサ３０から第１光学センサ２０に出力値が選択されるセンサが代わった場合も、同様に所定時間以内に第２光学センサ３０が選択されないように監視してよい。このようにすることによって、極めて短時間の間に、選択されるセンサが高速で繰り返し切替る現象を避けることができる。
コントローラ１０は、上記の閾値による判定に代えて、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の出力値に基づいて、生体情報の測定値のＳ／Ｎ比を算出し、Ｓ／Ｎ比の良い方の出力値を採用することができる。コントローラ１０は、図６において第１光源２３及び第２光源２４の何れも発光しない期間Ｔ３に第１光検出部２２から取得した出力値をノイズ（Ｎ）としうる。コントローラ１０は、第１光源２３の発光する期間Ｔ１に第１光検出部２２から取得した出力値と、第２光源２４の発光する期間Ｔ２に第１光検出部２２から取得した出力値の差分を、信号（Ｓ）としうる。コントローラ１０は、第２光学センサ３０についても、同様にノイズ（Ｎ）と信号（Ｓ）とを算出しうる。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の双方の出力値が、所定の光量以上であることを示すとき、生体情報を測定不能であると決定することができる。コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の双方のＳ／Ｎ比が所定の閾値よりも低い場合、生体情報を測定不能であると判断することができる。例えば、太陽高度が高く、頭の真上から日光が当たる場合には、複数のセンサが同時に使用不可能になる場合がある。
コントローラ１０は、生体情報が測定不能であると判断した場合、第１報知部２５及び第２報知部３５の少なくとも一方に対して信号を送り、使用者６０に対して刺激を与える。使用者６０は、生体情報が測定不能な場合、体の向きを変えること、または、屋内に移動することなどにより、測定可能な状態に変えることができる。
コントローラ１０は、測定した結果得られたＳｐＯ２に基づき、被検者が高山病（高度障害ともいう）になる可能性を推定してもよい。高山病は、ＳｐＯ２が低下することにより発症しやすくなる。コントローラ１０は、高山病の発症が推定される場合、第１報知部２５及び第２報知部３５の双方又は何れかに信号を送出し、使用者６０に警告を発してよい。高山病の発生が推定される場合は、上述の生体情報が測定不能である場合とは異なる報知方法を用いてよい。例えば、音、光、振動、電気等で報知する際の、刺激の発生パターンを異ならせることができる。
本体部４０は、測定装置２のための専用のハードウェアを用いることができるが、これに限られない。本体部４０として、スマートフォンまたは携帯型情報端末を使用することもできる。その場合、本開示の測定装置２の機能は、スマートフォンまたは携帯型情報端末に読み込まれるソフトウェアとして提供されうる。
［測定処理］
次に、コントローラ１０の実行する測定処理について説明する。
（第１例）
図７のフローチャートを用いて、コントローラ１０の実行する測定処理の第１例について説明する。図７のフローチャートの処理は、一回限りではなく順次繰り返し行われる。
まず、コントローラ１０は、タイマー４１が動作中か確認する（ステップＳ１０１）。タイマー４１は、測定値の決定に用いる対象となるセンサが第１光学センサ２０から第２光学センサ３０に代わった場合に、所定時間以内に測定値の決定に用いる対象となるセンサが再び第１光学センサ２０に切り替わらないようにするための計時手段である。
タイマー４１が動作していないとき（ステップＳ１０１：ＮＯ）、コントローラ１０は第１光学センサ２０の出力値を取得する（ステップＳ１０２）。出力値の取得は、少なくとも図６における期間Ｔ１および期間Ｔ２の一周期以上を含む。期間Ｔ１において、第１光源２３が第１波長の光Ｌ１を射出し、第１光検出部２２が第１波長の光Ｌ１の反射光Ｒ１を検出する。期間Ｔ２において、第２光源２４が第２波長の光Ｌ２を射出し、第１光検出部２２が第２波長の光Ｌ２の反射光Ｒ２を検出する。第１光検出部２２は、検出光を光電変換により電気信号に変換して、本体部４０のコントローラ１０に送信する。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０から取得した期間Ｔ１または期間Ｔ２の電気信号の出力値が、所定の閾値以上の場合、第１光学センサ２０が飽和していると判断する。一方、期間Ｔ１および期間Ｔ２の電気信号の出力値が所定の閾値値未満の場合、第１光学センサ２０は飽和していないと判断する（ステップＳ１０３）。
第１光学センサ２０が飽和していない場合（ステップＳ１０３：ＮＯ）、コントローラ１０は第１光学センサ２０の出力値から決定されるＳｐＯ２の測定値を出力して（ステップＳ１０４）、センサ測定を終了する。出力された測定値は、メモリ４２に格納される。出力された測定値は、本体部４０に設けた表示装置４６に表示してもよい。
ステップＳ１０１において、タイマー４１が動作中の場合（ステップＳ１０１：ＹＥＳ）、及び、ステップＳ１０３において、第１光学センサ２０が飽和している場合（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、第２光学センサ３０の出力値を取得する（ステップＳ１０５）。出力値の取得は、第１光学センサ２０の場合と同様に、少なくとも図６における期間Ｔ１および期間Ｔ２を一周期以上含む。期間Ｔ１において、第３光源３３が第１波長の光を射出し、第２光検出部３２が第１波長の光の反射光を検出する。期間Ｔ２において、第４光源３４が第２波長の光を射出し、第２光検出部３２が第２波長の光の反射光を検出する。第２光検出部３２は、検出光を光電変換により電気信号に変換して本体部４０のコントローラ１０に送信する。
コントローラ１０は、第２光学センサ３０から取得した期間Ｔ１または期間Ｔ２の電気信号の出力値が所定の閾値以上の場合、第２光学センサ３０が飽和していると判断する。コントローラ１０は、第２光学センサ３０から取得した期間Ｔ１および期間Ｔ２の電気信号の出力値が、所定の閾値未満の場合、第２光学センサ３０は飽和していないと判断する（ステップＳ１０６）。
第２光学センサ３０が飽和していない場合（ステップＳ１０６：ＮＯ）、コントローラ１０は第２光学センサ３０の出力値から決定されるＳｐＯ２の測定値を出力する（ステップＳ１０７）。出力された測定値は、メモリ４２に格納される。測定値は、本体部４０に設けた表示装置４６に表示してもよい。
次に、コントローラ１０は、タイマー４１が動作中か否かを検知する（ステップＳ１０８）。タイマー４１が動作中の場合（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、センサ測定を終了する。タイマー４１が動作中ではない場合（ステップＳ１０８：ＮＯ）、コントローラ１０は、タイマー４１を起動させ（ステップＳ１０９）、その後センサ測定を終了する。
ステップＳ１０６において、第２光学センサ３０が飽和している場合（ステップＳ１０６：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、センサ測定が不能であることを示す信号を出力する（ステップＳ１１０）。センサ測定が不能であることを示す信号は、第１光学センサ２０の第１報知部２５及び第２光学センサ３０の第２報知部３５の双方、又は何れか一方に送信される。また、コントローラ１０は、ＳｐＯ２の測定ができなかったことをメモリ４２に記憶する。コントローラ１０は、本体部４０の表示装置４６に測定ができないことを表示してよい。コントローラ１０は、その後センサ測定を終了する。
上記の図７のフローチャートに基づくセンサ測定動作は、タイマー４１の動作期間よりも短い時間間隔で繰り返し実行される。
以上のような処理を行うことによって、測定装置２は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０から、利用可能なセンサを用いてＳｐＯ２の測定を行うことが可能になる。太陽光は、通常一方向から照射されるので、少なくとも第１光学センサ２０と第２光学センサ３０との何れかが利用可能であることが期待できる。したがって、より可用性が高い測定装置２を提供することができる。また、仮に第１光学センサ２０と第２光学センサ３０との双方が測定不能の場合には、第１報知部２５及び第２報知部３５の少なくとも何れかにより、使用者６０に刺激が与えられる。これにより、使用者６０は測定ができない状況であることを認識し、測定可能なように体の向きを変える等の対応をとることが可能になる。さらに、タイマー４１を設けて、第１光学センサ２０と第２光学センサ３０との間で、短時間での測定値の切り替えが繰り返し起こらないようにしたので、安定した測定を行うことができる。
（第２例）
次に、コントローラ１０の実行する測定処理の第２例について、図８のフローチャートを用いて説明する。図８のフローチャートの処理は、部分的に図７のフローチャートの処理と類似する。このため、図７のフローチャートと共通する説明は省略する。
まず、コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０から、出力値を取得する（ステップＳ２０１）。コントローラ１０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０の双方について、図６の期間Ｔ１～Ｔ３を少なくとも１周期測定する。
次に、コントローラ１０は、タイマー４１が動作中か確認する（ステップＳ２０２）。
タイマー４１が動作していないとき（ステップＳ２０２：ＮＯ）、コントローラ１０は第１光学センサ２０の測定値のＳ／Ｎ比が第２光学センサ３０の測定値のＳ／Ｎ比よりも高いか否か判定する（ステップＳ２０３）。
第１光学センサ２０のＳ／Ｎ比が第２光学センサ３０のＳ／Ｎ比よりも高い場合（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）、コントローラ１０は第１光学センサ２０が正しい出力値を出力しているか判断する（ステップＳ２０４）。例えば、コントローラ１０は、第１光学センサ２０の出力値が飽和しているか否か判断する。コントローラ１０は、第１光学センサ２０の出力値が飽和していると判断した場合、正しい出力値が出力されていないと判断する。
コントローラ１０は、第１光学センサ２０から正しい出力値が出力されていると判断した場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）、第１光学センサ２０によるＳｐＯ２の測定値を出力し（ステップＳ２０５）、処理を終了する。
ステップＳ２０２で、タイマー４１が動作しているとき（ステップＳ２０２：ＹＥＳ）、及び、ステップＳ２０３で、第１光学センサ２０のＳ／Ｎ比が第２光学センサ３０のＳ／Ｎ比よりも高くない場合（ステップＳ２０３：ＮＯ）、コントローラ１０は、第２光学センサ３０が正しく測定値を出力しているか判断する（ステップＳ２０６）。
第２光学センサ３０が、正しい出力値を出力している場合（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、第２光学センサ３０の出力値から決定されるＳｐＯ２の測定値を出力する（ステップＳ２０７）。
コントローラ１０は、ステップＳ２０８及びＳ２０９において、図７の第１例におけるステップＳ１０８及びステップＳ１０９と同様の処理を行い、処理を終了する。
ステップＳ２０４において、第１光学センサ２０から正しい出力値が出力されていないと判断した場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）、及び、ステップＳ２０６において、第２光学センサ３０が、正しい出力値を出力してない場合（ステップＳ２０６：ＮＯ）、コントローラ１０は、センサ測定が不能であることを示す信号を出力する（ステップＳ２１０）。
以上のような第２例の処理によれば、測定装置２は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０のＳｐＯ２の測定値から、Ｓ／Ｎ比がより高い方の測定値を採用することができる。よって、より信頼性の高いセンサの測定値を用いることができる。
（第３例）
コントローラ１０の実行する測定処理の第３例について、図９のフローチャートを用いて説明する。図９のフローチャートのステップＳ３０１、Ｓ３０２、Ｓ３０５、Ｓ３０７～Ｓ３１０の処理は、それぞれ図８のフローチャートのステップＳ２０１、Ｓ２０２、Ｓ２０５、Ｓ２０７～Ｓ２１０の処理と同様なので説明を省略する。
ステップＳ３０３において、コントローラ１０は、第１光学センサ２０の出力値と第２光学センサ３０の出力値とを比較する（ステップＳ３０３）。
第１光学センサ２０の出力値が第２光学センサ３０の出力値よりも大きい場合（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、第１光学センサ２０の出力値のＳ／Ｎ比が所定の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３０４）。
第１光学センサ２０の出力値のＳ／Ｎ比が所定の閾値未満の場合（ステップＳ３０４：ＹＳ）、コントローラ１０は，第１光学センサ２０の測定値を出力する（ステップＳ３０５）。
ステップＳ３０２で、タイマー４１が動作中の場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、及び、ステップＳ３０３で第１光学センサ２０の出力値が第２光学センサ３０の出力値よりも大きくない場合（ステップＳ３０３：ＮＯ）、コントローラ１０はステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６において、第２光学センサ３０の測定値のＳ／Ｎ比が所定の閾値以上の場合（ステップＳ３０６：ＹＥＳ）、コントローラ１０は、ステップＳ３０７の処理に進む。
ステップＳ３０４で、第１光学センサ２０のＳ／Ｎ比が所定の閾値未満の場合（ステップＳ３０４：ＮＯ）、及び、ステップＳ３０６で、第２光学センサ３０のＳ／Ｎ比が所定の閾値未満の場合（ステップＳ３０６：ＮＯ）、コントローラ１０は、ステップＳ３１０の処理に進む。
以上のような第３例の処理によれば、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０のうち、より大きな検出値が得られるセンサに基づいて、測定を行うことが可能になる。
［変形例］
図１０は、測定装置２の変形例としての測定装置３を示す。測定装置３では、コントローラ１１が他の本体部４０の構成要素とともにネックバンド５０の一部に取り付けられる。また、測定装置３は、第３光学センサ７０を含む。測定装置３を装着した状態で、第３光学センサ７０は、例えば、使用者６０の首の後ろに当接する。第３光学センサ７０は、第１光学センサ２０及び第２光学センサ３０と同様に、光源部と光検出部とを有し、使用者６０の何れかの血管を流れる血流のＳｐＯ２を測定する。
変形例に係る測定装置３によれば、小型で扱いやすい測定装置３を提供することができる。また、第１光学センサ２０および第２光学センサ３０の双方によるＳｐＯ２の測定が不能な場合でも、第３光学センサ７０を用いて測定を行うことが可能になる。したがって、さらに高い可用性を有する測定装置３を実現することができる。
本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
本開示において「第１」及び「第２」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第１」及び「第２」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第１レンズは、第２レンズと識別子である「第１」と「第２」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第１」及び「第２」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。
１，２，３ 測定装置
１０，１１ コントローラ
２０ 第１光学センサ（第１センサ）
２１ 第１光源部
２２ 第１光検出部
２３ 第１光源
２４ 第２光源
２５ 第１報知部
２６ 第１スピーカ
３０ 第２光学センサ（第２センサ）
３１ 第２光源部
３２ 第２光検出部
３３ 第３光源
３４ 第４光源
３５ 第２報知部
３６ 第２スピーカ
４０ 本体部
４１ タイマー
４２ メモリ
４３ 音源部
４４ 音声処理回路
４５ 電源部
４６ 表示装置
５０ ネックバンド（固定部材）
６０ 使用者
６１ 頭部
６２ 頭蓋骨
６３ 被検部位
６４ 浅側頭動脈
７０ 第３光学センサ
Ｌ１，Ｌ２ 光
Ｒ１，Ｒ２ 反射光

Claims (12)

  1. 人体の互いに異なる部位に装着可能な複数のセンサと、
    前記複数のセンサのそれぞれの出力値を取得するコントローラと 、
    両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状であり、頭部に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、前記頭部の後ろ側を回り込むように繋いでいる固定部と、
    を備え、
    前記複数のセンサは、前記固定部の右端部に設けられた第１センサと、前記固定部の左端部に設けられた第２センサと、前記固定部に設けられ装着状態で使用者の首の後ろに当接する第３センサとを有し、
    前記複数のセンサは、光学的測定により同一種類の生体情報を算出するための出力値をそれぞれ出力し、前記コントローラは、前記複数のセンサのそれぞれの出力値に基づき、何れか１つのセンサを選択し、該選択されたセンサの出力値に基づき前記生体情報の測定値を決定する測定装置。
  2. 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれるセンサの出力値が、該センサの受ける光の光量が所定の光量以上であることを示すとき、当該センサを、前記選択されるセンサから除外する、請求項１に記載の測定装置。
  3. 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれる全てのセンサの出力値が、前記所定の光量以上であることを示すとき、前記生体情報を測定不能であると決定する請求項２に記載の測定装置。
  4. 前記コントローラは、それぞれの前記複数のセンサの出力値のＳ／Ｎ比を算出し、該複数のセンサから得られるＳ／Ｎ比に基づいて、前記何れか１つのセンサを選択する請求項１に記載の測定装置。
  5. 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれる全てのセンサの出力値から得られるＳ／Ｎ比が所定の閾値以下のとき、前記生体情報を測定不能であると決定する請求項４に記載の測定装置。
  6. 前記コントローラは、前記出力値が選択されたセンサが前記複数のセンサの中の１つのセンサから他のセンサに切り替わったとき、該切り替わった時間から所定時間以内に前記１つのセンサの出力値が再び選択されないように制御する請求項１から５の何れか一項に記載の測定装置。
  7. 使用者に対して刺激を発する報知部を備え、前記コントローラは、前記生体情報を測定不能であると決定したとき、前記報知部により使用者に刺激を発する請求項３または５に記載の測定装置。
  8. 前記報知部は、音、振動、光及び電気の少なくとも１つによる刺激を発する請求項７に記載の測定装置。
  9. 前記複数のセンサは、前記第１センサ及び前記第２センサをそれぞれ使用者の頭部の左耳及び右耳に対応して固定する１つ以上の固定部材を備える請求項１から８の何れか一項に記載の測定装置。
  10. それぞれ前記第１センサ及び前記第２センサと一体として形成された第１スピーカ及び第２スピーカ、並びに、前記第１スピーカ及び前記第２スピーカに音声を提供する音源部をさらに備える請求項９に記載の測定装置。
  11. 前記センサは、酸素飽和度及び血流速度の少なくとも何れか一方を測定する請求項１から１０の何れか一項に記載の測定装置。
  12. 両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状であり、頭部に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、前記頭部の後ろ側を回り込むように繋いでいる固定部と、前記固定部の右端部に設けられた第１センサと、前記固定部の左端部に設けられた第２センサと、前記固定部に設けられ装着状態で使用者の首の後ろに当接する第３センサとを有する複数のセンサとを備える測定装置における測定方法であって、
    使用者の異なる部位に、同一種類の生体情報の光学的測定を行う前記複数のセンサを装着するステップと、
    前記複数のセンサのそれぞれの出力値を取得するステップと、
    前記それぞれの出力値に基づいて、何れか１つのセンサを選択するステップと、
    前記選択されたセンサの出力値に基づいて、前記生体情報の測定値を決定するステップと
    を含む測定方法。
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