JP7129189B2

JP7129189B2 - 生体の測定装置及びプログラム

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Publication number: JP7129189B2
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Inventors: 修甫菅井; 仁古川
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Description

本発明は、生体の測定装置及びプログラムに関する。

生体の一部に光を照射し、生体からの反射光量又は透過光量を検出して、生体情報を検出する測定装置が知られている。生体情報とは、例えば、脈拍数や血管の硬化度合いといった、生体が発する種々の生理学的・解剖学的情報である。例えば、脈拍数は、血管内の血液移動に伴う反射又は透過光量の変動を示す脈波信号に基づき検出することができる。また、例えば、血管の硬化度合いは、脈波信号を２回微分した加速度脈波信号（以下、単に、加速度信号と呼ぶ。）の特徴点に基づいて検出することができる。

特許文献１は、生体情報の測定装置の一例である脈波測定装置を開示している。特許文献１によると、脈波測定装置は、指尖部に対して光束を照射し、その反射光量の時間的な変動から脈波を検出している。特許文献２は、複数の受光素子を有する受光部を用いて複数の生体情報を取得する構成を開示している。また、特許文献３は、受光部が検出した検出信号の特徴点のタイミングに基づいて、受光部の動作モードを切り替えることにより、測定装置の消費電力を削減する構成を開示している。さらに、特許文献４は、カルボキシヘモグロビン濃度を測定する構成を開示している。

特開２００４－０００４６７号公報特開２０１３－１５０７７２号公報特開２０１７－１０８９０５号公報特開２０１５－０００１２７号公報

複数の生体情報を検出する場合、検出する生体情報に応じて適切な測定条件は異なり得る。なお、測定条件とは、例えば、光源の発光強度や受光センサの受光時間等である。したがって、共通の光源及び受光センサを使用して複数の生体情報を並行して検出する場合、測定条件を測定中に切り替える必要がある。生体情報の検出中に測定条件を切り替えると、受光センサが出力する検出信号が変化し、生体情報の検出に影響する。また、測定条件の切り替えのために測定を中断すると、生体情報の検出時間が長くなる。

特許文献２は、複数の生体情報を検出する構成を開示しているが、複数の生体情報を検出するために測定条件を切り替えることを開示していない。特許文献３は、消費電力の削減を目的とし、複数の生体情報を検出するために測定条件を切り替えるものではなく、かつ、この切り替えに起因する検出信号の変動の影響を回避する構成を開示してはいない。

本発明は、生体の異なる情報を取得するため、測定中に測定条件を切り替えるための技術を提供するものである。

本発明の一態様によると、測定装置は、測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、前記受光手段の第１画素の受光結果から脈波に関する信号である生体信号を生成する生成手段と、前記生体信号の周期を判定する判定手段と、前記生体信号の各周期において、前記生体信号を微分した値である前記生体信号の特徴量を検出する第１検出手段と、前記受光手段の複数の第２画素の受光結果から酸素飽和度に関する情報、又はカルボキシヘモグロビン濃度に関する情報である生体情報を検出する第２検出手段と、前記生体信号を生成するための第１測定条件と、前記第２検出手段による前記生体情報の検出のための第２測定条件を決定する決定手段と、前記生体信号の各周期において、前記第２検出手段による検出の終了タイミングを判定し、前記第１検出手段が前記特徴量を検出するまでは前記第１測定条件を前記分光センサに設定し、前記第１検出手段が前記特徴量を検出してから前記終了タイミングまでは前記第２測定条件を前記分光センサに設定する設定手段と、を備えていることを特徴とする。

本発明によると、生体の異なる情報を取得するため、測定中に測定条件を切り替えることができる。

一実施形態による測定装置の機能ブロック図。一実施形態による測定装置の構成図。一実施形態による白色光源のスペクトルとラインセンサの構成を示す図。一実施形態による生体情報の検出処理のフローチャート。一実施形態による生体信号及び加速度信号並びに特徴点を示す図。一実施形態による検出処理の説明図。一実施形態による生体情報の検出処理のフローチャート。一実施形態による測定装置の外観を示す図。

以下、本発明の例示的な実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、本発明を実施形態の内容に限定するものではない。また、以下の各図においては、実施形態の説明に必要ではない構成要素については図から省略する。

＜第一実施形態＞
図８は、本実施形態による測定装置１の斜視図である。なお、図８（Ａ）は、シャッタ部材１０２が開口部５００を覆った状態を示し、図８（Ｂ）は、シャッタ部材１０２が退避位置に移動されて開口部５００が露出した状態を示している。なお、開口部５００は、ハウジング１１０内部への異物の落下を防止する透明カバー４００で覆われている。ハウジング１１０には、図８のＸ方向に沿った溝状のガイドレール１１６が設けられている。また、ガイド部材１０３のガイド部１３１は、このガイドレール１１６にはめ込まれている。これにより、ガイド部材１０３及びシャッタ部材１０２は、Ｘ方向において、ガイドレール１１６が設けられた範囲内で移動可能な様になっている。なお、ガイド部材１０３のガイド部１３１には、ハウジング１１０内においてバネが取り付けられている。そして、このバネの力により、ガイド部材１０３に外部から力を加えない状態において、ガイド部材１０３は、図８（Ａ）の位置で止まる様になっている。ユーザが生体情報を測定する際、ユーザは、指によりガイド部材１０３の指受け部３２０をＸ方向に押し込み、ガイド部材１０３及びシャッタ部材１０２をＸ方向にスライドさせる。ガイド部材１０３及びシャッタ部材１０２をガイドレール１１６で制限される位置まで指で押し込むと、指の先端部分が開口部５００を覆う状態となる様に、測定装置１は構成されている。この状態において、ハウジング１１０の内部から、白色光源２１（図２）は、開口部５００を介して指に光を照射し、ハウジング１１０の内部のラインセンサ２４（図２）は、その反射光を受光する。

また、ハウジング１１０には、軸受部１１９により回転可能に保持される押圧部材１０５と押圧バネ１５１が設けられている。押圧バネ１５１は、押圧部材１０５に対して、開口部５００に向かう力を加える。また、押圧部材１０５には押圧リブ１５２が設けられ、シャッタ部材１０２には被押圧リブ１２３が設けられる。図８（Ａ）の状態では、押圧リブ１５２が被押圧リブ１２３に当接し、これにより、シャッタ部材１０２はハウジング１１０の上面に対し付勢される。また、シャッタ部材１０２の開口部５００側の面には、白色基準板が設けられる。この白色基準板は、ハウジング１１０内部の白色光源２１やラインセンサ２４等のキャリブレーションに使用される。シャッタ部材１０２は、キャリブレーション時にハウジング１１０から開口部５００を介して外部に光が漏れることを防止する。また、押圧部材１０５は、測定時、測定対象の指先を開口部５００の位置で安定させる役割も有する。

図２は、測定装置１のハウジング１１０内に配置されるハードウェアの構成図である。ＣＰＵ５０は、測定装置１の全体を制御する制御部である。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に格納されたプログラムに基づいて後述する各種制御を実行する。なお、ＣＰＵ５０は、各種制御を実行する際に使用するデータや、一時的に記憶する必要があるデータをＲＡＭ５２に記憶する。ＣＰＵ５０は、バス５３を介して、ＲＯＭ５１と、ＲＡＭ５２と、Ｉ／Ｏポート５４と、ＡＤ変換回路５５と、外部通信回路５６と通信できる。光源駆動回路６０は、白色光源２１の発光を制御する。また、ＣＰＵ５０は、Ｉ／Ｏポート５４を介して、光源駆動回路６０を制御することで、白色光源２１の発光強度を制御することができる。さらに、ＣＰＵ５０は、Ｉ／Ｏポート５４を介して、ラインセンサ２４の電荷蓄積時間の設定を行うことができる。ラインセンサ２４は、後述する様に、白色光源２１が射出した光の反射光を集光レンズ２２及び回折格子２３を介して受光し、受光量に応じた電圧をＡＤ変換回路５５に出力する。ＣＰＵ５０は、ＡＤ変換回路５５を介して、ラインセンサ２４が出力する受光量に応じた電圧を取得する。さらに、ＣＰＵ５０は、外部通信回路５６を介して外部機器３０と通信可能な様に構成される。なお、集光レンズ２２、回折格子２３及びラインセンサ２４は、分光測色計（分光センサ）を構成している。或いは、白色光源２１、集光レンズ２２、回折格子２３及びラインセンサ２４は、分光センサを構成している。

図１は、本実施形態における測定装置１の動作を説明するためのブロック図である。ＣＰＵ５０は、ＲＯＭ５１に格納されたプログラムを実行することで、Ｉ／Ｏポート５４、光源駆動回路６０、ＡＤ変換回路５５、外部通信回路５６、ＲＯＭ５１及びＲＡＭ５２と協働して図１の制御部１０として機能する。発光制御部１１は、ＣＰＵ５０及び光源駆動回路６０に対応し、白色光源２１の発光強度を調整し、かつ、白色光源２１の発光を制御する。白色光源２１は、可視光全体にわたる発光波長分布を有する。白色光源２１としては、例えば、タングステン光や白色ＬＥＤ、ＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の３色ＬＥＤ等を使用可能である。本実施形態において白色光源２１は、タングステン光を用いた白色ＬＥＤであるものとする。図３（Ａ）は、本実施形態で用いる白色光源２１の波長別の相対強度（輝度）を示している。

図１に示す様に、白色光源２１が射出する光７０は、ハウジング１１０の開口部５００を、その法線方向に対して約４５度の角度で通過して測定位置にある測定対象９０である指先を照射する。そして、この照射光は、測定対象９０の光吸収特性に応じた散乱光７１となる。散乱光７１の一部は、集光レンズ２２により平行光７２に変換され、回折格子２３に９０度の入射角で入射する。回折格子２３は、入射光を波長に応じて分光する。分光された分散光７３は、ラインセンサ２４の各画素に入射する。ラインセンサ２４の各画素は、入射した分散光７３の受光量に応じた電圧を受光量検出部１２に出力する。図３（Ｂ）は、ラインセンサ２４の模式図である。本実施形態によるラインセンサ２４は、波長約４００ｎｍから約１０００ｎｍの可視光を５ｎｍ単位で検出するために必要な１２０画素を有する。本実施形態では、ラインセンサ２４の１番の画素が約４００ｎｍ、１２０番の画素が約１０００ｎｍの波長を含む光を検出する様に、測定装置１は調整して組み立てられている。受光量検出部１２は、ＣＰＵ５０、ＡＤ変換回路５５及びＩ／Ｏポート５４に対応する。実際には、ＡＤ変換回路５５は、ラインセンサ２４が出力する各画素の電圧をそれぞれ、例えば、１２ビットのデジタル値に変換し、ＣＰＵ５０は、この各画素の受光量を示すデジタル値をＡＤ変換回路５５から取得する。本実施形態のラインセンサ２４は、電荷蓄積型であり、所定の蓄積時間に入射した分散光の光量に応じて、画素ごとに電圧信号を出力する。ラインセンサ２４での蓄積時間は、受光量検出部１２、より詳しくは、ＣＰＵ５０がＩ／Ｏポート５４を介してラインセンサ２４に設定する。

第１生体信号生成部１３は、所定画素の受光結果、つまり、受光量を示す値に基づき第１生体信号を生成する。本実施形態では、生体の指先を測定対象９０とし、約５９０ｎｍの波長を検知する３８番の画素の受光量に基づき第１生体信号を生成する。この第１生体信号は、指尖容積脈波信号としても参照される。第１生体信号の生成に使用する約５９０ｎｍの波長は、血液中のヘモグロビンでの吸光量が比較的大きい波長である。

第２生体信号生成部１９は、ラインセンサ２４の複数の画素のうち、約６６０ｎｍの波長を検知する５２番の画素と、約９４０ｎｍの波長を検知する１０８番の画素の受光量それぞれの時間変化を示す第２生体信号を生成して生体情報検知部２０に出力する。生体情報検知部２０は、第２生体信号に基づき経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）を判定する。ＳｐＯ２は、動脈血中のヘモグロビンが酸素とどのくらい結合しているかをパーセントで示すものである。ＳｐＯ２の検出において、生体情報検知部２０は、ＳｐＯ２の値Ｒを、Ｒ＝Ｐ６６０／Ｐ９４０として求める。ここで、Ｐ６６０は、５２番の画素（約６６０ｎｍ）の受光量であり、Ｐ９４０は１０８番の画素（約９４０ｎｍ）の受光量である。なお、ＳｐＯ２は、同じタイミングでの５２番の画素の受光量と、１０８番の画素の受光量により求める。生体情報検知部２０は、事前に作成した値ＲとＳｐＯ２との校正曲線に、第２生体信号に基づき求めた値Ｒを当てはめることによりＳｐＯ２を判定する。

外部通信部１７は、外部通信回路５６に対応し、外部機器３０と通信を行う。外部機器３０は、測定装置１に測定開始及び測定終了の指示を行う。また、測定装置１は、第１生体信号や、第１生体信号を複数回微分した信号や、第１生体信号の周期Ｃや、第１生体信号の特徴点や、判定したＳｐＯ２等を外部機器３０に送信する。なお、外部機器３０は、第１生体信号の周期Ｃから脈拍の値を算出することができる。さらに、外部機器３０は、第１生体信号の特徴点及びその値に基づき血管の硬化度合いを判定することができる。外部機器３０は、例えば、パーソナルコンピュータやタブレット端末である。なお、外部機器３０との通信は、有線であっても無線であっても良い。条件変更部１４については後述する。なお、制御部内でＳｐＯ２を判定するのではなく、第２生体信号を外部機器３０に送信し、外部機器３０がＳｐＯ２を判定する構成であっても良い。

図４は、生体情報の検出処理のフローチャートである。測定装置１は、外部機器３０から測定開始指示を受信すると、Ｓ１００で、測定条件Ａ及びＢを決定する。なお、測定条件は、例えば、白色光源２１の発光強度や、ラインセンサ２４の電荷蓄積時間（受光時間）である。また、測定条件Ａは、第１生体信号を生成する際の測定条件であり、測定条件Ｂは、第２生体信号を生成する際の測定条件である。

まず、測定条件Ａの決定について説明する。例えば、発光制御部１１は、白色光源２１を所定の発光強度で発光させ、受光量検出部１２は、第１生体信号の生成に使用する３８番の画素の受光量を所定期間検出する。そして、制御部１０は、所定期間で検出した受光量の最大値（ピーク値）がＡＤ変換回路５５により検出可能な電圧範囲の最大値付近となる様に、白色光源２１の発光強度及び／又はラインセンサ２４の電荷蓄積時間を決定し、これを測定条件Ａとする。なお所定期間は、生成する第１生体信号である指尖容積脈波信号の1周期以上とし、例えば、２秒とすることができる。なお、Ｓ１００で測定条件Ａを決定するための白色光源２１の発光強度については予め決めておく。そして、制御部１０は、この発光強度と、３８番の画素の受光量の最大値に基づき、測定条件Ａを決定する。

続いて、測定条件Ｂの決定について説明する。上述した様に第２生体信号は、５２番の画素（約６６０ｎｍ）の受光量と、１０８番の画素（約９４０ｎｍ）の受光量により生成される。したがって、測定条件Ａの決定と同様に、発光制御部１１は、白色光源２１を所定の発光強度で発光させ、受光量検出部１２は、５２番と１０８番の画素の受光量を所定期間検出する。そして、制御部１０は、所定期間で検出した５２番と１０８番の画素の受光量がＡＤ変換回路５５により検出可能な電圧範囲の最大値付近となる様に、白色光源２１の発光強度及び／又はラインセンサ２４の電荷蓄積時間を決定し、これを測定条件Ｂとする。なお、測定条件ＡとＢの決定は、並行して行うことも、個別に行うこともできる。なお、白色光源２１の発光強度及び／又はラインセンサ２４の電荷蓄積時間を所定期間毎に変化させながら、生体信号の生成に使用する画素の受光量の最大値が適切となる様に測定条件を決定する構成であっても良い。

制御部１０は、決定した測定条件Ａを発光制御部１１及び受光量検出部１２にＳ１０１で設定する。これにより、発光制御部１１は、測定条件Ａに従う発光強度で白色光源２１を発光させる。また、受光量検出部１２は、測定条件Ａに従う電荷蓄積時間をラインセンサ２４に設定する。第１生体信号生成部１３は、３８番の画素の各タイミングの受光量に基づき第１生体信号を生成し、周期算出部１５及び特徴算出部１６に第１生体信号を出力する。なお、第１生体信号生成部１３は、３８番の画素の各タイミングの受光量をそのまま時系列で示すことで第１生体信号を生成することができる。また、第１生体信号生成部１３は、３８番の画素の各タイミングの受光量を所定数毎に区切り、所定数の平均値を求め、この平均値を時系列で示すことで第１生体信号を生成することができる。また、第１生体信号生成部１３は、３８番の画素の所定数のタイミングの受光量の移動平均により生体信号を生成することができる。また、各タイミングの受光量又はその平均値を時系列で示す信号に対してフィルタ処理を行い、フィルタ処理後の信号を第１生体信号とすることができる。

周期算出部１５は、Ｓ１０２で、第１生体信号の周期Ｃを第１生体信号の極値に基づき判定する。周期算出部１５は、例えば、第１生体信号の局所的最小値の時間間隔に基づき第１生体信号の周期Ｃを判定する。図５（Ａ）は、第１生体信号と、第１生体信号の周期Ｃ（Ｃ１～Ｃ４の４回分）の検出例を示している。また、周期算出部１５は、第１生体信号を２回微分した加速度信号の局所的最大値の時間間隔に基づき第１生体信号の周期を判定することもできる。図５（Ｂ）は、加速度信号と、加速度信号の局所的最大値の時間間隔から判定される第１生体信号の周期Ｃ（Ｃ'１～Ｃ'４の４回分）の検出例を示している。

また、特徴算出部１６は、Ｓ１０３で、第１生体信号の特徴点及びその値を算出する。本実施形態においては、第１生体信号の周期Ｃの開始タイミングを基点として、生体信号を２回微分した加速度信号の局所的最大値及び局所的最小値の最初の５つを特徴点とする。なお、第１生体信号の周期Ｃの開始タイミングは、第１生体信号の局所的最小値（極値）のタイミングとする。図５（Ｃ）は、５つの特徴点ａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅの一例をしている。なお、特徴算出部１６は、第１生体信号を４回微分した信号の局所的最大値及び局所的最小値を特徴点とすることもできる。また、特徴点とする数は、４に限定されず、他の数であっても良い。より一般的には、特徴算出部１６は、第１生体信号を１回以上微分した微分信号の変化点の情報を特徴量とすることができる。

特徴算出部１６は、Ｓ１０３及びＳ１０４で、総ての特徴点を算出するまで特徴点の算出を継続する。条件変更部１４は、特徴算出部１６が総ての特徴点の算出を完了させると、Ｓ１０５で、第２生体信号の検出期間Ｑを判定する。図６は、検出期間Ｑの説明図である。図６のタイミングＴａは、周期算出部１５が、第１生体信号の周期Ｃ１の終わり、つまり、局所的最小値を検知したタイミングである。本実施形態において、周期算出部１５は、生体信号の振幅が所定時間以上連続して上昇することを検出することにより、第１生体信号の局所的最小値を検出している。つまり、周期算出部１５は、第１生体信号の周期Ｃ１の終了時間（局所的最小値となった時刻）を事後的に検出する。図６のタイミングＴｂは、特徴算出部１６が総ての特徴点の算出を完了させたタイミングである。また、時刻ＣＸは、現在の周期Ｃ２の終了時刻を予測した予測時刻である。条件変更部１４は、周期Ｃ２の開始タイミングから１つ前の周期Ｃ１に対応する期間だけ後の時刻を予測時刻ＣＸとして推定する。なお、１つ前の周期Ｃではなく、過去複数回の周期Ｃの平均値を用いて予測時刻ＣＸを算出する構成とすることもできる。なお、第１生体信号の周期は変動するため、条件変更部１４は、第１生体信号の変動量である変動マージンＺを予測時刻ＣＸの算出に使用することができる。この場合、条件変更部１４は、周期Ｃ２の開始タイミングから１つ前の周期、或いは、過去複数回の周期の平均値だけ後の時刻より、変動マージンＺだけ早い時刻を予測時刻ＣＸとする。なお、変動マージンＺの値は、予め、ＲＯＭ５１に格納されている。

条件変更部１４は、予測時刻ＣＸから変更時間Ｄだけ早いタイミングＴｃを求め、タイミングＴｃを検出期間の終了タイミングとする。そして、条件変更部１４は、タイミングＴｂからタイミングＴｃまでの期間を検出期間Ｑとする。変更時間Ｄとは、測定条件Ｂから測定条件Ａに変更してから、第１生体信号が安定し、よって、第１生体信号に基づく測定を行える様になるまでの時間である。例えば、白色光源２１の発光強度を変更する場合には、発光強度の安定待ち時間が変更時間Ｄには含まれる。また、受光量検出部１２がローパスフィルタ等のフィルタ回路を有する場合にはフィルタの時定数に基づく時間が変更時間Ｄに含まれる。さらに、第１生体信号生成部１３が、時系列のデジタル値の移動平均処理等により生体信号を生成する場合には、平均処理に要する時間が変更時間Ｄには含まれる。なお、生体信号の局所的最小値の検出のため、局所的最小値となる前の生体信号の振幅の減少を所定期間だけ検出する必要がある場合、条件変更部１４は、この所定期間を検知時間ＹとしてタイミングＴｃの算出に使用することができる。この場合、条件変更部１４は、予測時刻ＣＸから変更時間Ｄ及び検知時間Ｙの和だけ早いタイミングをタイミングＴｃとする。

図４に戻り、制御部１０は、Ｓ１０６で、タイミングＴｂにおいて、決定した測定条件Ｂを発光制御部１１及び受光量検出部１２にＳ１０１で設定する。第２生体信号生成部１９は、測定条件Ｂに切り替えた後、測定条件Ａから測定条件Ｂへの変更時間が経過すると、第２生体信号を生成して生体情報検知部２０に出力する。これにより、生体情報検知部２０は、第２生体信号が示す５２番の画素（約６６０ｎｍ）の受光量と、１０８番の画素（約９４０ｎｍ）の受光量とに基づきＳｐＯ２を判定する。なお、ラインセンサ２４は、電荷蓄積時間毎に受光量を出力するため、生体情報検知部２０は、検出期間Ｑの間、複数回、ＳｐＯ２を判定する。また、生体情報検知部２０は、検出期間Ｑが経過すると、当該検出期間の間に求めた複数のＳｐＯ２の平均値を求める。

制御部１０は、Ｓ１０６で、測定条件Ｂを設定した後、Ｓ１０７で検出期間Ｑが経過するまで待機する。制御部１０は、検出期間Ｑが経過すると、Ｓ１０８（タイミングＴｃ）において、測定条件Ａを発光制御部１１及び受光量検出部１２に設定する。そして、制御部１０は、Ｓ１０９で、外部機器３０から測定終了指示を受信しているかを判定し、測定終了指示を受信するまで、Ｓ１０３からの処理を繰り返し行う。なお、外部通信部１７は、第１生体信号の１周期が完了するたびに、加速度信号と、生体信号の周期Ｃと、特徴点及びその値と、ＳｐＯ２の平均値とを外部機器３０に出力する。

以上、第１生体信号を生成して生体情報を測定する間は、第１生体信号の生成に適した測定条件を設定する。そして、第1生体信号の過去１つ以上の周期に基づき、第１生体信号の現周期が終了すると予測される予測時刻ＣＸを求める。そして、現周期の第１生体信号から特徴点を算出すると、そのタイミングと予測時刻ＣＸとに基づき第２生体信号に基づく生体情報の検知期間Ｑを判定する。なおこのとき、測定条件の変更に要する時間を考慮する。そして、検知期間Ｑにおいては、第２生体信号の生成に適した測定条件を設定する。この構成により、第１生体信号からの特徴点の算出を継続しながら、第２生体信号からのＳｐＯ２の判定を精度良く行うことができる。つまり、測定を中断することなく、検出対象の複数の生体情報に適した測定条件を使用することができ、各生体情報の検出精度を向上させることができる。なお、本実施形態では、検知期間Ｑには、測定条件Ａから測定条件Ｂへの切り替えに必要な変更時間が含まれていた。しかしながら、測定条件Ａから測定条件Ｂへの変更時間を検知期間Ｑから除外する構成とすることもできる。この場合、検知期間Ｑの開始タイミングは、タイミングＴｂより、測定条件Ａから測定条件Ｂへの変更時間だけ後のタイミングとなる。

＜第二実施形態＞
続いて、第二実施形態について、第一実施形態との相違点を中心に説明する。本実施形態において、生体情報検知部２０は、ＳｐＯ２に加えてカルボキシヘモグロビン濃度（ＳｐＣＯ）も判定する。ＳｐＣＯは、約６２０ｎｍの波長を検知する４４番の画素と、約６６０ｎｍの波長を検知する５２番の画素と、約８１０ｎｍの波長を検知する８２番の画素と、約９４０ｎｍの波長を検知する１０８番の画素の受光量に基づき検出することができる。なお、これら４つの波長の受光量に基づきＳｐＣＯを判定する方法は、例えば、特許文献４に記載されている。

図７は、本実施形態による生体情報の検出処理のフローチャートである。なお、図４のフローチャートと同様のステップについては、同じステップ番号を付与してその説明を省略する。測定装置１は、外部機器３０から測定開始指示を受信すると、Ｓ２００で、測定条件Ａ、Ｂ及びＣを決定する。測定条件Ａ及びＢは、第一実施形態と同様である。測定条件Ｃは、ＳｐＣＯを測定するための条件であり、ＳｐＣＯを検出するための４つの波長を受光する画素の受光量の最大値がＡＤ変換回路５５により検出可能な電圧範囲の最大値付近とするための条件である。

Ｓ１０５で、検出期間Ｑを判定すると、条件変更部１４は、測定回数が奇数回目であるか否かをＳ２０１で判定する。測定回数が奇数回目であると、条件変更部１４は、測定条件Ｂを発光制御部１１及び受光量検出部１２にＳ１０６で設定する。また、第２生体信号生成部１９は、５２番の画素（約６６０ｎｍ）と１０８番の画素（約９４０ｎｍ）の受光量を示す第２生体信号を生成する。これにより、生体情報検知部２０は、検出期間Ｑの間、ＳｐＯ２を判定する。一方、測定回数が偶数回目であると、条件変更部１４は、測定条件Ｃを発光制御部１１及び受光量検出部１２にＳ２０２で設定する。また、第２生体信号生成部１９は、４４番の画素（約６２０ｎｍ）と、５３番の画素（約６６０ｎｍ）と、８２番の画素（約８１０ｎｍ）と、１０８番の画素（約９４０ｎｍ）の受光量を示す第２生体信号を生成する。これにより、生体情報検知部２０は、検出期間Ｑの間、ＳｐＣＯを判定する。なお、本実施形態においては、外部通信部１７は、第１生成信号の１周期毎に、ＳｐＯ２とＳｐＣＯを交互に外部機器３０に出力する。

以上、本実施形態では、第１生体信号の１周期毎に第２生体信号を生成するための画素を切り替える。この構成により、検出する生体情報の種類を、検出精度を落とすことなく多くすることができる。なお、第２生体信号で検出する生体情報は３以上とすることもできる。この場合も、各生体情報の測定条件を求め、第１生体信号の１周期毎に順次、１つの測定条件を選択して設定する。なお、複数種類の生体情報の測定順序を示す情報は、予めＲＯＭ５１に格納しておく。

なお、測定条件として、白色光源２１の発光強度及びラインセンサ２４の電荷蓄積時間を例にして上記実施形態を説明した。なお、測定条件は、これらに限定されず、例えば、ラインセンサ２４の受光感度（ゲイン）を測定条件として使用する構成とすることもできる。また、第二実施形態では、１つの検知期間Ｑ内では、ＳｐＯ２又はＳｐＣＯの検知のみを行っていた。しかしながら、検知期間Ｑの時間に応じて、１つの検知期間Ｑを前半と後半に分け、前半ではＳｐＯ２を検知し、後半ではＳｐＣＯを検知する構成とすることもできる。

なお、上記実施形態において、測定装置１のラインセンサ２４は、測定対象９０からの反射光を受光するものであったが、透過光を受光する構成とすることもできる。また、本発明の測定装置１の外観や、機械的構造は、図８に示すものに限定されない。

［その他の実施形態］
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

２１：白色光源、２３：回折格子、２４：ラインセンサ、１３：第１生体信号生成部、１５：周期判定部、１６：特徴量算出部、１９：生体情報検知部、１４：条件変更部、１０：制御部

Claims

測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、
前記受光手段の第１画素の受光結果から脈波に関する信号である生体信号を生成する生成手段と、
前記生体信号の周期を判定する判定手段と、
前記生体信号の各周期において、前記生体信号を微分した値である前記生体信号の特徴量を検出する第１検出手段と、
前記受光手段の複数の第２画素の受光結果から酸素飽和度に関する情報、又はカルボキシヘモグロビン濃度に関する情報である生体情報を検出する第２検出手段と、
前記生体信号を生成するための第１測定条件と、前記第２検出手段による前記生体情報の検出のための第２測定条件を決定する決定手段と、
前記生体信号の各周期において、前記第２検出手段による検出の終了タイミングを判定し、前記第１検出手段が前記特徴量を検出するまでは前記第１測定条件を前記分光センサに設定し、前記第１検出手段が前記特徴量を検出してから前記終了タイミングまでは前記第２測定条件を前記分光センサに設定する設定手段と、
を備えていることを特徴とする測定装置。
前記設定手段は、前記生体信号の周期の終了時刻を当該周期より前の１つ以上の周期に基づき推定し、推定した前記終了時刻に基づき前記終了タイミングを決定することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
前記設定手段は、前記生体信号の周期の変動量にさらに基づき前記終了時刻を推定することを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
前記設定手段は、推定した前記終了時刻より、前記第２測定条件から前記第１測定条件への変更に要する時間だけ早いタイミングを前記終了タイミングとすることを特徴とする請求項２又は３に記載の測定装置。
前記判定手段は、前記生体信号の極値に基づき前記生体信号の周期を判定し、
前記設定手段は、推定した前記終了時刻より、前記第２測定条件から前記第１測定条件への変更に要する時間と前記判定手段が前記生体信号の極値を検出するために必要な所定の時間との和だけ早いタイミングを前記終了タイミングとすることを特徴とする請求項２又は３に記載の測定装置。
前記設定手段は、前記第１検出手段が前記特徴量を検出すると前記第２測定条件に変更し、
前記第２検出手段は、前記第２測定条件に変更されると、前記第１測定条件から前記第２測定条件への変更に要する時間が経過してから前記終了タイミングまでの間、前記複数の第２画素の受光結果に基づき前記生体情報を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の測定装置。
前記第２検出手段は、前記複数の第２画素の受光結果から複数種類の前記生体情報を検出し、
前記決定手段は、複数種類の前記生体情報それぞれの検出のための複数の前記第２測定条件を決定することを特徴とする請求項６に記載の測定装置。
前記第２検出手段は、複数種類の前記生体情報それぞれを、前記複数の第２画素のうちの少なくとも２つの第２画素の受光結果から検出することを特徴とする請求項７に記載の測定装置。
前記決定手段は、前記生体情報を検出するための前記第２測定条件を、当該生体情報の検出に使用する前記少なくとも２つの第２画素の受光量のピーク値に基づき決定することを特徴とする請求項８に記載の測定装置。
前記複数種類の生体情報の測定順序を示す情報を保持する保持手段をさらに備えており、
前記設定手段は、前記生体信号の各周期において、複数種類の前記生体情報のうちの１つの前記生体情報を前記測定順序に従い選択し、前記第１検出手段が前記特徴量を検出すると、選択した前記生体情報を検出するための前記第２測定条件に変更することを特徴とする請求項７又は８に記載の測定装置。
前記決定手段は、前記第１画素の受光量のピーク値に基づき前記第１測定条件を決定することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の測定装置。
前記第１測定条件及び前記第２測定条件は、前記光源の発光強度、前記受光手段の受光時間及び前記受光手段の受光感度の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の測定装置。
前記第１検出手段は、前記生体信号を１回以上微分した信号の変化点の情報を前記特徴量とすることを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の測定装置。
前記第１検出手段は、前記生体信号を２回、又は、４回微分した微分信号を求め、前記生体信号の極値のタイミングから所定数の前記微分信号の極値を前記特徴量とすることを特徴とする請求項１３に記載の測定装置。
測定位置に向けて光を射出する光源と、前記測定位置にある生体からの反射光、又は、前記測定位置にある生体を透過した透過光を波長に応じて分光する分光手段と、複数の画素を有し、前記複数の画素の各画素は、前記分光手段が分光した所定の波長を含む光を受光する受光手段と、を含む分光センサと、
１つ以上のプロセッサーと、
を有する測定装置の前記１つ以上のプロセッサーで実行されると、
前記測定装置に、
第１測定条件を前記分光センサに設定することと、
前記第１測定条件が設定された状態で、前記受光手段の第１画素の受光結果から脈波に関する信号である生体信号を生成することと、
前記生体信号の周期を判定することと、
前記生体信号の各周期において、前記生体信号を微分した値である前記生体信号の特徴量を検出することと、
前記生体信号の各周期において、酸素飽和度に関する情報、又はカルボキシヘモグロビン濃度に関する情報である生体情報の検出の終了タイミングを判定することと、
前記生体信号の各周期において前記生体信号の特徴量を検出すると、第２測定条件を前記分光センサに設定することと、
前記第２測定条件が前記分光センサに設定されると、前記終了タイミングまで、前記受光手段の複数の第２画素の受光結果から前記生体情報を検出することと、
を実行させることを特徴とするプログラム。