JP7193611B2 - 生体情報測定器 - Google Patents

Description

本開示は、生体情報測定器に関する。

体内の血液中にどの程度の酸素が含まれているかを示す生体指標の一つとして、経皮的動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２、以下動脈血中酸素飽和度という場合がある）が知られている。動脈血中酸素飽和度は、一般に、生体組織に赤色光及び赤外光を照射し、毛細血管を透過した透過光を測定することにより推定することができる。２つの波長の光は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）及び還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する吸光特性に差を有している。動脈血中酸素飽和度は、この吸光特性の差を利用することにより推測される。具体的には、主に指等にプローブ（センサ）を装着し、２種類の波長の光（赤色光及び赤外光）を指等に照射してそれぞれの透過光又は反射光の強度を測定する。酸化ヘモグロビンの飽和量は、２種類の波長の光の透過光又は反射光の強度に基づいて算出される。

例えば、以下に示す特許文献１、２には、生体を透過した赤色光と赤外光とを１つの受光素子で受光して、動脈血中酸素飽和度の推定を行うオキシメータが開示されている。動脈血中酸素飽和度は、通常、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）の濃度と、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）及び還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）の濃度の和との比（理論値）で決まる。ところが、実際の動脈血中酸素飽和度は、上述した理論値と乖離する。そこで、特許文献１，２に開示された装置では、生体組織中の光散乱を考慮して、上述した理論値を校正する校正式、又は理論値と動脈血中酸素飽和度とが対応付けられたテーブルを用いて動脈血中酸素飽和度を推定している。

特開昭６２－１０２７３６号公報 特開２０１０－２３３９０８号公報

しかしながら、上述したような校正式やテーブルを用いて推定した動脈血中酸素飽和度は、生体内での光の散乱が十分に考慮されておらず、依然として実際の動脈血中酸素飽和度との乖離が大きい場合がある。特に、動脈血中酸素飽和度が低い場合には、推定した動脈血中酸素飽和度と実際の動脈血中酸素飽和度との乖離が大きくなる傾向がある。

そこで、本開示は、生体の測定環境や測定位置に関わらず、高い精度で動脈血中酸素飽和度を推定可能な生体情報測定器を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するために、本開示の一態様に係る生体情報測定器は、血流のある生体組織に、第１の波長の光を照射する第１発光部と、第１発光部と近接して配置され、生体組織に第１の波長と異なる第２の波長の光を照射する第２発光部と、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光及び第２の波長の光を受光する第１受光部と、第１受光部に近接して配置され、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光及び第２の波長の光を受光する第２受光部と、第１受光部及び第２受光部のそれぞれで受光した第１の波長の光の受光量に基づいて、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、第１受光部及び第２受光部のそれぞれで受光した第２の波長の光の受光量に基づいて、第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する演算処理部と、を備え、第１発光部は、第１の波長の光として赤色光を発光し、第２発光部は、第２の波長の光として赤外光を発光し、演算処理部は、以下の式（６）から赤色光と赤外光との拍動成分による吸光係数の比Ｒμａを算出し、吸光係数の比Ｒμａに基づいて動脈血中酸素飽和度を算出することを特徴とする。

式（６）中、μａ，Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配、λＩＲは赤外光ＩＲの波長、λＲｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、第１発光部及び第２発光部と第１受光部との間の距離と、第１発光部及び第２発光部と第２受光部との間の距離との差分、ρは第１発光部及び第２発光部と第１受光部との間の距離と、第１発光部及び第２発光部と第２受光部との間の距離との平均、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ１は第１受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ１は第１受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ１は第１受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ１は第１受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ２は第２受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ２は第２受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ２は第２受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ２は第２受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅である。

また、本開示の他の態様に係る生体情報測定器は、血流のある生体組織に、第１の波長の光を照射する第１発光部と、第１発光部と近接して配置され、生体組織に第１の波長と異なる第２の波長の光を照射する第２発光部と、生体組織に、第１の波長の光を照射する第３発光部と、第３発光部と近接して設けられ、生体組織に、第２の波長の光を照射する第４発光部と、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光及び第２の波長の光を受光する受光部と、受光部で受光した第１発光部からの第１の波長の光及び第３発光部からの第１の波長の光の受光量に基づいて、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、受光部で受光した第２発光部からの第２の波長の光及び第４発光部からの第２の波長の光の受光量に基づいて、第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する演算処理部と、を備え、第１発光部及び第３発光部は、第１の波長の光として赤色光を発光し、第２発光部及び第４発光部は、第２の波長の光として赤外光を発光し、演算処理部は、以下の式（６）から赤色光と赤外光との拍動成分による吸光係数の比Ｒμａを算出し、吸光係数の比Ｒμａに基づいて動脈血中酸素飽和度を算出することを特徴とする。

式（６）中、μａ，Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配、λＩＲは赤外光ＩＲの波長、λＲｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、第１発光部及び第２発光部と受光部との間の距離と、第３発光部及び第４発光部と受光部との間の距離との差分、ρは第１発光部及び第２発光部と受光部との間の距離と、第３発光部及び第４発光部と受光部との間の距離との平均、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ１は受光部で受光した第１発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ１は受光部で受光した第１発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ１は受光部で受光した第２発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ１は受光部で受光した第２発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ２は受光部で受光した第３発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ２は受光部で受光した第３発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ２は受光部で受光した第４発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ２は受光部で受光した第４発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅である。

本開示によれば、生体の測定環境や測定位置に関わらず、高い精度で動脈血中酸素飽和度を推定することが可能となる。

本開示の第一実施形態に係る生体情報測定器の一構成例を示すブロック図である。 本開示の第一実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第一実施形態に係る生体情報測定器において、生体に発光部及び受光部を配置した状態及び発光部から発光された光の光路を示す断面模式図である。 生体に入射した入射光の受光量（強度Ｉ_０）の時間に対する透過光の受光量（強度）の振幅変動を説明する図である。 本開示の第二実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第三実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第三実施形態に係る生体情報測定器において、生体に発光部及び受光部を配置した状態及び発光部から発光された光の光路を示す断面模式図である。 本開示の第四実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第五実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第六実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。 本開示の第七実施形態に係る生体情報測定器の生体に対する接触面における発光部及び受光部の配置を示す平面図である。

以下、図面を参照して本開示の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本開示は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形（例えば各実施形態を組み合わせる等）して実施することができる。また、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。

１．従来の動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）の測定方法について
まず、従来の動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）の測定方法について説明する。
従来、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの光波長に対する吸収係数の違いを利用して、２波長の光を用いて動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を推測することが行われている。２波長の光を用いて推測した動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）は、以下の式（１）で示される。

ここで、式（１）中、Ｒは以下の式（２）で示される。

式（２）中、Ａ_Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの吸光度、Ａ_ＩＲは赤外光ＩＲの吸光度、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ}は赤色光Ｒｅｄの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最小振幅、Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ}は赤色光Ｒｅｄの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲは赤外光ＩＲの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲは赤外光ＩＲの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅である。ここで、赤色光Ｒｅｄの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最小振幅、最大振幅は脈動の振幅を意味する。また、式（２）中、ε_{Ｏ２Ｈｂ，Ｒｅｄ}は酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{ＨＨｂ，Ｒｅｄ}は還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{Ｏ２Ｈｂ，ＩＲ}は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数、ε_{ＨＨｂ，ＩＲ}は還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数である。式（２）中、［Ｏ_２Ｈｂ］は酸化ヘモグロビン濃度、［ＨＨｂ］は還元ヘモグロビン濃度である。

式（１）は、以下の式（３）で示されるＢｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ則と、式（４）で示される動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）の理論式とから求められる。

ここで、式（３）中、Ａは吸光度、Ｉ_０は入射光の強度、Ｉは透過光の強度、εはモル吸光係数、Ｃは吸光体モル濃度、ｄは距離（吸光体の厚さ）である。

ここで、式（４）中、［Ｏ_２Ｈｂ］は酸化ヘモグロビン濃度、［ＨＨｂ］は還元ヘモグロビン濃度である。

しかしながら、式（３）で示すＢｅｅｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ則は、光が透過する生体組織（特に拍動成分である動脈血以外の生体組織）における光の散乱を考慮したモデルではない。このため、式（１）を用いて推定した動脈血中酸素飽和度（式（１）から推定した理論値）は、実際の動脈血中酸素飽和度との乖離が大きい。従来のＳｐＯ_２測定器は、いわゆる「透過型」の測定器であり、ほとんどが指に対して測定光を照射してＳｐＯ_２が測定されている。指は毛細血管が多く、また、透過型の測定器であれば波長の違いによる生体内での光路差が小さいため、透過型の測定器を用いることによりＳｐＯ_２を精度よく測定することができていた。

しかしながら、指での測定は、低温環境下では末梢血管が収縮し、測定精度が低下するという問題があった。また、例えば指以外の位置にセンサを取り付けてＳｐＯ_２を測定する場合、特に、反射型の測定器を用いた場合には、波長ごとの生体内での光路差が大きくなるため、測定精度がより低下するという問題があった。

そこで、本開示者らは、生体の様々な位置で精度よくＳｐＯ_２を測定可能な生体情報測定器及び生体情報測定方法を提案している。
以下、各実施形態において、生体情報測定器及び生体情報測定方法について詳細に説明する。

２．第一実施形態
以下、図１から図４を用いて、第一実施形態に係る生体情報測定器及び生体情報測定方法について説明する。図１は、第一実施形態に係る生体情報測定器１００の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に係る生体情報測定器１００の生体に対する接触面における発光部２０（発光部２０ａ，２０ｂ）及び受光部３０（受光部３０ａ，３０ｂ）の配置を示す平面図である。図３は、図２のIII－III断面を示しており、生体に発光部２０（２０ａ，２０ｂ）及び受光部３０（３０ａ，３０ｂ）を配置した状態及び発光部２０から発光された光の光路ＯＰ１，ＯＰ２を示す断面模式図である。図４は、生体に入射した入射光の受光量（強度Ｉ_０）の時間に対する透過光の受光量（強度）の振幅変動を説明する図である。

［生体情報測定器］
図１に示すように、第一実施形態に係る生体情報測定器１００は、発光部２０と受光部３０とを有するセンサ部１０と、演算処理部４０及び制御部５０等を有するマイクロプロセッサ６０と、を備えている。生体情報測定器１００は、パルスオキシメータである。生体情報測定器１００は、例えば、センサ部１０とマイクロプロセッサ６０とが図示しない筺体に収容され、発光部２０と受光部３０とが外部に露出して生体と密着可能なように構成されている。また、生体情報測定器１００は、生体情報測定器１００で測定した動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を表示する表示部７２や生体情報測定器１００を操作する操作部７４等と接続されていても良い。表示部７２は、例えば液晶ディスプレイ（Liquid Crystal Display：ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ（Organic Electro-Luminescence Display：ＯＬＥＤ）等の既存の表示部を用いることができる。また、操作部７４は、キーボード、タッチパネル、ボタン、音声入力部等の既存の入力部を用いることができる。なお、生体情報測定器１００は、表示部７２や操作部７４等を、内部に備えていても良い。

生体情報測定器１００は、発光部２０として発光部２０ａと発光部２０ｂとを備え、受光部３０として受光部３０ａと受光部３０ｂとを備えている。生体情報測定器１００は、発光部２０ａ，２０ｂで発光され、生体を透過した異なる波長の光を受光部３０ａ、３０ｂでそれぞれ受光する。発光部２０ａ，２０ｂ、及び受光部３０ａ、３０ｂは、それぞれ、受光部３０ａと発光部２０ａ，２０ｂとの間の距離が、受光部３０ｂと発光部２０ａ，２０ｂとの間の距離と異なるように配置される。
すなわち、生体情報測定器１００は、異なる波長の光を、生体を介して複数箇所（例えば受光部３０ａ、３０ｂ配置位置の２か所）で受光する。生体情報測定器１００では、受光部３０ａ、３０ｂで測定した受光量から、受光部３０ａ、３０ｂの配置位置間における生体中の酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）と還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）とのそれぞれの各波長での光量の減衰量を測定する。生体情報測定器１００では、上述した吸光度の傾きを利用して、より高い精度で動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を測定する。

以下、生体情報測定器１００の各部について詳細に説明する。

（発光部）
図１から図３に示すように、発光部２０は、発光部２０ａと、発光部２０ｂとを備えている。また、発光部２０は、３つ以上の発光部を備えていても良い。
発光部２０ａは、第１の波長の光（例えば赤色光）を発光する第１発光部である。発光部２０ａは、血流のある生体に密着して配置され、生体に対して第１の波長の光を照射する。
発光部２０ｂは、第１の波長と異なる第２の波長の光（例えば赤外光）を発光する第２発光部である。発光部２０ｂは、発光部２０ａと同様に、血流のある生体に密着して配置され、生体に対して第２の波長の光を照射する。発光部２０ｂは、発光部２０ａと近接して配置される。
発光部２０ａ、２０ｂは、所定の周期で交互に発光する。

発光部２０ａ、２０ｂは、発光素子として、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）や小型のレーザ等を含んでいる。
発光部２０ａ，２０ｂから発光される光は、還元ヘモグロビンを測定するために用いられる赤色光又は赤外光であることが好ましい。発光部２０ａから発光される光の波長（第１の波長）及び発光部２０ｂから発光される光の波長（第２の波長）は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であることが好ましく、６５０ｎｍ以上９５０ｎｍ以下であることがより好ましい。

発光部２０ａ，２０ｂから発光される光の波長が４００ｎｍ以上である場合、光のヘモグロビンへの吸収が大きすぎず、生体への影響が少なくなるため好ましい。また、発光部２０ａ，２０ｂから発光される光の波長が６５０ｎｍ以上である場合、受光部３０ａ、３０ｂにおける受光量が十分となるためより好ましい。
また、発光部２０ａ，２０ｂから発光される光の波長が１０００ｎｍ以下である場合、生体組織内の水に対する光の吸収が大きすぎず、受光部３０ａ、３０ｂにおける受光量が十分となるため好ましい。また、発光部２０ａ，２０ｂから発光される光の波長が９５０ｎｍ以下である場合、生体組織内の水に対する光の吸収の影響がより小さくなり、光の吸収に起因するノイズが少なくなるため好ましい。

生体情報測定器１００では、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）と還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する光の吸収係数の相違を利用して動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を測定する。このため、発光部２０ａから発光される光が赤色光であり、発光部２０ｂから発光される光が赤外光であることが好ましい。

（受光部）
図１から図３に示すように、受光部３０は、受光部３０ａと、受光部３０ｂとを備えている。また、受光部３０は、３つ以上の受光部を備えていても良い。
受光部３０ａは、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光（例えば赤色光）及び第２の波長の光（例えば赤外光）を受光する。
受光部３０ｂは、受光部３０ａに近接して配置され、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光（例えば赤色光）及び第２の波長の光（例えば赤外光）を受光する。
受光部３０ａ、３０ｂは、発光部２０ａ、２０ｂで交互に発光した赤色光と赤外光の双方を、受光時間を分割して受光する。なお、受光部３０ａ、３０ｂが赤外光受光素子と赤色光受光素子とをそれぞれ備える場合には、上述した受光時間の分割は行われない。
受光部３０ａ、３０ｂは、受光素子として、例えば、フォトダイオード（Photodiode：ＰＤ）等を含んでいる。

図２に示すように、受光部３０ａ、３０ｂは、発光部２０ａ，２０ｂと受光部３０ａとの間の距離（ρ１）が、発光部２０ａ，２０ｂと受光部３０ｂとの間の距離（ρ２）と異なるように配置される。以下、ρ１を第１受光部距離、ρ２を第２受光部距離とする。受光部３０ａと発光部２０ａ及び発光部２０ｂとの間の距離ρ１、受光部３０ｂと発光部２０ａ及び発光部２０ｂとの間の距離ρ２は、それぞれ１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましく、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることがより好ましい。距離ρ１、ρ２が１ｍｍ以上である場合、平均自由工程よりも十分大きいという、生体内での光の拡散方程式の仮定を満たすため、高精度に測定を行うことができる。また、距離ρ１、ρ２が１００ｍｍ以下である場合、拡散光の受光量が十分であるため好ましい。さらに、距離ρ１、ρ２が４０ｍｍ以下である場合、センサ部１０が小型となりセンサ部１０を生体表面に貼り付けが容易であるため好ましい。

図２に示すように、受光部３０ｂは、発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１と受光部３０ａとを通る直線Ｌ１上に配置される。これにより、受光部３０ａ、３０ｂ、並びに発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１は、例えば同一直線上に配置される。また、受光部３０ｂは、中点Ｃ１に対して受光部３０ａと同じ方向に配置される。この場合、図３に示すように、例えば発光部２０ａから生体を介して受光部３０ａに光が透過する光路ＯＰ１と、発光部２０ａから生体を介して受光部３０ｂに光が透過する光路ＯＰ２とが近くなる。すなわち、発光部２０ａと受光部３０ａとの間の赤色光の光路ＯＰ１（生体中の経路）、及び発光部２０ａと受光部３０ｂとの間の赤色光の光路ＯＰ２（生体中の経路）において、生体組織の構成が近くなる。同様に、発光部２０ｂと受光部３０ａとの間の赤外光の経路（生体中の経路）、及び発光部２０ｂと受光部３０ｂとの間の赤外光の経路（生体中の経路）において、生体組織の構成が近くなる。このため、光路差による受光量の誤差が小さくなり、より高精度に動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を推定することができる。

（マイクロプロセッサ）
マイクロプロセッサ６０は、演算処理部４０と、制御部５０と、図示しないアナログ－デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）及びデジタル－アナログ変換部（Ｄ／Ａ変換部）等を有している。アナログ－デジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）は、例えばマイクロプロセッサ６０に入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。また、デジタル－アナログ変換部（Ｄ／Ａ変換部）は、マイクロプロセッサ６０から出力されるデジタル信号をアナログ信号に変換する。

（制御部）
制御部５０は、例えば、発光部２０ａ，２０ｂを駆動する駆動回路、受光部３０ａ、３０ｂから出力された電圧を電流に変換するＶＩ変換部、ＶＩ変換部の出力を増幅する増幅回路（それぞれ図示せず）を有している。また、制御部５０は、駆動回路を制御する駆動制御部や、演算処理部４０を制御する演算制御部（それぞれ図示せず）を有している。制御部５０は、操作部７４を介して外部から入力された操作指示に基づき、駆動制御部や演算制御部の制御を行う。

（演算処理部）
演算処理部４０は、受光部３０ａ、３０ｂからの受光量に応じた出力が入力され、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）の演算を行う。また、演算処理部４０は、演算結果として、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を外部の表示部７２に出力する。
演算処理部４０は、受光部３０ａ、３０ｂのそれぞれで受光した第１の波長の光の受光量に基づいて第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、受光部３０ａ、３０ｂのそれぞれで受光した第２の波長の光の受光量に基づいて、第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出する。演算処理部４０は、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する。ここで、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化とは、発光部２０ａ，２０ｂと受光部３０ａとの距離ρ１、発光部２０ａ，２０ｂと受光部３０ｂとの距離ρ２に対する光の吸光係数の時間に対する変化を示す。
具体的には、演算処理部４０は、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化として、第１の波長の光と第２の波長の光との拍動成分による吸光係数の比Ｒ_μａを算出し、吸光係数の比Ｒ_μａに基づいて動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を算出する。吸光係数の比Ｒ_μａは、第１の波長の光及び第２の波長の光の振幅変動（最大振幅及び最小振幅、詳細は後述する）を用いて算出することができる。例えば、第１の波長の光が赤色光Ｒｅｄであり、第２の波長の光が赤外光ＩＲである場合、演算処理部４０は、赤色光Ｒｅｄ及び赤外光ＩＲの吸光係数の時間に対する変化から、赤色光Ｒｅｄの吸収係数μ_{ａ，Ｒｅｄ}及び赤外光ＩＲの吸収係数μ_ａ，ＩＲの比Ｒ_μａ（μ_{ａ，Ｒｅｄ}／μ_ａ，ＩＲ）を算出する。吸収係数は、光の散乱の要素が除かれており、従来原理よりも実際の測定系に近いＳｐＯ_２値を得ることができる。
以下、演算処理部４０における演算について、詳細に説明する。

図３に示すように、生体情報測定器１００のセンサ部１０では、発光部２０ａ，２０ｂから出射した光を生体の皮膚面に照射し、反射、散乱しながら生体内を透過した透過光（出射光）を、受光部３０ａ，３０ｂでそれぞれ受光する。発光部２０ａ，２０ｂから出射した光は、図３に示すように、生体内の皮下脂肪層ＳＦ、血管層ＢＶ、筋肉層Ｍ、骨Ｂ等の層を透過し得る。このとき、図４に示すように、入射光は、生体内に存在する動脈や静脈やその他の体組織によって一部吸収されて、発光部２０ａ，２０ｂにおいて出射光として観測される。図４に示すように、透過光の受光量（強度）の振幅は、拍動成分（ＡＣ（Alternating Current）成分）の最大振幅ＩＨと最小振幅ＩＬとの間で振動する。

演算処理部４０は、上述したように、赤色光Ｒｅｄの吸収係数μ_{ａ，Ｒｅｄ}及び赤外光ＩＲの吸収係数μ_ａ，ＩＲの比Ｒ_μａを算出し、吸収係数の比Ｒ_μａに基づいて、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を算出する。
演算処理部４０は、吸収係数の比Ｒ_μａを決定するために、受光部３０ａ，３０ｂから以下の８つのパラメータ（透過光の強度）を取得する。
Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}

Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}は、赤色光Ｒｅｄの発光部からの距離がρ１の位置Ｐ１に配置された受光部で受光した赤色光Ｒｅｄの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅（Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}）、最小振幅（Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}）である。Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}は、発光部２０ａと、発光部２０ａからの距離がρ１である位置Ｐ１に配置された受光部３０ａとの組み合わせにより測定される。
また、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}は、赤外光ＩＲの発光部からの距離がρ１の位置Ｐ１に配置された受光部で受光した赤外光ＩＲの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅（Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}）、最小振幅（Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}）である。Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}は、発光部２０ｂと、発光部２０ｂからの距離がρ１である位置Ｐ１に配置された受光部３０ａとの組み合わせにより測定される。
また、Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ２}は、赤色光Ｒｅｄの発光部からの距離がρ２の位置Ｐ２に配置された受光部３０ｂで受光した赤色光Ｒｅｄの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅（Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ２}）、最小振幅（Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ２}）である。Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}は、発光部２０ａと、発光部２０ａからの距離がρ２である位置Ｐ２に配置された受光部３０ｂとの組み合わせにより測定される。
さらに、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}は、赤外光ＩＲの発光部からの距離がρ２の位置Ｐ２に配置された受光部３０ｂで受光した赤外光ＩＲの受光量（強度）の時間に対する振幅変動の最大振幅（Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}）、最小振幅（Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}）である。Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}は、発光部２０ｂと、発光部２０ｂからの距離がρ２である位置Ｐ２に配置された受光部３０ｂとの組み合わせにより測定される。

具体的に、本実施形態に係る生体情報測定器１００では、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を、以下の式（５）から算出する。式（５）に基づいて算出したＳｐＯ_２（理論値）は、生体中の光散乱の影響を考慮しているため、実際のＳｐＯ_２の値との乖離が小さくなる。

ここで、式（５）中に示すε_{ＨＨｂ，Ｒｅｄ}は、還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{ＨＨｂ，ＩＲ}は、還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数、ε_{Ｏ２Ｈｂ，Ｒｅｄ}は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{Ｏ２Ｈｂ，ＩＲ}は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数を示す。また、Ｒ_μａは、赤色光Ｒｅｄと赤外光ＩＲとの拍動（ＡＣ）成分による吸光係数（μ_{ａ，Ｒｅｄ}、μ_ａ，ＩＲ）の比であり、以下の式（６）で示す。

式（６）中、μ_{ａ，Ｒｅｄ}は赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μ_ａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配（～６．３×１０^－４［ｍｍ^－１／ｎｍ））、λ_ＩＲは赤外光ＩＲの波長、λ_Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、第１受光部距離ρ１と第２受光部距離ρ２との差分、ρは第１受光部距離ρ１と第２受光部距離ρ２との平均を示す。Δρは、発光部２０（２０ａ，２０ｂ）と受光部３０ａとの間の距離ρ１と、発光部２０（２０ａ，２０ｂ）と受光部３０ｂとの間の距離ρ２との差分（ρ２－ρ１）であり、２つの測定点Ｐ１，Ｐ２間の距離（受光部３０ａ，３０ｂの位置の間の距離）を示す。また、ρは、２つの測定点Ｐ１，Ｐ２（受光部３０ａ，３０ｂの）の中点Ｃ２と発光部２０との距離を示す。

式（６）から分かるように、吸収係数の比Ｒ_μａは、受光部３０、３０ｂから得た８つのパラメータを用いて算出される。
式（５）は、式（１）に示す従来のＳｐＯ_２算出の理論式におけるＲ値（赤外光ＩＲの吸光度Ａ_ＩＲと赤色光Ｒｅｄの吸光度Ａ_Ｒｅｄとの比（Ａ_Ｒｅｄ／Ａ_ＩＲ））を、吸光係数の比Ｒ_μａで置き換えた式となっている。
吸光度Ａ（Ａ_Ｒｅｄ，Ａ_ＩＲ）は、光の散乱の要素が含まれたパラメータである。光の散乱は、光の吸収と異なりヘモグロビンの増減の影響を大きく反映しない。このため、光の散乱の要素は、ＳｐＯ_２算出の際には本来であれば除くべき要素である。これに対して、吸光係数の比Ｒ_μａは、光の散乱の要素が除かれたパラメータである。このため、本実施形態に係る生体情報測定器１００で得られる吸光係数の比Ｒ_μａを用いて算出されたＳｐＯ_２は、動脈血以外の生体組織での光の散乱の影響が考慮された値となっている。

［第一実施形態の効果］
第一実施形態に係る生体情報測定器１００では、２つの測定点で検出した２波長の光（第１の波長の光及び第２の波長の光）の受光量に基づいて、２つの光の吸光係数の時間に対する変化をそれぞれ算出し、動脈血中酸素飽和度を算出する。このため、拍動成分（動脈血）以外の体組成への光の散乱が考慮されており、算出したＳｐＯ_２の実際のＳｐＯ_２の値からの乖離が小さくなる。

［第一実施形態の変形例］
第一実施形態に係る生体情報測定器１００では、２つの測定点（受光部）を用いて２波長の光を検出する場合について説明したが、これに限られない。すなわち、第一実施形態に係る生体情報測定器１００では、３つ以上の発光部を用いて２波長の光を検出してもよい。

３．第二実施形態
以下、図１及び図４を参照しつつ、図５を用いて、第二実施形態に係る生体情報測定器２００について説明する。図５は、第二実施形態に係る生体情報測定器２００の生体に対する接触面における発光部２０（発光部２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）及び受光部３０の配置を示す平面図である。
なお、生体情報測定器２００は、第一実施形態の生体情報測定器１００に対して発光部２０、受光部３０の配置が変更され、これに伴い演算処理部４０での処理が一部変更された以外は、生体情報測定器１００と同様であるため、説明を省略する。

（受光部）
図５に示すように、受光部３０は、１つの受光部で構成されている。
受光部３０は、生体組織を透過又は反射した第１の波長の光（例えば赤色光）、第２の波長の光（例えば赤外光）を受光する。詳しくは後述する。
受光部３０は、発光部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ及び２０ｄで順に発光した赤色光と赤外光を、受光時間を分割してそれぞれ受光する。

（発光部）
図５に示すように、発光部２０は、発光部２０ａ、発光部２０ｂ、発光部２０ｃ及び発光部２０ｄを備えている。発光部２０ａ、発光部２０ｂは、第一実施形態の発光部２０ａ、発光部２０ｂと同様であるため、説明を省略する。
発光部２０ｃは、発光部２０ａから発光される第１の波長の光と同様に、第１の波長の光（例えば赤色光）を照射する第３発光部である。発光部２０ｃは、血流のある生体に密着して配置され、生体に対して第１の波長の光を照射する。
発光部２０ｄは、発光部２０ｂから発光される第２の波長の光と同様に、第２の波長の光（例えば赤外光）を発光する第４発光部である。第２の波長は、第１の波長と異なる。すなわち、発光部２０ｃと発光部２０ｄとは、互いに異なる波長の光を発光する。発光部２０ｄは、発光部２０ａ～発光部２０ｃと同様に、血流のある生体に密着して配置され、生体に対して第２の波長の光を照射する。発光部２０ｄは、発光部２０ｃと近接して配置される。
発光部２０ａ～２０ｄは、発光部２０ａ，２０ｂが互いに近接して位置Ｐ１に配置され、発光部２０ｃ，２０ｄが互いに近接して位置Ｐ２に配置される。発光部２０ａ，２０ｂは受光部３０との間の距離（ρ１）が、発光部２０ｃ、２０ｄと受光部３０との間の距離（ρ２）と異なるように配置される。
なお、発光部２０は、５つ以上の発光部を備えていても良い。この場合、上述の発光部２０ａ，２０ｂ及び発光部２０ｃ，２０ｄのように、異なる波長の光を発光する発光部同士が近接して配置されるようにする。

図５に示すように、発光部２０ｃは、受光部３０と発光部２０ａ、２０ｂの中点Ｃ１とを通る直線Ｌと平行かつ発光部２０ａを通る直線Ｌ２上に配置される。発光部２０ｃは、受光部３０に対して発光部２０ａと同じ方向に配置される。また、発光部２０ｄは、直線Ｌと平行かつ発光部２０ｂを通る直線Ｌ３上に配置される。発光部２０ｄは、受光部３０に対して発光部２０ｂと同じ方向に配置される。
この場合、第一実施形態と同じように、発光部２０ａ～２０ｄから生体を介して受光部３０に光が透過する光路が互いに近くなるため、光路上の生体組織の構成が近くなる。このため、光路差による受光量の誤差が小さくなり、より高精度に動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を推定することができる。

（演算処理部）
演算処理部４０は、受光部３０で受光した発光部２０ａ，２０ｃからの第１の波長の光（例えば赤色光）の受光量に基づいて、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出する。また、演算処理部４０は、受光部３０で受光した発光部２０ｂ，２０ｄからの第２の波長の光（例えば赤外光）の受光量に基づいて、第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出する。演算処理部４０は、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する。
演算処理部４０は、第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から、赤色光Ｒｅｄの吸収係数μ_{ａ，Ｒｅｄ}及び赤外光ＩＲの吸収係数μ_ａ，ＩＲの比Ｒ_μａを算出し、吸収係数の比Ｒ_μａに基づいて、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を算出する。演算処理部４０は、吸収係数の比Ｒ_μａを決定するために、受光部３０から以下の８つのパラメータ（透過光の強度）を取得する。
Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}

Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ１}は、赤色光Ｒｅｄを発光する発光部２０ａと、発光部２０ａからの距離がρ１である位置Ｐ１に配置された受光部３０との組み合わせにより測定される。
また、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ１}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ１}は、赤外光ＩＲを発光する発光部２０ｂと、発光部２０ｂからの距離がρ１である位置Ｐ１に配置された受光部３０との組み合わせにより測定される。
また、Ｉ_{Ｈ，Ｒｅｄ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，Ｒｅｄ，Ｐ２}は、赤色光Ｒｅｄを発光する発光部２０ｃと、発光部２０ｃからの距離がρ２である位置Ｐ２に配置された受光部３０との組み合わせにより測定される。
さらに、Ｉ_{Ｈ，ＩＲ，Ｐ２}、Ｉ_{Ｌ，ＩＲ，Ｐ２}は、赤外光ＩＲを発光する発光部２０ｄと、発光部２０ｄからの距離がρ２である位置Ｐ２に配置された受光部３０との組み合わせにより測定される。

演算処理部４０は、動脈血中酸素飽和度（ＳｐＯ_２）を、第一実施形態と同様に以下の式（５）から算出する。

ここで、式（５）中に示すε_{ＨＨｂ，Ｒｅｄ}は、還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{ＨＨｂ，ＩＲ}は、還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数、ε_{Ｏ２Ｈｂ，Ｒｅｄ}は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、ε_{Ｏ２Ｈｂ，ＩＲ}は、酸化ヘモグロビン（Ｏ_２Ｈｂ）に対する赤外光ＩＲのモル吸光係数を示す。また、Ｒ_μａは、赤色光Ｒｅｄと赤外光ＩＲとのＡＣ成分による吸光係数（μ_{ａ，Ｒｅｄ}、μ_ａ，ＩＲ）の比である。

本実施形態に係る生体情報測定器１００では、赤色光と赤外光との吸収係数の比Ｒ_μａ（μ_{ａ，Ｒｅｄ}／μ_ａ，ＩＲ）を、受光部３０で受光した第１の波長の光及び第２の波長の光（発光部２０ａ～２０ｄで発光された光）の受光量（強度）に基づいて算出する。第二実施形態では、第一実施形態と同様に、以下の式（６）に基づいて吸収係数の比Ｒ_μａを算出する。

式（６）中、μ_{ａ，Ｒｅｄ}は赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μ_ａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配（～６．３×１０^－４［ｍｍ^－１／ｎｍ））、λ_ＩＲは赤外光ＩＲの波長、λ_Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、第１受光部距離ρ１と第２受光部距離ρ２との差分、ρは第１受光部距離ρ１と第２受光部距離ρ２との間の距離の平均を示す。Δρは、発光部２０（２０ａ，２０ｂ）と受光部３０との間の距離ρ１と、発光部２０（２０ｃ，２０ｄ）と受光部３０との間の距離ρ２との差分（ρ２－ρ１）であり、２つの発光点間の距離（発光部２０ａ，２０ｂと、発光部２０ｃ，２０ｄとの間の距離）を示す。また、ρは、２つの発光点（発光部２０ａ，２０ｂ、及び発光部２０ｃ，２０ｄ）の中点Ｃ３と、受光部３０との距離を示す。

［第二実施形態の効果］
第二実施形態に係る生体情報測定器２００では、第一実施形態に係る生体情報測定器１００と同様に、拍動成分（動脈血）以外の体組成への光の散乱が考慮されているため、実際のＳｐＯ_２の値との乖離が小さくなる。

４．第三実施形態
第一実施形態では、受光部３０ｂが、発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１と受光部３０ａとを通る直線Ｌ１上で、かつ中点Ｃ１に対して受光部３０ａと同じ方向に配置された生体情報測定器１００の例について示したが、この構成に限られない。
例えば、第三実施形態に係る生体情報測定器１００Ｂは、図６及び図７に示すように、受光部３０ｂが、発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１と受光部３０ａとを通る直線Ｌ１上で、かつ中点Ｃ１に対して受光部３０ａと反対の方向に配置されていても良い。図７は、図６のVII－VII断面を示しており、生体に発光部２０（２０ａ，２０ｂ）及び受光部３０（３０ａ，３０ｂ）を配置した状態及び発光部２０から発光された光の光路ＯＰ１，ＯＰ２を示す断面模式図である。発光部２０ａ，２０ｂから出射した光は、図７に示すように、生体内の皮下脂肪層ＳＦ、血管層ＢＶ、筋肉層Ｍ、骨Ｂ等の層を透過し得る。

このような生体情報測定器１００Ｂでは、生体を介して光が透過する光路（発光部２０ａ、２０ｂから受光部３０ａ，３０ｂまでの光路）上の生体組織の構成が互いに異なる可能性が高い。このため、第一実施形態の生体情報測定器１００と比較して光路差による誤差が大きくなる可能性がある。しかしながら、生体情報測定器１００Ｂに対しても第一実施形態で説明した生体中の光散乱の影響が考慮された測定原理を適用することができる。

５．第四実施形態
第一実施形態及び第三実施形態では、受光部３０ｂが、発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１と受光部３０ａとを通る直線Ｌ１上に配置された生体情報測定器１００，１００Ｂの例についてそれぞれ示したが、この構成に限られない。
第四実施形態に係る生体情報測定器１００Ｃ，１００Ｄは、図８（Ａ）又は図８（Ｂ）に一構成例を示すように、受光部３０ｂが、発光部２０ａ及び発光部２０ｂの中点Ｃ１と受光部３０ａとを通る直線Ｌ１上以外の位置に配置された構成となっている。

図８（Ａ）に示す生体情報測定器１００Ｃは、平面視で、受光部３０ａ及び受光部３０ｂが中点Ｃ１に対して互いに反対側に配置（図８（Ａ）中において、中点Ｃ１の右側領域と左側領域に分かれて配置）されている。
一方、図８（Ｂ）に示すように、生体情報測定器１００Ｄは、平面視で、受光部３０ａ及び受光部３０ｂが中点Ｃ１に対して互いに同じ側（図８（Ｂ）中、中点Ｃ１の右側領域）に配置されている。なお、生体情報測定器１００Ｄにおいて、受光部３０ａ及び受光部３０ｂは、図８（Ｂ）中、中点Ｃ１の左側領域に配置されていてもよい。
この場合も第三実施形態に係る生体情報測定器１００Ｂと同様に、第一実施形態の生体情報測定器１００と比較して光路差による誤差が大きくなる可能性がある。しかしながら、生体情報測定器１００Ｃ，１００Ｄに対しても第一実施形態で説明した生体中の光散乱の影響が考慮された測定原理を適用することができる。

６．第五実施形態
第二実施形態では、発光部２０ｃが、受光部３０と発光部２０ａ、２０ｂの中点Ｃ１とを通る直線Ｌと平行かつ発光部２０ａを通る直線Ｌ２上に配置され、かつ受光部３０に対して発光部２０ａと同じ方向に配置された生体情報測定器２００について示したが、この構成に限られない。
例えば、第五実施形態に係る生体情報測定器２００Ｂは、図９に示すように、発光部２０ｃが、受光部３０と発光部２０ａ、２０ｂの中点Ｃ１とを通る直線Ｌと平行かつ発光部２０ａを通る直線Ｌ２上に配置され、かつ受光部３０に対して発光部２０ａと反対側に配置されている。また、生体情報測定器２００Ｂは、図９に示すように、発光部２０ｄが、直線Ｌと平行かつ発光部２０ｂを通る直線Ｌ２上に配置され、かつ受光部３０に対して発光部２０ｂと反対側に配置されている。

このような生体情報測定器２００Ｂでは、第二実施形態の生体情報測定器２００と比較して光路差による誤差が大きくなる可能性がある。しかしながら、生体情報測定器２００Ｂに対しても第二実施形態で説明した生体中の光散乱の影響が考慮された測定原理を適用することができる。

７．第六実施形態
第二実施形態及び第五実施形態では、発光部２０ｃが、受光部３０と中点Ｃ１とを通る直線Ｌと平行かつ発光部２０ａを通る直線Ｌ２上に配置され、発光部２０ｄが、直線Ｌと平行かつ発光部２０ｂを通る直線Ｌ３上に配置された生体情報測定器２００，２００Ｂの例についてそれぞれ示したが、この構成に限られない。
第六実施形態に係る生体情報測定器２００Ｃ，２００Ｄは、図１０（Ａ）又は図１０（Ｂ）に一構成例を示すように、発光部２０ｃ，２０ｄが、直線Ｌ２，Ｌ３上以外の位置にそれぞれ配置された構成となっている。

図１０（Ａ）に示す生体情報測定器２００Ｃは、平面視で、発光部２０ａ，２０ｂと発光部２０ｃ、２０ｄとが受光部３０に対して互いに反対側に配置（図１０（Ａ）中において、受光部３０の右側領域と左側領域に分かれて配置）されている。
一方、図１０（Ｂ）に示すように、生体情報測定器２００Ｄは、発光部２０ａ，２０ｂと発光部２０ｃ、２０ｄとが受光部３０に対して互いに同じ側（図１０（Ｂ）中、受光部３０の右側領域）に配置されている。なお、生体情報測定器２００Ｄにおいて、発光部２０ａ，２０ｂと発光部２０ｃ、２０ｄとは、図１０（Ｂ）中、受光部３０の左側領域に配置されていてもよい。
この場合も第五実施形態に係る生体情報測定器２００Ｂと同様に、第二実施形態の生体情報測定器２００と比較して光路差による誤差が大きくなる可能性がある。しかしながら、生体情報測定器２００Ｃ，２００Ｄに対しても第二実施形態で説明した生体中の光散乱の影響が考慮された測定原理を適用することができる。

８．第七実施形態
第七実施形態に係る生体情報測定器２００Ｄは、図１１に示すように、発光部２０ｃが、受光部３０と発光部２０ａとを通る直線Ｌ４上に配置され、受光部３０に対して発光部２０ａと反対側に配置されていても良い。また、発光部２０ｄが、受光部３０と発光部２０ｂとを通る直線Ｌ５上に配置され、受光部３０に対して発光部２０ｂと反対側に配置されていても良い。

このような生体情報測定器２００Ｄでは、第二実施形態の生体情報測定器２００と比較して光路差による誤差が大きくなる可能性がある。しかしながら、生体情報測定器２００Ｄに対しても第二実施形態で説明した生体中の光散乱の影響が考慮された測定原理を適用することができる。

以上、各実施形態により本開示の具体的な構成を説明したが、本開示の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本開示が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本開示の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。

Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３ 中点
Ｌ，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 直線
１０ センサ部
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ 発光部
３０，３０ａ，３０ｂ 受光部
４０ 演算処理部
５０ 制御部
６０ マイクロプロセッサ
７２ 表示部
７４ 操作部
１００，１００Ｂ，１００Ｃ，２００，２００Ｂ～２００Ｄ 生体情報測定器

Claims (14)

1. 血流のある生体組織に、第１の波長の光を照射する第１発光部と、
   前記第１発光部と近接して配置され、前記生体組織に前記第１の波長と異なる第２の波長の光を照射する第２発光部と、
   前記生体組織を透過又は反射した前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を受光する第１受光部と、
   前記第１受光部に近接して配置され、前記生体組織を透過又は反射した前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を受光する第２受光部と、
   前記第１受光部及び前記第２受光部のそれぞれで受光した前記第１の波長の光の受光量に基づいて、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記第１受光部及び前記第２受光部のそれぞれで受光した前記第２の波長の光の受光量に基づいて、前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する演算処理部と、
   を備え、
   前記第１の波長及び前記第２の波長は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
   前記第１発光部は、前記第１の波長の光として赤色光を発光し、
   前記第２発光部は、前記第２の波長の光として赤外光を発光し、
   前記演算処理部は、以下の式（６）から前記赤色光と前記赤外光との拍動成分による吸光係数の比Ｒμａを算出し、前記吸光係数の比Ｒμａに基づいて前記動脈血中酸素飽和度を算出する生体情報測定器。
   

   

   式（６）中、μａ，Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配、λＩＲは赤外光ＩＲの波長、λＲｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第１受光部との間の距離と、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第２受光部との間の距離との差分、ρは前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第１受光部との間の距離と、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第２受光部との間の距離との平均、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ１は前記第１受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ１は前記第１受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ１は前記第１受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ１は前記第１受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ２は前記第２受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ２は前記第２受光部で受光した赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ２は前記第２受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ２は前記第２受光部で受光した赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅である。
2. 前記第１受光部及び前記第２受光部、並びに前記第１発光部及び前記第２発光部は、それぞれ、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第１受光部との間の距離ρ１が、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記第２受光部との間の距離ρ２と異なるように配置される
   請求項１に記載の生体情報測定器。
3. 前記第２受光部は、前記第１発光部及び前記第２発光部の中点と前記第１受光部とを通る第１の直線Ｌ１上に配置される
   請求項２に記載の生体情報測定器。
4. 前記第２受光部は、前記中点に対して前記第１受光部と同じ方向に配置される
   請求項３に記載の生体情報測定器。
5. 前記第１発光部と前記第１受光部及び前記第２受光部との間の距離、並びに前記第２発光部と前記第１受光部及び前記第２受光部との間の距離は、１ｍｍ以上１００ｍｍ以下である
   請求項１から４のいずれか１項に記載の生体情報測定器。
6. 前記演算処理部は、以下の式（５）から前記動脈血中酸素飽和度を算出する
   請求項１から５のいずれか１項に記載の生体情報測定器。
   

   

   式（５）中に示すεＨＨｂ，Ｒｅｄは、還元ヘモグロビンに対する赤色光のモル吸光係数、εＨＨｂ，ＩＲは、還元ヘモグロビンに対する赤外光のモル吸光係数、εＯ２Ｈｂ，Ｒｅｄは、酸化ヘモグロビンに対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、εＯ２Ｈｂ，ＩＲは、酸化ヘモグロビンに対する赤外光ＩＲのモル吸光係数、Ｒμａは、赤色光と赤外光との拍動成分による吸光係数の比である。
7. 前記第１受光部及び前記第２受光部を含み、前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を受光する互いに近接して配置された３つ以上の複数の受光部を備え、
   前記演算処理部は、前記複数の受光部のそれぞれで受光した前記第１の波長の光の受光量に基づいて、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記複数の受光部のそれぞれで受光した前記第２の波長の光の受光量に基づいて、前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から前記動脈血中酸素飽和度を算出する
   請求項１に記載の生体情報測定器。
8. 血流のある生体組織に、第１の波長の光を照射する第１発光部と、
   前記第１発光部と近接して配置され、前記生体組織に前記第１の波長と異なる第２の波長の光を照射する第２発光部と、
   前記生体組織に、前記第１の波長の光を照射する第３発光部と、
   前記第３発光部と近接して設けられ、前記生体組織に、前記第２の波長の光を照射する第４発光部と、
   前記生体組織を透過又は反射した前記第１の波長の光及び前記第２の波長の光を受光する受光部と、
   前記受光部で受光した前記第１発光部からの前記第１の波長の光及び前記第３発光部からの前記第１の波長の光の受光量に基づいて、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記受光部で受光した前記第２発光部からの前記第２の波長の光及び前記第４発光部からの前記第２の波長の光の受光量に基づいて、前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から動脈血中酸素飽和度を算出する演算処理部と、
   を備え、
   前記第１の波長及び前記第２の波長は、４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、
   前記第１発光部及び前記第３発光部は、前記第１の波長の光として赤色光を発光し、
   前記第２発光部及び前記第４発光部は、前記第２の波長の光として赤外光を発光し、
   前記演算処理部は、以下の式（６）から前記赤色光と前記赤外光との拍動成分による吸光係数の比Ｒμａを算出し、前記吸光係数の比Ｒμａに基づいて前記動脈血中酸素飽和度を算出する生体情報測定器。
   

   

   式（６）中、μａ，Ｒｅｄは赤色光Ｒｅｄの吸収係数、μａ，ＩＲは赤外光ＩＲの吸収係数を示す。また、ｈは正規化勾配、λＩＲは赤外光ＩＲの波長、λＲｅｄは赤色光Ｒｅｄの波長、Δρは、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記受光部との間の距離と、前記第３発光部及び前記第４発光部と前記受光部との間の距離との差分、ρは前記第１発光部及び前記第２発光部と前記受光部との間の距離と、前記第３発光部及び前記第４発光部と前記受光部との間の距離との平均、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ１は前記受光部で受光した前記第１発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ１は前記受光部で受光した前記第１発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ１は前記受光部で受光した前記第２発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ１は前記受光部で受光した前記第２発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，Ｒｅｄ，Ｐ２は前記受光部で受光した前記第３発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，Ｒｅｄ，Ｐ２は前記受光部で受光した前記第３発光部からの赤色光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅、ＩＨ，ＩＲ，Ｐ２は前記受光部で受光した前記第４発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最大振幅、ＩＬ，ＩＲ，Ｐ２は前記受光部で受光した前記第４発光部からの赤外光の受光強度の時間に対する振幅変動の最小振幅である。
9. 前記受光部、並びに前記第１発光部、前記第２発光部、前記第３発光部及び前記第４発光部は、前記第１発光部及び前記第２発光部と前記受光部との間の距離ρ１が、前記第３発光部及び前記第４発光部と前記受光部との間の距離ρ２と異なるように配置される
   請求項８に記載の生体情報測定器。
10. 前記第３発光部は、前記受光部と前記第１発光部及び前記第２発光部の中点とを通る直線Ｌと平行かつ前記第１発光部を通る第２の直線Ｌ２上に配置され、
    前記第４発光部は、前記受光部と前記第１発光部及び前記第２発光部の中点とを通る直線Ｌと平行かつ前記第２発光部を通る第３の直線Ｌ３上に配置される
    請求項９に記載の生体情報測定器。
11. 前記第３発光部は、前記受光部と前記第１発光部とを通る直線Ｌ１上に配置され、
    前記第４発光部は、前記受光部と前記第２発光部とを通る直線Ｌ２上に配置される
    請求項９に記載の生体情報測定器。
12. 前記第３発光部は、前記受光部に対して前記第１発光部と同じ方向に配置され、
    前記第４発光部は、前記受光部に対して前記第２発光部と同じ方向に配置される
    請求項１０又は１１のいずれか１項に記載の生体情報測定器。
13. 前記演算処理部は、以下の式（５）から前記動脈血中酸素飽和度を算出する
    請求項８から１２のいずれか１項に記載の生体情報測定器。
    

    

    式（５）中に示すεＨＨｂ，Ｒｅｄは、還元ヘモグロビンに対する赤色光のモル吸光係数、εＨＨｂ，ＩＲは、還元ヘモグロビンに対する赤外光のモル吸光係数、εＯ２Ｈｂ，Ｒｅｄは、酸化ヘモグロビンに対する赤色光Ｒｅｄのモル吸光係数、εＯ２Ｈｂ，ＩＲは、酸化ヘモグロビンに対する赤外光ＩＲのモル吸光係数、Ｒμａは、赤色光と赤外光との拍動成分による吸光係数の比である。
14. 前記第１発光部、前記第２発光部、前記第３発光部及び前記第４発光部を含み、前記第１の波長の光又は前記第２の波長の光を発光する５つ以上の複数の発光部を備え、
    前記演算処理部は、前記受光部で受光した前記第１の波長の光の受光量に基づいて、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記受光部で受光した前記第２の波長の光の受光量に基づいて、前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化を算出し、前記第１の波長の光の吸光係数の時間に対する変化及び前記第２の波長の光の吸光係数の時間に対する変化から前記動脈血中酸素飽和度を算出する
    請求項８に記載の生体情報測定器。

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