JP7245035B2

JP7245035B2 - 生体情報測定装置、生体情報測定システム、生体情報測定方法およびプログラム

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Publication number: JP7245035B2
Application number: JP2018221682A
Authority: JP
Inventors: 俊文北村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2018-03-27
Filing date: 2018-11-27
Publication date: 2023-03-23
Anticipated expiration: 2038-11-27
Also published as: JP2019171012A

Description

本発明は、生体情報測定装置及び生体情報測定方法、生体情報測定システムに関する。

近年、人体の一部に特定の波長を有する光を照射し、生体内の血管中を移動する血液からの反射光量もしくは透過光量を、受光センサを用いて検出することにより、血液の移動に伴う血液脈波（以下、脈波）を検出する脈波測定装置が市販されている。脈波は脈拍数の測定に用いられる。また、脈波を２階微分することにより得られた加速度脈波を用いて、血管内壁部の老化もしくは蓄積物による血管の硬化度合を取得し、これを血管老化度もしくは血管年齢として提示することが提案されている。

一般に、この種の脈波測定装置は、被験者の指先などに光を照射する発光部（例えば、ＬＥＤ）と、生体内で透過、又は、反射した光を受光する受光部（例えば、フォトダイオード）を有する。脈波測定装置は、受光部において受光された光量の変動に基づいて脈波を検出する。脈波測定には、一般に血液中のヘモグロビンの光吸収特性が利用される。したがって、脈波測定装置の発光部と受光部には、ヘモグロビンの光吸収特性が高くなる波長領域での測定に適した特性のものが用いられる。特許文献１には、白色ＬＥＤを光源とし、Ｇ（緑色）センサとＲ（赤色）センサにより反射光量を検出する脈波センサが記載されている。特許文献１の脈波センサは、生体内で反射した光のうちの緑色光をＧセンサで、赤色光とＲセンサで検出し、それらのレベル差に基づいて脈波に関連する情報を検出する。

特開２０１６－０８３０３０号公報

一般に、脈波測定装置に用いられる発光部と受光部の特性は、ヘモグロビンの光吸収特性が高くなる波長領域の光量を検出できるように合わせられている。特許文献１においても、緑色センサにより緑色光（波長＝５５０ｎｍ）の光量を検出することにより酸化ヘモグロビンのモル吸収係数の変動（脈波）を検出している。このように、脈波測定装置では、感度よく光量を検出できる波長としてあらかじめ設定された波長の光量を検出できるように発光部と受光部の特性が決定されている。しかしながら、脈波測定装置の発光／受光素子の特性やヘモグロビン自体の光吸収特性など、複数のバラツキ要素が複合的に積み重なると、検知に最適な波長（脈波変動が大きくなる波長）が変化する。その結果、脈波測定装置が感度よく検出できる波長と、実際の光量検知に最適な波長との間にずれが生じ、脈波測定装置が検出する脈波の変動量が小さくなる場合がある。検出される脈波の変動量が小さいと、ノイズの影響を受けやすくなるため、測定精度が悪化するという課題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、生体情報の測定に適した波長を選択可能にすることを目的とする。

本発明の一態様による生体情報測定装置は以下の構成を備える。すなわち、
生体の一部に光を照射する光源と、
前記光の前記生体の一部からの反射光を受光し、前記反射光の光量を検出する受光部と、
前記反射光の複数の波長の各々について前記受光部により所定時間内に検出された光量の最大値と最小値の差分である変動量を得ることにより前記複数の波長について得られる複数の変動量に基づいて、前記複数の波長から前記生体の血流脈波の測定に用いる波長を選択する選択手段と、を備える。

本発明によれば、生体情報の測定に適した波長が選択されるため、測定器や被験者などの条件に影響されない安定した測定が可能となる。

第１実施形態に係る脈波測定装置の外観を示す図。第１実施形態に係る分光計の構造を説明する図。第１実施形態の脈波測定装置における制御構成例を示すブロック図。脈波及び加速度脈波の波形を示す図。第１実施形態に係る波長選択の例を説明する図。第１実施形態に係る波長選択処理を説明するフローチャート。第１実施形態に係る光量調整時の受光量変化を示す図。第１実施形態による脈波測定装置およびＰＣによる機能構成を示すブロック図。第２実施形態に係る波長選択の例を説明する図。第３実施形態の脈波測定装置における制御を説明する図。第３実施形態に係る発光部の選択処理を示すフローチャート。第３実施形態による脈波測定装置およびＰＣによる機能構成を示すブロック図。第４実施形態に係る測定の流れを説明するフローチャート。

＜第１実施形態＞
以下、図面に沿って、本発明の実施の形態について説明する。

図１は第１実施形態による生体情報測定装置としての脈波測定装置１００の外観斜視図である。脈波測定装置１００は、分光計を収納するハウジング１０を有する。ハウジング１０の上面は、測定対象を載置する面である。ハウジング１０の上面には、上面に載置された測定対象とハウジング１０の内部の分光計２００（図２により詳述）との間の光の往来を可能とする開口部１５と、開口部１５を覆う透明な材質からなる透明カバー４が設けられている。また、開口部１５および透明カバー４の上部には、シャッタ部材２と、測定対象をガイドするガイド部材３とが設けられている。なお、図１（ａ）は、シャッタ部材２が開口部１５を覆った状態、図１（ｂ）は、シャッタ部材２が退避し、開口部１５が開放され、測定対象である指６が開口部１５を覆った状態、図１（ｃ）は、図１（ｂ）の状態において、指の図示を省略した図である。

本実施形態において、シャッタ部材２とガイド部材３は接続されている、または、一体で構成されている。ガイド部材３は、ガイド形状部分３１と指受け形状部分３２とを有する。ガイド形状部分３１とハウジング１０に設けられたガイドレール部１６によって、ガイド部材３及びシャッタ部材２は図１中に示すＸ方向にスライド移動が可能となっている。ガイドレール部１６の両端部は、ストッパ部１８ａ、ストッパ部１８ｂとして機能し、ガイド形状部分３１がストッパ部１８ａに突き当たる位置と、ストッパ部１８ｂに突き当たる位置との、２つの位置を規定する。ガイド部材３が指６により移動することにより、シャッタ部材２は、ハウジング１０の開口部１５の対向位置で開口部１５を覆う第１の位置（図１（ａ）と、開口部１５の対向位置から退避した第２の位置（図１（ｃ））との間を移動可能となる。図１（ｂ）の状態で、指６の脈波が本体内部に備えられた分光計２００によって検出される。

図２（ａ）～（ｃ）は分光計２００の構造を説明する図である。図２（ａ）は脈波測定装置１００のハウジング１０内に収納、配置された分光計２００の外観図であり、図２（ｂ）は電気基板２０１、分光計のカバー部材２０２ａを外した分光計２００の内部構造を示す図である。分光計２００は、カバー部材２０２ａとケース部材２０２ｂにより外殻が形成される。電気基板２０１は、ラインセンサ２０６からの信号を増幅、Ａ／Ｄ変換して波長ごとの出力信号（デジタル信号）を取得するための回路等を有する。また、白色ＬＥＤ２０３およびラインセンサ２０６（複数の受光素子）は電気基板２０１に（すなわち、同一基板上に）実装されている。

分光計２００の光学系は、測定対象を照射するための光を発生する光源としての白色ＬＥＤ２０３、ライトガイド２０４、回折格子２０５、ラインセンサ２０６を有する。ライトガイド２０４は、白色ＬＥＤ２０３からの光束を測定対象へ向けて導光する照明部と、測定対象からの反射光を集光導光する集光部とが一体化された導光部材である。白色ＬＥＤ２０３からの光は、ライトガイド２０４の照明部により開口部１５へ導かれ、開口部１５を通じて測定対象（本例では指６）に照射される。測定対象からの反射光は、ライトガイド２０４の導光部により集光導光されて、所定の波長域において所定の分解能で分光する分光部である回折格子２０５に導かれる。反射光は、分光部としての回折格子２０５により複数の波長に分光され、受光部としてのラインセンサ２０６は、分光された光を受光する。ラインセンサ２０６には、複数の波長に分解された光を受光する受光素子が直列に配置されている。分光計２００は、白色ＬＥＤ２０３、ライトガイド２０４、回折格子２０５、ラインセンサ２０６を一体に構成し、小型化を実現している。

図２（ｃ）は、分光計２００における、白色ＬＥＤ２０３から出射された光線の進行順序（矢印Ｒ１～Ｒ５の順）を示している。分光計２００の電気基板２０１に設置された白色ＬＥＤ２０３から出射された光束Ｒ１が、樹脂成型されたライトガイド２０４の曲面部で反射し、上面に照射光Ｒ２として出射する。照射光Ｒ２は、開口部１５および透明カバー４を通過して、透明カバー４に載置されている生体の測定対象（本実施形態では指６）の腹部を照射する。その照射部位からの反射光Ｒ３は、樹脂成型されたライトガイド２０４の入射部２０４ａに入射される。

入射部２０４ａに入射した反射光は、ライトガイド２０４により集光導光され、回折格子２０５に光束Ｒ４として照射される。回折格子２０５は樹脂で製作され、回折格子が凹面上に形成された凹面反射型の回折格子（凹面回折格子）である。回折格子２０５は、例えば、回折格子表面にアルミニウム等の反射膜とSiO2等の増反射膜を蒸着して作成される。このような回折格子２０５によって分光された光束Ｒ５が、電気基板２０１上に設置されたラインセンサ２０６に照射される。

図３は脈波測定装置１００の制御構成を示すブロック図である。図３では、測定対象に照射するための光を発生する光源と、測定対象からの反射光の光量を検出する受光部とを含む検出装置としての脈波測定装置１００と、これに接続された情報処理装置とを有する生体情報測定システムが示されている。電気基板２０１は、白色ＬＥＤ２０３、ラインセンサ２０６、分光計制御部２０７を搭載している。分光計制御部２０７は白色ＬＥＤ２０３の駆動制御、及び、ラインセンサ２０６が検出した信号の演算処理を行う。また分光計制御部２０７は、脈波測定装置１００を制御する本体制御部２０８と接続され、分光計２００による検知結果を本体制御部２０８へ伝えている。また、本体制御部２０８は既知の通信技術を用いて外部装置である情報処理装置と通信が可能である。本実施形態では、情報処理装置として、パーソナルコンピュータ（以下、ＰＣ２０９）が用いられている。本体制御部２０８は、分光計２００による測定結果を連続的にＰＣ２０９へ送信する。ＰＣ２０９には脈波測定用のアプリケーションがインストールされており、脈波（図４（ａ）参照）、脈波を２回微分して求められる加速度脈波（図４（ｂ）参照）から算出した血管年齢などのヘルスケア情報がＰＣ２０９の画面上に表示される。尚、加速度脈波波形と血管年齢との関係は公知情報であるため説明は省略する。

続いて、脈波測定装置１００の上面の測定位置に実際に指６を配置した時の、分光計２００の測定内容について説明する。尚、本実施形態において、回折格子２０５は、最短波長を４００［ｎｍ］、波長分解能を１０［ｎｍ］に設定されているものとし、ラインセンサ２０６の受光素子数を３１個とする。従って、本実施形態の分光計２００は、４００～７００［ｎｍ］の波長領域において、１０［ｎｍ］毎の受光量を測定することが可能である。

図５（ａ）は、白色ＬＥＤ２０３を所定光量で発光させた時の、ラインセンサ２０６による各波長の受光量を示している。尚、図５（ａ）の縦軸は、ラインセンサ２０６によって電気信号（アナログ）に変換された受光量波形を、分光計制御部２０７でＡ／Ｄ変換（１０ビット分解能）した値である。図５（ａ）のデータを所定時間継続してモニタした場合、血管の脈動（ヘモグロビンの移動量の変化）と共に受光量が変動する。所定時間内（例えば５秒間）の各波長における受光量の変動幅は図５（ｂ）のようになる。ここで、変動幅は、所定時間内に測定された受光量の最大値と最小値の差である。図５（ｂ）では、５８０［ｎｍ］付近の波長で光量変動が最も大きくなっており、５８０［ｎｍ］がＳ／Ｎ比の観点から脈波測定に適した波長と言える。一方、脈波測定装置、又は、測定対象者（指）が異なる場合の、波長ごとの光量変動を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）において、光量変動が最大となる波長は５６０［ｎｍ］であり、脈波測定に適した波長は図５（ｂ）の場合（５８０［ｎｍ］）とは異なっている。つまり、変動量が大きく脈波測定に適した波長は、測定対象やその時の測定条件によって変化する。そのため、固定波長で脈波測定を行った場合には、脈波の変動が小さく（ノイズの影響を受けやすく）、安定した測定が困難となるケースが出てくる。

図６（ａ）は、第１実施形態における波長選択処理を説明するフローチャートである。分光計制御部２０７は、脈波測定のための光量検出を開始する前に、以下に説明する波長選択処理を実行して、脈波測定に適切な波長を選択するとともに、選択した波長で十分な受光量を得るために白色ＬＥＤ２０３の光量を調節する。

まず、分光計制御部２０７は、所定光量で白色ＬＥＤ２０３を点灯し（Ｓ６０１）、全波長（４００～７００［ｎｍ］の波長領域）の各波長（例えば、５０ｎｍ刻みの波長）における受光量を測定する（Ｓ６０２）。これにより上述した図５（ａ）の受光量データが得られる。分光計制御部２０７は、Ｓ６０２の測定を所定期間（または所定回数）にわたって繰り返し実行すると、全波長の受光量の測定を終了する（Ｓ６０３でＹＥＳ）。分光計制御部２０７は、Ｓ６０２における受光量の複数の測定結果から各波長における光量変動を取得し、図５（ｂ）（ｃ）で説明したような、各波長の光量変動の測定データを生成する（Ｓ６０４）。分光計制御部２０７は、生成した測定データから受光量の変動が最大となる波長λmaxを脈波測定用波長として決定する（Ｓ６０５）。そして、分光計制御部２０７は、決定した波長における白色ＬＥＤの光量調整を実施する（Ｓ６０６）。

図７は、第１実施形態による光量調整を説明する図である。図７の実線は、図５（ａ）に示した受光量（図７中の点線）に対して、光量調整の結果、白色ＬＥＤ２０３の光量を約１．５倍にアップさせた時の受光量である。これにより、例えば、波長５８０［ｎｍ］の受光量を１０ビット分解能の最大値（１０２３［ｄｅｃ］）付近まであげることができる。結果、脈波測定時の受光量変動幅に対してもＳ／Ｎ比が更に向上する。なお、光量調整は、Ｓ６０５で決定された波長についてラインセンサ２０６が出力する光量の値に基づいてなされる。例えば、Ｓ６０２で取得された受光量のデータのうち、Ｓ６０５で決定された波長の受光量の最大値が分解能の最大値を超えないように設定される。例えば、光量調整として１．２５倍、１．５倍、１．７５倍のいずれかを選択できるようにしておき、決定された波長の受光量の最大値が分解能の最大値を越えない範囲で最大の倍率が選択される。上述の１．５倍は例えばこのようにして選択された調整量である。あるいは、決定された波長の受光量の最大値と分解能の最大値との比に基づいて光源の調整量を決定するようにしてもよい。

また、図６（ａ）のＳ６０５では、光量変動が最大となる波長λmaxのみを脈波測定用波長として選択しているがこれに限られるものではない。図６（ｂ）のＳ６０５ａに示すようにλmaxを含む所定幅（例えば、±１０［ｎｍ］）の波長領域に含まれる波長が選択されるようにしてもよい。この場合、波長領域に含まれる複数の波長に対応した複数の光量が得られることになるので、これら得られた光量の値を統計処理して用いる。例えば、受光量を平均化した値を採用することで、Ｓ／Ｎ比、及び、突発ノイズに対するロバスト性を向上させることができる。

以上のようにして、測定に用いる波長の選択と白色ＬＥＤ２０３の光量調整を終えると、脈波測定のための光量測定を開始する。すなわち、分光計制御部２０７は、Ｓ６０６で調整された光量となるように白色ＬＥＤ２０３を駆動し、Ｓ６０５で決定された波長の光量をラインセンサ２０６から逐次に取得して本体制御部２０８へ送る。本体制御部２０８は、分光計制御部２０７から受信した光量のデータをＰＣ２０９へ送信する。こうして、ＰＣ２０９は、脈波測定装置１００から図４（ａ）に示されるような脈波を得ることができる。ＰＣ２０９はこの脈波に基づいて脈拍数を取得し、表示する。また、ＰＣ２０９は、例えば、脈波を２回微分して得られる波形（図４（ｂ））に基づいて血管年齢を推定し、その推定結果を表示する。

図８は、第１実施形態による脈波測定に関する機能構成例を示すブロック図である。全波長光量取得部７０１は、所定期間（または所定回数）にわたり、ラインセンサ２０６から全波長にわたる各波長の光量を取得する（Ｓ６０１～Ｓ６０３）。光量変動取得部７０２は、全波長光量取得部により取得された、所定期間（または所定回数）の光量から、各波長における光量変動を取得する（Ｓ６０４）。波長選択部７０３は、光量変動取得部７０２が取得した光量変動に基づいて、脈波測定などの生体情報測定に用いる波長を上述の全波長の中から選択し、決定する（Ｓ６０５）。発光量調整部７０４は、波長選択部７０３が選択した波長の光量が大きくなるように白色ＬＥＤ２０３の発光量を調整する（Ｓ６０６）。

以上のようにして測定に適した波長の選択と光源の発光量の調整を終えると、脈波測定のための光量測定が開始する。すなわち、光量取得部７０５は、発光量調整部７０４により調整された発光量で白色ＬＥＤ２０３を点灯し、波長選択部７０３が選択した波長の光量をラインセンサ２０６から逐次に取得する。脈波検出部７０６は、光量取得部７０５から時系列に並ぶ光量を取得して脈波を生成し、これに基づいて脈拍数を測定する。また、脈波検出部７０６は、脈波を２回微分した波形に基づいて、血管年齢を推定する。測定結果、推定結果はＰＣ２０９が備える表示器に表示される。

本実施形態では、全波長光量取得部７０１～光量取得部７０５が脈波測定装置１００において、すなわち分光計制御部２０７および本体制御部２０８により実現される。光量取得部７０５は取得した光量をＰＣ２０９に送信し、脈波測定用のアプリケーションが稼働するＰＣ２０９は脈波検出部７０６として機能する。ただし、脈波測定装置１００とＰＣ２０９の役割分担はこれに限られるものではなく、例えば、光量変動取得部７０２～波長選択部７０３がＰＣ２０９側で実現されるようにしてもよい。この場合、全波長光量取得部７０１は、取得した光量をＰＣ２０９に通知し、ＰＣ２０９が備える波長選択部７０３が波長の選択結果を脈波測定装置１００の発光量調整部７０４に通知する。

なお、第１実施形態では、ＰＣ２０９を含めた構成で記載したがこれに限られるものではない。例えば、脈波測定装置１００に表示部を設けて、本体制御部２０８が脈波数の計数や血管年齢の推定を行い表示部に表示するというような、測定から解析／結果表示までの一連の動作を脈波測定装置１００で実施してもよい。この場合、分光計制御部２０７および本体制御部２０８により全波長光量取得部７０１～脈波検出部７０６の機能が実現されることになる。

以上、説明したように、第１実施形態によれば、全波長の中から脈波測定に最適な波長を選択することが可能となるため、安定した脈波測定が可能となる。

＜第２実施形態＞
第１実施形態では、光量変動の量が最大となる波長を特定することにより脈波測定のための適切な波長を選択した。第２実施形態では、光量変動の量が所定値を超える波長域を脈波測定に用いる波長域として選択する。なお、第２実施形態による脈波測定装置の構成は、第１実施形態（図１～図３）と同様である。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、分光計制御部２０７が所定時間内の各波長の受光量を測定し（Ｓ６０１～Ｓ６０３）、各波長の光量変動を得る（Ｓ６０４）。第２実施形態による各波長の光量変動の例を図９（ａ）に示す。本実施形態の分光計制御部２０７は、光量変動が予め決められた閾値を超える波長領域を脈波測定に用いる波長領域に決定する。図９（ａ）の例では、光量変動が予め決められた閾値（９０［ｄｅｃ］）を超えている波長領域（５８０～５９０［ｎｍ］）を脈波測定用の波長領域に決定する。

図９（ｂ）は、白色ＬＥＤ２０３の消灯中における、所定時間内の各波長の受光量の変動幅を示した図である。図９（ｂ）が示す変動量は、脈波測定装置１００の電源電圧（不図示）の変動や、分光計制御部２０７のＡＤ変換誤差など、様々なバラツキ要素の影響で生じるものである。本例では、約１０［ｄｅｃ］であることがわかる。脈波測定を行うにあたって、上述した変動量の閾値は、図９（ｂ）のバラツキ要素の変動量（約１０［ｄｅｃ］）よりも大きくする必要がある。本実施形態では、閾値として９０［ｄｅｃ］が設定されており、結果として約ばらつき要素の変動量の約９倍（閾値（９０［ｄｅｃ］）／バラツキ要素の変動量（約１０［ｄｅｃ］））のマージンが得られている。

なお、光量変動が閾値＝９０［ｄｅｃ］を越える波長が存在しない場合に、分光計制御部２０７が適宜閾値を下げて閾値を超える波長領域を取得するようにしてもよい。また、分光計制御部２０７が白色ＬＥＤ２０３を点灯する前に、すなわち白色ＬＥＤ２０３の消灯中に光量変動（図９（ｂ））を測定し、その測定結果に基づいて閾値を設定するようにしてもよい。例えば、消灯中に得られた各波長の光量変動の平均値、あるいは得られた光量変動のうちの最大値を所定倍（例えば９倍）した値を上記の閾値として用いるようにしてもよい。

以上、説明したように、第２実施形態によれば、脈波測定のために選択する波長を、変動量の値から決定することが可能となるため、安定した脈波測定が可能となる。

＜第３実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、分光計を利用した脈波測定装置１００において、脈波測定に利用する適切な波長を複数の波長の光量変動に基づいて決定していた。第３実施形態では、波長の異なる複数のＬＥＤを備え、脈波測定に利用する波長を持つＬＥＤを選択する。

図１０（ａ）は第３実施形態における脈波測定装置１００のブロック図である。第３実施形態では、第１、第２実施形態の分光計２００に代えて、波長の異なる２つの光源としてのＬＥＤ２１１及びＬＥＤ２１２、受光素子としてフォトダイオード２１３、本体制御部２０８が実装された電気基板２０１が設けられている。電気基板２０１は図１０（ｂ）で示すように、測定対象（指）に対して水平になるように、すなわち、ＬＥＤ２１１、ＬＥＤ２１２、フォトダイオード２１３が実装された電気基板２０１の面がハウジング１０の上面と平行になるよう配置される。尚、本体制御部２０８とＰＣ２０９との関係は第１実施形態と同様である。

次に、第３実施形態における波長選択方法を図１１のフローチャートを用いて説明する。脈波測定開始する前に、本体制御部２０８は所定光量でＬＥＤ２１１を点灯する（Ｓ１００１）。本体制御部２０８は、所定の期間にわたりその時のフォトダイオード２１３による受光量を測定し（Ｓ１００２）、ＬＥＤ２１１の発光における光量変動を得る。その後、本体制御部２０８はＬＥＤ２１１を消灯する（Ｓ１００３）。続いて、本体制御部２０８は、所定光量でＬＥＤ２１２を点灯する（Ｓ１００４）。本体制御部２０８は、所定の期間にわたりその時のフォトダイオード２１３による受光量を測定し（Ｓ１００５）、ＬＥＤ212の発光における光量変動を得る。その後、本体制御部２０８は、ＬＥＤ２１２を消灯する（Ｓ１００６）。なお、光量変動は、第１実施形態と同様に、所定の期間において複数回測定された受光量の最大値と最小値の差である。

本体制御部２０８は、ＬＥＤ２１１の点灯時とＬＥＤ２１２の点灯時とで、どちらの光量変動が大きいかを判定する（Ｓ１００７）。ＬＥＤ２１１の点灯時の光量変動の方が大きい場合（Ｓ１００７でＹＥＳ）は、脈波測定にＬＥＤ２１１を選択（Ｓ１００８）する。他方、ＬＥＤ２１１の点灯時の光量変動の方が大きい場合（Ｓ１００７でＮＯ）は、脈波測定にＬＥＤ２１２を選択（Ｓ１００９）する。その後、本体制御部２０８は、選択したＬＥＤについて光量調整を実施する（Ｓ１０１０）。尚、光量調整時の動作は第１実施形態と同様である。

第３実施形態において、例えばＬＥＤ２１１が５６０［ｎｍ］で発光し、ＬＥＤ２１２が５８０［ｎｍ］で発光する場合、図５（ｂ）と図５（ｃ）のような光量変動に対して適切な波長のＬＥＤを選択することができる。更に波長の異なるＬＥＤを増やすことで（３個以上の異なる波長のＬＥＤを用いることで）、環境に適した波長のＬＥＤをより細やかに選択することができる。

図１２は、第３実施形態による脈波測定装置１００とＰＣ２０９の機能構成例を示すブロック図である。光量変動測定部１２０１は、それぞれ波長の異なる複数の光源を個々に点灯し、その反射光量の変動（光量変動）を、フォトダイオード２１３を用いて取得する。すなわち、光量変動測定部１２０１は、Ｓ１００１～Ｓ１００６を実行する。光源選択部１２０２は、光量変動測定部１２０１により取得された光量変動に基づいて脈波測定に使用する光源（すなわち、脈波測定に使用する光の波長）を選択する（Ｓ１００７～Ｓ１００９）。発光量調整部１２０３は、光源選択部１２０２が選択したＬＥＤの光量を調整する（Ｓ１０１０）。

光量取得部１２０４は、光源選択部１２０２により選択され、発光量調整部１２０３により光量が調整された光源（ＬＥＤ）を用いてフォトダイオード２１３により検出された光量を逐次に取得し、脈波検出部１２０５に送信する。脈波検出部１２０５は、光量取得部１２０４から時系列に並ぶ光量を取得して脈波（図４（ａ））を生成し、これに基づいて脈拍数を測定する。また、脈波検出部７０６は、脈波を２回微分した波形に基づいて、血管年齢を推定する。測定結果、推定結果はＰＣ２０９が備える表示器に表示される。なお、本実施形態では、光量変動測定部１２０１～光量取得部１２０４が本体制御部２０８により実現され、脈波検出部１２０５はＰＣ２０９により実現される。ただし、光源選択部１２０２がＰＣ２０９により実現されるようにしてもよい。

なお、上記実施形態では、波長の異なる複数のＬＥＤを設けたが、異なる波長に感度を有する複数のフォトダイオード（受光部）を設けるようにしてもよい。この場合、光源は白色ＬＥＤを１つとすることができる。それぞれの波長についての光量変動の測定結果から、最も光量変動の大きい波長に対応するフォトダイオードが選択され、脈波測定に用いられる。

以上、説明したように、第３実施形態によれば、分光計を用いない、より安価な構成において、安定した脈波測定が可能となる。

＜第４実施形態＞
第１実施形態及び第２実施形態では、分光計を利用した脈波測定装置１００において、測定に利用する波長の選択方法について説明した。第１、第２実施形態のいずれにおいても、測定に用いる波長を選択するための処理が脈波測定に先立って実行される。第４実施形態では、脈波測定装置１００を用いた生体情報の測定（例えば、脈波測定）の流れの中で波長選択を実施する。より具体的には、第４実施形態では、予め設定された波長（所定波長）における光量変動を測定し、その光量変動量が所定値以上であれば当該光量変動から生体情報（脈波）を取得する。したがって、所定波長における光量変動量が所定値以上の場合であれば、生体情報の測定に要する時間が第１、第２実施形態と比べて短縮されることになる。

第４実施形態による脈波測定装置の構成は、第１実施形態（図１～図３）と同様である。以下、第４実施形態における波長選択の処理ついて、図１３のフローチャートを用いて説明する。

はじめに、分光計制御部２０７は、所定光量Ｐ１で白色ＬＥＤ２０３を点灯し（Ｓ１３０１）、予め定められた波長（所定波長Ａ）における受光量を測定する（Ｓ１３０２）。分光計制御部２０７は、Ｓ１３０２の測定を所定期間（または所定回数）にわたって繰り返し実行すると、所定波長Ａにおける受光量の測定を終了する（Ｓ１３０３）。分光計制御部２０７は、Ｓ１３０２における受光量の測定結果から所定波長Ａにおける光量変動量を取得する（Ｓ１３０４）。

分光計制御部２０７は、算出した波長Ａの光量変動量が予め定められた所定値以上か否かを比較し（Ｓ１３０５）、所定値以上の場合には（Ｓ１３０５でＹＥＳ）、所定波長Ａの光量の変動に基づいて生体情報を取得する（Ｓ１３１５）。この際に、Ｓ１３０２で測定された受光量が、Ｓ１３１５で生体情報の取得に用いられるデータの一部として用いられてもよい。一方、Ｓ１３０４で算出された波長Ａの光量変動量が所定値以下の場合には（Ｓ１３０５でＮＯ）、分光計制御部２０７は、図６（Ｓ６０１～Ｓ６０５）で示した波長選択処理を実行する（Ｓ１３０６）。ここでは、Ｓ１３０６の波長選択処理により選択された波長を波長Ｂとする。分光計制御部２０７は、引き続き所定光量Ｐ１で白色ＬＥＤ２０３を点灯し、選択した波長Ｂにおける受光量を測定する（Ｓ１３０７）。分光計制御部２０７は、Ｓ１３０７の測定を所定期間（または所定回数）にわたって繰り返し実行すると、波長Ｂにおける受光量の測定を終了する（Ｓ１３０８）。

続いて、分光計制御部２０７は、Ｓ１３０７における受光量の測定結果から波長Ｂにおける光量変動を取得する（Ｓ１３０９）。分光計制御部２０７は、算出した波長Ｂの光量変動量が予め定められた所定値以上か否かを比較し（Ｓ１３１０）、所定値以上の場合には、波長Ｂの光量の変動に基づいて生体情報を取得する（Ｓ１３１４）。この際に、Ｓ１３０７で測定された受光量が、Ｓ１３１４で生体情報の取得に用いられるデータの一部として用いられてもよい。他方、Ｓ１３１０で算出した波長Ｂの光量変動量が所定値以下の場合には、分光計制御部２０７は、白色ＬＥＤ２０３の光量をＰ２（＞Ｐ１）に変更（増加）し（Ｓ１３１１）、再度、波長Ｂにおける受光量を測定する（Ｓ１３１２）。分光計制御部２０７は、Ｓ１３０２の測定を所定期間（または所定回数）にわたって繰り返し実行すると、波長Ｂにおける受光量の測定を終了する（Ｓ１３１３）。その後、分光計制御部２０７は、Ｓ１３１２で取得された波長Ｂの光量の変動に基づいて生体情報を取得する（Ｓ１３１４）。

なお、上記処理では、所定波長Ａの受光量を測定している際には、単波長の測定を行うようにしたがこれに限られるものではない。例えば、分光計２００を用いた構成では、所定波長Ａの受光量を測定する際に、他の複数の波長のそれぞれについても受光量が検出され得る。したがって、例えばサンプリング周期に余裕があれば、Ｓ１３０２で複数の波長について受光量を測定しておき、Ｓ１３０６で波長選択処理を行う際に、Ｓ１３０２で測定された受光量を用いるようにしてもよい。また、Ｓ１３０７～Ｓ１３０８で波長Ｂについて受光量を測定しているが、Ｓ１３０６において実行された測定の結果（Ｓ６０２、Ｓ６０３の結果）を流用するようにしてもよい。さらに、Ｓ１３０９により波長Ｂが選択された場合に、当該波長ＢでもってＳ１３０２～Ｓ１３０４、Ｓ１３１５で使用される所定波長Ａを更新するようによしてもよい。すなわち、選択した波長を次回測定時の測定用波長に設定するようにしてもよい。

以上説明したように、第４実施形態によれば、波長選択処理の実施とＬＥＤ光量を抑えることができるため、測定時間の短縮や消費電力の削減が可能となる。

なお、第４実施形態では、分光計を用いた生体情報測定装置を例に説明したが、これに限られるものではない。例えば、第３実施形態で説明したような、波長の異なる複数の光源、又は、波長感度の異なる複数の受光部を備えた測定装置に適用することもできる。例えば、複数の光源を備えた測定装置では、予め定められた光源を用いて測定した光量変動量が所定値以上であれば当該光源を用いて生体情報を測定し、光量変動量が所定値より小さい場合は選択した光源を用いて、再度、生体情報を測定する。ここで、光源の選択は、第３実施形態で説明したとおりである。また、選択された光源が、次回測定時の予め定められた光源に設定さるようにしてもよい。同様に、複数の受光部を備えた測定装置の場合、予め定められた受光部を用いて測定した光量変動量が所定値以上であれば当該受光部を用いて生体情報を測定し、光量変動量が所定値より小さい場合は選択した受光部を用いて、再度、生体情報を測定する。ここで、受光部の選択は、第３実施形態で説明したとおりである。なお、選択された受光部が次回測定時の予め定められた受光部に設定されるようにしてもよい。以上のように光源、又は、受光部の選択を行うことで上記と同様の効果が得られる。

＜第５実施形態＞
第４実施形態では、まず、予め定められた波長（所定波長Ａ）を用いて受光量を測定し、その時の光量変動が所定値以下の場合に（所定波長Ａが不採用と判定された場合に）波長選択処理を実施した。

第５実施形態では、初めに複数波長（例えば予め定められた５つの波長Ａ～Ｅ）の各々における受光量を測定した上で、それらのうちの予め定められた所定波長（例えば波長Ａ）における光量変動が所定値以下の場合に波長選択処理を行う。そして、所定波長（Ａ）が不採用になった場合は、受光量が測定済みとなっている他の波長（Ｂ～Ｅ）のうち、最も大きい受光変動量を提示した波長で得られた受光量変動を用いて生体情報を取得する。したがって、第５実施形態では、予め複数波長の受光量を測定しているため、所定波長Ａが不採用になった際の波長選択処理において複数波長の各々における受光量を測定する必要が無くなり、波長選択処理の所要時間が短くなる。

第５実施形態では、図１３のフローチャートにおいて、Ｓ１３０２の処理が「複数波長の受光量を測定」する処理となり、更に、Ｓ１３０６の波長選択処理では、図６のフローチャートにおけるＳ６０１～６０３が省略され、所定波長Ａ以外の残りの波長のうち、最も大きい受光変動量が得られた波長が選択される処理となる。

以上説明したように、第５実施形態によれば、予め複数波長の各々の受光量を測定しておくことで、所定波長Ａが不採用になり波長選択処理が必要となった場合でも、処理時間を短縮することが可能となる。

なお、第５実施形態と同様に、Ｓ１３０９により波長Ｂが選択された場合に、当該波長ＢでもってＳ１３０２～Ｓ１３０４、Ｓ１３１５で使用される所定波長Ａを更新するようによしてもよい。すなわち、選択した波長を次回測定時の測定用波長に設定するようにしてもよい。

（その他の実施例）
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。

１００：脈波測定装置、２０３、２１１、２１２：ＬＥＤ、２０６：ラインセンサ、２０７：分光計制御部、２０８：本体制御部、２０９：パーソナルコンピュータ

Claims

生体の一部に光を照射する光源と、
前記光の前記生体の一部からの反射光を受光し、前記反射光の光量を検出する受光部と、
前記反射光の複数の波長の各々について前記受光部により所定時間内に検出された光量の最大値と最小値の差分である変動量を得ることにより前記複数の波長について得られる複数の変動量に基づいて、前記複数の波長から前記生体の血流脈波の測定に用いる波長を選択する選択手段と、を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
前記選択手段により選択された波長の光について前記受光部が検出した光量を外部装置へ送信する送信手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記受光部により検出される、前記選択手段により選択された波長の反射光の光量に基づいて前記血流脈波を測定する測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記反射光を前記複数の波長の光束に分ける分光計をさらに備え、
前記受光部は、前記複数の波長の光束に対応して設けられた複数の受光素子を有し、前記複数の受光素子により前記複数の波長の各々について光量を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、前記複数の変動量のうち最も大きい変動量に対応する波長を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、前記複数の変動量のうち最も大きい変動量に対応する波長を含む所定幅の波長領域に含まれる波長を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、前記複数の変動量のうち所定の閾値を超える変動量に対応する波長を選択することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記所定の閾値は、前記光源の消灯中の光量の変動量よりも大きい値であることを特徴とする請求項７に記載の生体情報測定装置。
前記所定の閾値を、前記光源の消灯中に前記受光部を用いて測定された光量の変動量に基づいて設定する設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の生体情報測定装置。
前記選択された波長の光量を統計処理する手段をさらに備えることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記光源は白色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、予め定められた波長を用いて測定した光量の変動量が所定値以上の場合、前記予め定められた波長を前記血流脈波の測定に用いる波長として選択し、前記予め定められた波長を用いて測定した光量の前記変動量が前記所定値よりも小さい場合、前記複数の波長について得られる前記複数の変動量に基づいて前記血流脈波の測定に用いる波長を選択することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、前記複数の波長について得られる前記複数の変動量のうち、予め定められた波長について得られた変動量が所定値以上の場合に前記予め定められた波長を選択し、前記予め定められた波長について測定された変動量が前記所定値よりも小さい場合、前記複数の変動量に基づいて波長を選択する、ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段で選択した波長を次回測定時の前記予め定められた波長として設定することを特徴とする請求項１２または１３に記載の生体情報測定装置。
前記光源は、出力する光の波長が前記複数の波長のそれぞれに対応する複数の光源を有し、
前記選択手段は、前記複数の光源の各々を点灯して得られる前記反射光の光量の測定により得られる前記複数の変動量に基づいて、前記複数の光源から前記血流脈波の測定に用いる光源を選択することを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段により選択された光源を点灯させて前記血流脈波を測定する測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１５記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、予め定められた光源を用いて得られた光量の変動量が所定値以上の場合、前記予め定められた光源を前記血流脈波の測定に用いる光源として選択し、前記予め定められた光源を用いて得られた光量の変動量が前記所定値より小さい場合、前記複数の光源について得られる前記複数の変動量に基づいて、前記血流脈波の測定に用いる光源を選択することを特徴とする請求項１５または１６に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段で選択した光源を次回測定時の前記予め定められた光源に設定することを特徴とする請求項１７に記載の生体情報測定装置。
前記受光部は、前記複数の波長のそれぞれに感度を有する複数の受光部を有し、
前記選択手段は、前記複数の受光部から得られる前記反射光の光量の測定により得られる前記複数の変動量に基づいて、前記複数の受光部から前記血流脈波の測定に用いる受光部を選択することを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段により選択された受光部を用いて前記血流脈波を測定する測定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１９に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段は、予め定められた受光部を用いて測定した光量の変動量が所定値以上の場合、前記予め定められた受光部を前記血流脈波の測定に用いる受光部として選択し、前記予め定められた受光部を用いて測定した光量の変動量が前記所定値より小さい場合、前記複数の受光部について得られる前記複数の変動量に基づいて前記血流脈波の測定に用いる受光部を選択することを特徴とする請求項１９または２０に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段で選択した受光部を次回測定時の前記予め定められた受光部に設定することを特徴とする請求項２１に記載の生体情報測定装置。
前記測定手段により測定された前記血流脈波の情報を表示する表示手段をさらに備えることを特徴とする請求項３、１６、２０のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
前記選択手段により選択された波長について前記受光部が出力する光量の値に基づいて前記光源の光量を調整する調整手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記載の生体情報測定装置。
生体の一部に光を照射する光源と、前記生体の一部からの前記光の反射光を受光し、前記反射光の光量を検出する受光部とを含む検出装置と、前記検出装置に接続された情報処理装置とを有する生体情報測定システムであって、
前記反射光の複数の波長の各々について前記受光部により所定時間内に検出された光量の最大値と最小値の差分である変動量を得ることにより前記複数の波長について得られる複数の変動量に基づいて、前記複数の波長から前記生体の血流脈波の測定に用いる波長を選択する選択手段と、
前記選択手段により選択された波長の反射光の光量に基づいて前記血流脈波を測定する測定手段と、を備えることを特徴とする生体情報測定システム。
光源と受光部を備える生体情報測定装置の制御方法であって、
取得手段が、前記光源から生体の一部に光を照射し、前記生体の一部からの前記光の反射光の複数の波長の各々について、前記受光部が受光した光量を取得する取得工程と、
選択手段が、前記反射光の前記複数の波長の各々について前記取得工程で取得された光量の最大値と最小値の差分である変動量を得ることにより前記複数の波長について得られる複数の変動量に基づいて、前記複数の波長から前記生体の血流脈波の測定に用いる波長を選択する選択工程と、
測定手段が、前記選択工程で選択された波長の反射光の光量に基づいて前記血流脈波を測定する測定工程と、を備えることを特徴とする生体情報測定方法。
コンピュータを、請求項１乃至２４のいずれか１項に記載された生体情報測定装置の各手段として機能させるためのプログラム。