JP7281930B2 - 生体情報の測定装置及びプログラム - Google Patents

生体情報の測定装置及びプログラム Download PDF

Info

Publication number
JP7281930B2
JP7281930B2 JP2019053479A JP2019053479A JP7281930B2 JP 7281930 B2 JP7281930 B2 JP 7281930B2 JP 2019053479 A JP2019053479 A JP 2019053479A JP 2019053479 A JP2019053479 A JP 2019053479A JP 7281930 B2 JP7281930 B2 JP 7281930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
intensity
measuring
biological information
period
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019053479A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2020151246A (ja
Inventor
俊文 北村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2019053479A priority Critical patent/JP7281930B2/ja
Priority to PCT/JP2020/011187 priority patent/WO2020189569A1/en
Publication of JP2020151246A publication Critical patent/JP2020151246A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7281930B2 publication Critical patent/JP7281930B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/02007Evaluating blood vessel condition, e.g. elasticity, compliance
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0075Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence by spectroscopy, i.e. measuring spectra, e.g. Raman spectroscopy, infrared absorption spectroscopy
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/021Measuring pressure in heart or blood vessels
    • A61B5/02108Measuring pressure in heart or blood vessels from analysis of pulse wave characteristics
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/024Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/02416Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate using photoplethysmograph signals, e.g. generated by infrared radiation
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/165Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/72Signal processing specially adapted for physiological signals or for diagnostic purposes
    • A61B5/7235Details of waveform analysis
    • A61B5/7239Details of waveform analysis using differentiation including higher order derivatives
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/74Details of notification to user or communication with user or patient ; user input means
    • A61B5/7475User input or interface means, e.g. keyboard, pointing device, joystick
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02Operational features
    • A61B2560/0204Operational features of power management
    • A61B2560/0209Operational features of power management adapted for power saving
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2562/00Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/04Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/043Arrangements of multiple sensors of the same type in a linear array

Description

本発明は、生体情報の測定技術に関する。
人体の一部に特定の波長を含む光を照射し、生体内の血管中を移動する血液からの反射光量又は透過光量を検出することにより脈波を測定する測定装置が提供されている。脈波に基づき、脈拍数や、ストレスの程度や、血管の硬化度度合い(血管年齢)を判定することができる。特許文献1は、白色LEDを光源とし、G(緑色)センサとR(赤色)センサにより脈波を測定する装置を開示している。
特開2016-083030号公報
脈波の検出には、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、脈波の測定装置は、ヘモグロビンの光吸収特性が高い波長、より具体的には550nmの波長の光を利用して脈波を測定する様に構成される。しかしながら、測定した脈波を解析して複数の生体情報の値を測定する場合、解析する内容に応じて検出する脈波に求められる条件は異なる。例えば、精度の良い測定のために、検出する脈波のダイナミックレンジを大きくする必要がある第1生体情報と、ダイナミックレンジの大きさが測定精度にさほど影響を与えない第2生体情報と、を測定することを考える。この場合、検出する脈波のダイナミックレンジを大きくすることで、第1生体情報及び第2生体情報の両方を精度良く測定することができる。しかしながら、検出する脈波のダイナミックレンジを大きくするためには、例えば、光源の発光強度を強くする必要がある。これは、測定装置の消費電力を増加させる。
本発明は、複数の生体情報を精度良く測定できる測定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複数の波長に応じて分光する分光手段と、前記複数の波長に分光された前記反射光、又は前記透過光を受光する受光手段と、前記分光された前記反射光、又は前記透過光の受光量の変化を検出する検出手段と、測定する生体情報に応じて前記光源の発光強度を設定する設定手段と、前記検出手段の検出結果に基づき前記生体情報を測定する測定手段と、を備え、血管年齢を示す第1生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第1強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第1期間だけ検出し、ストレス値を示す第2生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第2強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第2期間だけ検出し、前記第2強度は前記第1強度より小さく、前記第2期間は前記第1期間より長く、前記第1期間と前記第2期間は重複しておらず、前記設定手段は、前記第1期間及び前記第2期間とは異なる期間の間に前記光源の強度の切り替えを行うことを特徴とする。
本発明によると、複数の生体情報を精度良く測定することができる。
一実施形態による測定装置の外観斜視図。 一実施形態による測定装置の分光計の構造の説明図。 一実施形態による測定装置の機能ブロック図。 脈波信号、速度脈波信号及び加速度脈波信号の波形例を示す図。 波長と受光量との関係及び波長と光変動量との関係例を示す図。 LED電流と受光量及び光変動量の関係例を示す図。 血管年齢及びストレス値の測定要件及び測定条件例を示す図。 一実施形態による測定処理のフローチャート。 一実施形態による測定処理における受光量と発光強度の時間変化を示す図。 一実施形態による測定処理のフローチャート。 一実施形態による測定処理における受光量と発光強度の時間変化を示す図。
以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。実施形態には複数の特徴が記載されているが、これらの複数の特徴の全てが発明に必須のものとは限らず、また、複数の特徴は任意に組み合わせられてもよい。さらに、添付図面においては、同一若しくは同様の構成に同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。
<第一実施形態>
図1(A)~図1(C)は、本実施形態による生体情報の測定装置100の外観斜視図である。測定装置100は、生体情報として脈波を測定する。測定装置100のハウジング10の上面には、シャッタ部材2及びガイド部材3が設けられる。ガイド部材3は、板状部分31と、指受け部分32と、を有する。板状部分31は、ハウジング10の上面にX方向に沿って設けられた細長い開口部16にはめ込まれる。これにより、ガイド部材3及びシャッタ部材2は、X方向にスライド可能に構成される。開口部16の、端部18a及び18bは、シャッタ部材2及びガイド部材3の移動範囲を規定する。また、ハウジング10の上面には、透明カバー4で覆われた開口部15が設けられる。図1(A)及び図1(C)に示す様に、シャッタ部材2及びガイド部材3が、X方向における可動範囲の一方の端部にあると、シャッタ部材2は、開口部15を覆い、他方の端部にあると、開口部15が露出される様に測定装置100は構成される。例えば、シャッタ部材2及びガイド部材3が、図1(A)に示す一方の端部にあるときに、指6を指受け部分32に置いて、シャッタ部材2及びガイド部材3を、X方向の他方の端部までスライドさせる。これにより、図1(B)に示す様に、指6が開口部15を覆い、測定位置に位置する様に測定装置100は構成されている。
図2(A)は、測定装置100のハウジング10の内部に配置される分光計200の外観図である。分光計200は、ケース部材202bと、ケース部材202bに取り付けられる基板201及びカバー部材202aを有する。図2(B)は、図2(A)の状態から、基板201及びカバー部材202aを取り外した状態を示している。分光計200は、光源203と、ライトガイド204と、回折格子205と、ラインセンサ206と、を有する。なお、本実施形態において、光源203及びラインセンサ206は、実際には基板201上に設けられるが、図2(B)においては、図2(A)の状態において光源203及びラインセンサ206が存在する位置にあるものとして表示している。光源203は、例えば、白色LEDである。ライトガイド204は、光源203からの光を、測定位置にある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して導光する集光部とが一体化された導光部材である。光源203が射出する光は、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を介して、測定対象である指6を照射する。指6からの反射光は、ライトガイド204の集光部により回折格子205に導かれる。回折格子205は、反射光を複数の波長の光に分光する。ラインセンサ206は、回折格子205により波長に応じて分光された反射光を受光する。ラインセンサ206は、回折格子205が分光した、それぞれが異なる波長を含む光それぞれを受光する複数の受光素子を有する。なお、基板201には、ラインセンサ206が出力する、各波長の光の受光量に応じた振幅のアナログ信号を増幅してデジタル変換する分光計制御部207(図3)も設けられる。ラインセンサ206及び分光計制御部207は、回折格子205が分光した、それぞれが異なる波長を含む光それぞれを検出して検出結果を出力する検出部を構成している。或いは、分光計制御部207は、受信部であるラインセンサ206が出力する各波長を含む光の受光量を示す信号を検出する検出部を構成している。
図2(C)は、光源203から出射された光の経路を示している。光源203から出射された光R1は、ライトガイド204に入射する。ライトガイド204は、光R1を導光し、光R2を射出する。光R2は、開口部15及び透明カバー4を介して、指6を照射する。指6からの反射光R3は、ライトガイド204の入射部204aに入射する。ライトガイド204は、反射光R3を集光及び導光し、反射光R4を射出する。回折格子205は、反射光R4を分光する。回折格子205によって分光された反射光R5は、ラインセンサ206により受光される。
図3は、測定装置100と、情報処理装置(外部装置)であるパーソナルコンピュータ(PC)209と、を含む測定システムを示している。なお、測定装置100については、その機能ブロックも示している。分光計制御部207は、光源203の発光や、発光の際の発光強度を制御する。また、分光計制御部207は、ラインセンサ206が出力する受光量に応じた信号の増幅や、デジタル変換や、その他の必要な演算処理を行う。なお、分光計制御部207は、測定装置100の全体を制御する制御部208に接続される。制御部208は、PC209と有線又は無線により通信を行う。制御部208は、分光計200による測定結果を、分光計制御部207から取得し、連続的にPC209へ送信する。例えば、制御部208は、ラインセンサ206の複数の受光素子のうちの脈波を検出するための波長を含む光を受光する受光素子の検出結果を繰り返し取得し、繰り返し取得した検出結果を、脈波を示す脈波信号としてPC209に出力する。PC209は、測定装置100から取得する脈波信号に基づき速度脈波信号や、加速度脈波信号を求めてストレス値や血管年齢等の生体情報を判定する。なお、PC209には、生体情報を判定するためのプログラムがインストールされており、PC209のCPUは、このプログラムを実行することで、脈波信号に基づき生体情報を判定する。そして、PC209は、判定結果(測定結果)をPC209の画面上に表示する。なお、図4(A)~図4(C)は、それぞれ、脈波を示す脈波信号、速度脈波を示す速度脈波信号、及び、加速度脈波を示す加速度脈波信号の例を示している。なお、測定装置100は、ラインセンサ206の複数の受光素子の検出結果の総てをPC209に出力し、PC209において、複数の受光素子の内のいずれかの受光素子の検出結果に基づき脈波を検出する構成であっても良い。
続いて、測定システムによる生体情報の測定について説明する。本実施形態において、回折格子205及びラインセンサ206は、400nm~700nmの波長領域において、10nmの波長幅の光の受光量を検出する様に構成されている。したがって、ラインセンサ206は、10nmの波長幅の光信号を受光する計31個の受光素子を有する。
図5(A)は、指6を測定した際の、ある瞬間のラインセンサ206による各波長の光の受光量を示している。なお、以下の説明においては、ラインセンサ206の受光量を、当該受光量に応じた信号を分光計制御部207において10ビットのデジタル値に変換した値により示す。図5(A)のグラフを継続してモニタすると、血管の脈動(ヘモグロビンの移動量の変化)により、グラフの形状は時間と共に変動する。図5(B)は、所定期間における各波長の反射光の受光量の変動量(以下、光変動量)を示している。なお、図5(B)は、ヘモグロビンの光吸収特性のピークが含まれる波長帯域である、500nm~600nmの波長範囲についての光変動量を示している。図5(B)では、波長590nm付近の光変動量が最も大きく見えるものの、この結果は、図5(A)で示した波長毎の受光量のバラツキの影響も含んでいる。図5(C)は、波長毎の受光量を正規化した場合の所定期間における光変動量を示している。図5(C)に示す様に、波長550nm付近で光変動量が最も大きくなっており、これはヘモグロビンの光吸収特性によるものである。
図6(A)は、図5(A)の波長特性を持つ光源203に流すLED電流と、それにより光源203(白色LED)が射出する光で指6を測定した場合の、波長550nmを含む光と、波長590nmを含む光の受光量との関係を示している。図6(A)に示す例では、波長590nmの場合、LED電流を約17mAまで増加させると受光量が飽和、つまり、10ビットの最大値である1023に達している。一方、波長550nmの場合、受光量が飽和するのは、LED電流を約26mAとしたときである。図6(A)より、LED電流を26mAとしても、波長550nmを含む光の受光量は、ラインセンサ206及び分光計制御部207で構成される検出部の検出範囲内であるが、波長590nmを含む光の受光量は、検出部の検出範囲を超えていることが分かる。また、図6(B)は、LED電流と光変動量との関係を示している。図6(B)の例では、波長550nmの場合、波長590nmと比較して、LED電流を増加させて光変動量を大きくすることが可能であることがわかる。
本実施形態の測定システムは、血管年齢とストレス値の2つの生体情報を測定する。ここで、図7(A)は血管年齢とストレス値を測定するために必要な要件を示している。血管年齢は、脈波信号を2回微分した加速度脈波信号の波形形状から推定される。このため、血管年齢を精度良く測定するには、加速度脈波信号の元となる脈波信号の波形の形状の精度が重要になる。したがって、血管年齢を精度良く測定するには、脈波信号のダイナミックレンジを大きくすることが必要になる。言い換えると、血管年齢を精度良く測定するためには、アナログデジタル変換の分解能(AD分解能)に比べて十分に大きな振幅を有する脈波信号を得る必要がある。なお、血管年齢の測定には、凡そ10秒程度の期間に渡り脈波を測定する必要がある。
一方、ストレス値は、脈波信号の周期変動に基づき測定される。したがって、ストレス値の測定において、脈波信号の波形形状が測定精度に与える影響は、血管年齢の測定と比較して小さくなる。よって、ストレス値の測定においては、AD分解能より大きな振幅を有する脈波信号を得れば良い。なお、本実施形態では、脈波信号を1回微分した速度脈波信号を用いて脈波信号の周期及びその変動を判定する。また、周期変動の判定のため、ストレス値の推定には、凡そ60秒程度の期間に渡り脈波を測定する必要がある。
上述した血管年齢の測定に必要な要件とストレス値の測定に必要な要件を踏まえて設定した測定条件の一例を図7(B)に示す。まず、血管年齢の測定には、高いダイナミックレンジの脈波信号を得る必要があるため、光変動量を大きくできる波長550nmを使用する。また、LED電流については、図6(B)に示す様に、光変動量を大きくするために25mAとする。なお、測定時間は10秒とする。なお、血管年齢を判定するための加速度脈波信号は、10秒間に渡り測定した脈波信号から求めた平均脈波信号を2回微分して求める。ここで、平均脈波信号とは、10秒間に渡り測定した脈波信号の各周期の波形を平均化したものである。
一方、ストレス値の測定には、高いダイナミックレンジの脈波信号を得る必要はない。したがって、消費電力を抑えるため、LED電流を10mAとする。また、図6(A)に示す様にLED電流が10mAでもより大きな受光量を得られる波長590nmを使用する。この様に、同じLED電流に対してより大きな受光量を得ることができる波長を選択することで、測定に必要な受光量を得るために設定する光強度を小さくでき、よって、波長の選択によっても省電力を抑えることができる。例えば、LED電流を10mAとしたときの波長590nmの受光量と同じ受光量を波長550nmで得るためには、図6(A)より、LED電流を約16mAとする必要がある。また、ストレス値の測定時間は60秒とする。なお、血管年齢やストレス値の具体的な判定方法は、公知技術であるため、その説明については省略する。
図8は、本実施形態の測定システムにおける血管年齢及びストレス値の測定処理のフローチャートである。本実施形態では、測定開始から測定終了までの間に血管年齢及びストレス値を順に測定する。なお、図8のフローチャートは、血管年齢及びストレス値の測定条件として、図7(B)の波長及び測定時間を使用し、LED電流、つまり、光源203の発光強度については、フロー内の処理で決定する場合を示している。なお、血管年齢及びストレス値の測定条件として、図7(B)に示すLED電流も使用する場合、図8のS801~S804の処理は省略される。また、その際、図8のフローチャートにおける発光強度Aは、LED電流が25mAのときの発光強度であり、発光強度Bは、LED電流が10mAのときの発光強度となる。
測定を開始すると、S801で、制御部208は、光源203を発光させる。S802で、制御部208は、所定期間、各波長における受光量を測定する。これにより、各波長の光変動量及び平均的な受光量が得られる。制御部208は、この光変動量に基づき、S803で、血管年齢を測定する際の光源203の発光強度Aを決定する。また、制御部208は、平均的な受光量に基づき、S804で、ストレス値を測定する際の光源203の発光強度Bを決定する。なお、図6で説明した様に、発光強度Aは発光強度Bより強くなる。その後、制御部208は、S805で、光源203を発光強度Aで発光させる。制御部208は、血管年齢を測定するための波長550nmを含む光の受光量に基づき脈波測定を開始し、S807で、10秒間、脈波測定を継続させる。なお、S807の間、波長550nmを含む光の受光結果は、PC209に出力される。脈波測定後、PC209は、S808で、脈波信号に基づき加速度脈波信号を求める。そして、PC209は、S809で、加速度脈波信号の波形形状から血管年齢を判定する。
一方、S807の後、制御部208は、S810で、光源203を、発光強度Bで発光させる。制御部208は、S811で、ストレス値を測定するための波長590nmを含む光の受光量に基づき脈波測定を開始し、S812で、60秒間、脈波測定を継続させる。なお、S812の間、波長590nmを含む光の受光結果は、PC209に出力される。脈波測定後、PC209は、S813で、脈波信号に基づき速度脈波信号を求める。そして、PC209は、S814で、速度脈波信号の周波数解析を行い、S815で、周波数解析結果に基づきストレス値を判定する。一方、S812の後、制御部208は、S816で、光源203の発光を停止して、図8の処理を終了する。図9は、図8に示す処理を行った際の、光源203の発光強度(LED電流値で表示)と、測定波長を含む光の受光量の時間変化を示している。
以上、本実施形態では、脈波信号のダイナミックレンジの大きさが測定精度に影響を与える第1生体情報と、ダイナミックレンジの大きさが測定精度に与える影響が第1生体情報より小さい第2生体情報を測定する。本実施形態において、第1生体情報は、血管年齢であり、第2生体情報はストレス値である。そして、第1生体情報の測定においては、ダイナミックレンジの大きな脈波信号を得るために光源203の発光強度を第1強度に設定する。一方、第2生体情報の測定においては、消費電力を抑えるために光源203の発光強度を第1強度より低い第2強度に設定する。なお、脈波信号のダイナミックレンジを大きくするため、第1生体情報の判定には第1波長の検出結果を脈波信号とする。一方、受光量を大きくするため、第2生体情報の判定には、第1波長とは異なる第2波長の検出結果を脈波信号とする。この構成により、消費電力の増加を抑えつつ、複数の生体情報を精度良く測定することができる。なお、第1生体情報と第2生体情報の測定において、光源203の発光強度を異ならせるが、脈波信号については同じ波長の検出結果を使用することができる。また、第1生体情報と第2生体情報の測定において、脈波信号については異なる波長の検出結果を使用するが、光源203の発光強度を同じとすることもできる。
<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。第一実施形態においては、血管年齢の測定とストレス値の測定において、脈波信号を得るための波長と、光源203の発光強度を、それぞれ、個別に設定していた。具体的には、第一実施形態では、発光強度を強くする必要のないストレス値の測定においては、光源203の発光強度を小さくして消費電力を低減させていた。しかしながら、光源203の発光強度が大きくても、ストレス値の測定精度に影響はない。したがって、血管年齢を判定するために測定した脈波信号の一部又は全部をストレス値の判定に利用することができる。
図10は、本実施形態の測定システムにおける血管年齢及びストレス値の測定処理のフローチャートである。なお、図8のフローチャートと同じ処理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については省略する。以下では、図8のフローチャートとの相違点を中心に説明する。本実施形態では、S807で測定した10秒間に渡る脈波信号をストレス値の判定に利用する。したがって、制御部208は、S811で、ストレス値の測定に使用する脈波の測定を開始すると、S1000で、50秒間、脈波測定を継続させる。なお、S1000の間、波長590nmを含む光の受光結果は、PC209に出力される。PC209は、S1001において、S807で取得した10秒間の脈波信号と、S1000で取得した50秒間の脈波信号との計60秒の脈波信号から速度脈波信号を算出する。図11は、図10に示す処理を行った際の、光源203の発光強度(LED電流値で表示)と、測定波長を含む光の受光量との時間変化を示している。なお、本実施形態では、S807で、波長550nmを含む光の受光結果に基づく10秒間の脈波信号のみを取得した。しかしながら、S807で、波長550nmを含む光の受光結果に基づく10秒間の脈波信号と、波長590nmを含む光の受光結果に基づく10秒間の脈波信号をそれぞれ取得する構成とすることができる。この場合、波長550nmを含む光の受光結果に基づく10秒間の脈波信号は、血管年齢の判定のために使用される。一方、波長590nmを含む光の受光結果に基づく10秒間の脈波信号は、S1000で取得する脈波信号と合わせて、ストレス値の判定に使用される。
以上、本実施形態では、第一実施形態より測定時間を短縮することできる。また、測定時間が短くなるため、第一実施形態より消費電力を抑えることができる。
[その他の実施形態]
なお、本実施形態において測定装置100は、指6からの反射光により脈波を測定していたが、生体を透過した透過光により脈波を測定する構成とすることもできる。また、本実施形態においては、制御部208が脈波を検出するために使用するラインセンサ206の受光素子(波長)を選択し、選択した受光素子の検出結果を脈波信号としてPC209に出力していた。しかしながら、制御部208が、総ての受光素子の検出結果をPC209に出力し、PC209が、測定する生体情報に応じた波長の検出結果を脈波信号として生体情報の判定に利用する構成であっても良い。また、PC209が行うとした処理を制御部208に実行させ、PC209には、測定した生体情報、つまり、上記実施形態では、血管年齢及びストレス値をPC209に出力する構成とすることもできる。さらに、上記実施形態では、測定装置100及びPC209を測定システムとしたが、測定装置100及びPC209を纏めて測定装置と呼ぶこともできる。また、測定装置100は、脈波を検出し、PC209は、脈波に基づき血管年齢やストレス値を測定するものであるため、PC209を測定装置と呼ぶこともできる。
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。
発明は上記実施形態に制限されるものではなく、発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、発明の範囲を公にするために請求項を添付する。
203:光源、205:回折格子、206:ラインセンサ、207:分光計制御部、208:制御部

Claims (10)

  1. 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複数の波長に応じて分光する分光手段と、
    前記複数の波長に分光された前記反射光、又は前記透過光を受光する受光手段と、
    前記分光された前記反射光、又は前記透過光の受光量の変化を検出する検出手段と、
    測定する生体情報に応じて前記光源の発光強度を設定する設定手段と、
    前記検出手段の検出結果に基づき前記生体情報を測定する測定手段と、
    を備え、
    血管年齢を示す第1生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第1強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第1期間だけ検出し、
    ストレス値を示す第2生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第2強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第2期間だけ検出し、
    前記第2強度は前記第1強度より小さく、
    前記第2期間は前記第1期間より長く、
    前記第1期間と前記第2期間は重複しておらず、
    前記設定手段は、前記第1期間及び前記第2期間とは異なる期間の間に前記光源の強度の切り替えを行うことを特徴とする測定装置。
  2. 前記測定手段は、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第1強度に設定した際に前記検出手段が検出した第1検出結果に基づき前記第1生体情報を測定し、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第2強度に設定した際に前記検出手段が検出した第2検出結果に基づき、前記第2生体情報を測定することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
  3. 前記測定手段は、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第1強度に設定した際に前記検出手段が検出した第1検出結果に基づき前記第1生体情報を測定し、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第2強度に設定した際に前記検出手段が検出した第2検出結果と、前記第1検出結果の少なくとも一部と、に基づき、前記第2生体情報を測定することを特徴とする請求項1に記載の測定装置。
  4. 前記第1検出結果は、第1波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量の変化であり、
    前記第2検出結果は、前記第1波長とは異なる第2波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量の変化であることを特徴とする請求項2又は3に記載の測定装置。
  5. 前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第2強度に設定した際に前記検出手段が検出する前記第2波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量は、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第2強度に設定した際に前記検出手段が検出する前記第1波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量より大きいことを特徴とする請求項4に記載の測定装置。
  6. 前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第1強度に設定した際に前記検出手段が検出する前記第1波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量は、前記検出手段が検出できる範囲内であり、前記設定手段が前記光源の発光強度を前記第1強度に設定した際に前記検出手段が検出する前記第2波長を含む前記反射光又は前記透過光の受光量は、前記検出手段が検出できる範囲を超えていることを特徴とする請求項4に記載の測定装置。
  7. 前記測定手段は、前記検出手段が検出する受光量の変化を示す波形を2回微分した波形の形状に基づき前記第1生体情報を測定することを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の測定装置。
  8. 前記測定手段は、前記検出手段が検出する受光量の変化の周期変動に基づき前記第2生体情報を測定することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の測定装置。
  9. 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複数の波長に応じて分光する分光手段と、前記複数の波長に分光された前記反射光、又は前記透過光を受光する受光手段と、前記分光された前記反射光、又は前記透過光の受光量の変化を検出する検出手段と、測定する生体情報に応じて前記光源の発光強度を設定する設定手段と、を含む装置から、前記検出手段の検出結果を取得する取得手段と、
    第1波長を含む前記反射光又は前記透過光の前記検出手段による第1検出結果に基づき血管年齢を示す第1生体情報を測定し、前記第1波長とは異なる第2波長を含む前記反射光又は前記透過光の前記検出手段による第2検出結果に基づき、ストレス値を示す第2生体情報を測定する測定手段と、
    を備え、
    前記第1生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第1強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第1期間だけ検出し、
    前記第2生体情報を測定する場合、前記設定手段は前記光源の強度を第2強度に設定し、前記検出手段は、前記分光された前記反射光、又は前記透過光を第2期間だけ検出し、
    前記第2強度は前記第1強度より小さく、
    前記第2期間は前記第1期間より長く、
    前記第1期間と前記第2期間は重複しておらず、
    前記設定手段は、前記第1期間及び前記第2期間とは異なる期間の間に前記光源の強度の切り替えを行うことを特徴とする測定装置。
  10. コンピュータを請求項に記載の測定装置として機能させることを特徴とするプログラム。
JP2019053479A 2019-03-20 2019-03-20 生体情報の測定装置及びプログラム Active JP7281930B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019053479A JP7281930B2 (ja) 2019-03-20 2019-03-20 生体情報の測定装置及びプログラム
PCT/JP2020/011187 WO2020189569A1 (en) 2019-03-20 2020-03-13 Biological information measurement apparatus and program

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019053479A JP7281930B2 (ja) 2019-03-20 2019-03-20 生体情報の測定装置及びプログラム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020151246A JP2020151246A (ja) 2020-09-24
JP7281930B2 true JP7281930B2 (ja) 2023-05-26

Family

ID=70057193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019053479A Active JP7281930B2 (ja) 2019-03-20 2019-03-20 生体情報の測定装置及びプログラム

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7281930B2 (ja)
WO (1) WO2020189569A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012143316A (ja) 2011-01-07 2012-08-02 Rohm Co Ltd 脈波センサ
JP2016083030A (ja) 2014-10-23 2016-05-19 ローム株式会社 脈波センサおよび半導体モジュール
US20170209055A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Fitbit, Inc. Photoplethysmography-based pulse wave analysis using a wearable device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6878222B2 (ja) 2017-09-14 2021-05-26 株式会社エヌ・ティ・ティ・データ・セキスイシステムズ 勤務管理状況表示プログラムおよび勤務管理状況表示装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012143316A (ja) 2011-01-07 2012-08-02 Rohm Co Ltd 脈波センサ
JP2016083030A (ja) 2014-10-23 2016-05-19 ローム株式会社 脈波センサおよび半導体モジュール
US20170209055A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Fitbit, Inc. Photoplethysmography-based pulse wave analysis using a wearable device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020189569A1 (en) 2020-09-24
JP2020151246A (ja) 2020-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0290272B1 (en) Examination apparatus for measuring oxygenation
US4908762A (en) Oximeter with system for testing transmission path
US9380968B2 (en) Light absorption coefficient distribution estimation device, concentration measurement device, and method for controlling light absorption coefficient distribution estimation device
WO2018012312A1 (ja) 測定装置、測定方法及び測定プログラム
US20060167347A1 (en) Composite spectral measurement method and its spectral detection instrument
EP1327418B1 (en) Organism optical measurement instrument
JP6431697B2 (ja) 手首装着型パルスオキシメータ
JP2008513770A (ja) 血液の有無についての卵の検査
EP3230715B1 (en) Optical spectroscopic measurement system
JP6791214B2 (ja) 分光分析装置
JP7281930B2 (ja) 生体情報の測定装置及びプログラム
JP6535461B2 (ja) 材料分析センサ及び材料分析装置
JP6103373B2 (ja) 脈波計測装置
JP7129189B2 (ja) 生体の測定装置及びプログラム
JP7299726B2 (ja) 肌の色の測定装置及びプログラム
JP6791213B2 (ja) 分光分析装置及び分光分析方法
JP2007111461A (ja) 生体の光計測装置
US11399728B2 (en) Biological information measurement apparatus, biological information measurement method, biological information measurement system and computer-readable medium
JP4325179B2 (ja) 非侵襲型生体成分の定量装置
JP2004147706A (ja) 非侵襲型生体成分の定量装置及び定量方法
US20220054023A1 (en) Integrated biosensing systems
JP5477058B2 (ja) 成分測定装置
JP7245035B2 (ja) 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
JP2009233404A (ja) 非侵襲型生体成分の定量装置
CN111948172A (zh) 光谱测定装置和光谱测定方法

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20210103

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210113

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220304

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221104

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20221223

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230224

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230411

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230417

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230516

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7281930

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151