WO2018207567A1 - 生体情報検出装置及び生体情報検出方法 - Google Patents

生体情報検出装置及び生体情報検出方法 Download PDF

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WO2018207567A1
WO2018207567A1 PCT/JP2018/015934 JP2018015934W WO2018207567A1 WO 2018207567 A1 WO2018207567 A1 WO 2018207567A1 JP 2018015934 W JP2018015934 W JP 2018015934W WO 2018207567 A1 WO2018207567 A1 WO 2018207567A1
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WO
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light
biological information
measurement
wavelength
information detection
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Application number
PCT/JP2018/015934
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English (en)
French (fr)
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昌俊 松尾
中村　剛
忠則 手塚
匡夫 濱田
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/02—Details
    • G01C3/06—Use of electric means to obtain final indication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/60—Control of cameras or camera modules

Definitions

  • the present disclosure relates to a biological information detection apparatus and a biological information detection method for detecting human biological information.
  • Vital sensing technology that detects human biological information is not limited to home medical care and health management, but includes a variety of technologies such as detecting sleepiness while driving, acquiring psychological status of users during games, and detecting abnormal persons in monitoring systems. Application to a wide range of fields is expected.
  • a photoelectric pulse wave method that uses a light absorption characteristic of hemoglobin in blood to detect a change in the amount of absorbed light and estimate a pulse wave.
  • a heart rate monitor that detects a human pulse wave as biological information and measures a heart rate using the photoelectric pulse wave method.
  • a measuring device such as a pulse oximeter has been developed that applies a photoelectric pulse wave method and measures blood oxygen saturation and hemoglobin concentration as biological information by light irradiation and light reception.
  • Patent Document 1 separately irradiates a living body with light having different wavelengths and different intensities or light amounts, receives reflected light of the light, and calculates a pulse rate or the like based on a signal from the reflected light.
  • a biological state detection apparatus and method for detecting a biological state are disclosed.
  • Non-Patent Document 1 discloses a measuring device for the amount of hemoglobin and the like.
  • the above-described biological state detection apparatus of Patent Document 1 and a measuring instrument using the photoelectric pulse wave method are configured to detect biological information by bringing them into contact with a human body.
  • a biological state detection apparatus of Patent Document 1 and a measuring instrument using the photoelectric pulse wave method are configured to detect biological information by bringing them into contact with a human body.
  • an invasive test in which blood is collected by puncturing the human body directly, or a contact type in which a light emitting part and a light receiving part are brought into contact with the human skin. Inspection is required. For this reason, it is necessary for a subject to go to a medical institution, etc. to receive blood or a measuring instrument to receive an examination and to measure the blood oxygen saturation or hemoglobin concentration. It was.
  • the present disclosure is devised in view of the above-described conventional circumstances, and provides a biological information detection apparatus and a biological information detection method capable of detecting biological information about blood such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration in a non-contact manner.
  • the purpose is to do.
  • the present disclosure includes a light source that irradiates a measurement subject with a plurality of light beams having different wavelengths, an irradiation position adjustment unit that adjusts the irradiation positions of the light beams having different wavelengths according to the measurement distance to the measurement target, and Provided is a biological information detection device having a light receiving unit that receives reflected light from a living body to be measured and a processing unit that calculates biological information based on the intensity of the reflected light.
  • the present disclosure also includes a step of irradiating a living body to be measured from a light source with measurement light using light of a plurality of different wavelengths, and a step of adjusting an irradiation position of light of a plurality of different wavelengths according to a measurement distance to the measurement target And a step of receiving reflected light from a living body to be measured by a light receiving unit and a step of calculating biological information based on the intensity of the reflected light.
  • biological information related to blood such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration can be detected without contact.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a biological information detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the biological information detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the disturbance of the measurement signal of the biological information caused by the distance variation of the subject.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of each signal of biological information when there is a variation in the distance of the subject.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the disturbance of the measurement signal of the biological information due to the external noise.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of each signal of biological information when there is external noise.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating distance attenuation characteristics of an example of a light source used as measurement light in the present embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an irradiation target exclusion region in a subject.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a first example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light source to a subject.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light source to a subject.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a display screen when adjusting the irradiation position of the measurement light.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing a light absorption spectrum of hemoglobin in a living body.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the measurement principle of blood oxygen saturation and hemoglobin concentration.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a first example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light source to a subject.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a second example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light
  • FIG. 14 is a diagram illustrating a method for measuring reflected light of measurement light in the present embodiment.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a system configuration of the biological information detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the biological information detection apparatus according to the present embodiment.
  • FIG. 17 is a flowchart showing a processing procedure relating to biological information calculation in the biological information detection apparatus of this embodiment.
  • FIG. 18 is a flowchart showing a processing procedure related to biological information calculation in the biological information detection apparatus of this embodiment.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of the biological information calculation process in the biological information detection apparatus of the present embodiment.
  • the present embodiment specifically discloses the biological information detection apparatus and the biological information detection method according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings as appropriate. However, more detailed description than necessary may be omitted. For example, detailed descriptions of already well-known matters and repeated descriptions for substantially the same configuration may be omitted. This is to avoid the following description from becoming unnecessarily redundant and to facilitate understanding by those skilled in the art.
  • the accompanying drawings and the following description are provided to enable those skilled in the art to fully understand the present disclosure, and are not intended to limit the claimed subject matter.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a biological information detection apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the biological information detection apparatus of the present embodiment detects blood oxygen saturation or hemoglobin concentration in a non-contact manner as an example of biological information by using video information obtained by imaging a subject without using a contact-type measuring instrument.
  • the biological information detecting device irradiates the skin of the subject to be measured with light of a plurality of different wavelengths, images the subject's body including the irradiation position, and reflects the reflected light from the video information. Is extracted, and blood oxygen saturation or hemoglobin concentration is estimated from the light absorption characteristics in the living body.
  • the skin surface including the face 51 of the subject 50 is irradiated with the light 31 of the first wavelength and the light 32 of the second wavelength as the measurement light on the face 51 of the subject 50 as the living body to be measured.
  • a configuration example is shown in which an image is taken and the reflected light of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 is extracted from the video information of the face 51 to perform calculation for biological information estimation.
  • the biological information detection device 10 includes a first light source 11, a second light source 12, an imaging unit 13, and a control device 20.
  • the first light source 11 is a light source device that emits infrared light, for example, as the first wavelength light 31 that is one of the measurement lights and irradiates the subject 50.
  • the second light source 12 emits visible light or infrared light as light 32 having a second wavelength different from the first wavelength, which is another one of the measurement light, and irradiates the subject 50 with light. It is.
  • the imaging unit 13 functions as a light receiving unit for measurement light, and includes an imaging lens and a camera having an imaging element, and is an imaging device that images the subject 50 and receives reflected light of the measurement light.
  • the control device 20 includes a computer having a processor and a memory.
  • the control device 20 controls the first light source 11 and the second light source 12, performs signal processing of the video signal captured by the imaging unit 13, and calculates biological information based on the video signal.
  • Various processes such as processes are executed.
  • the area of the face 51 is used as the irradiation position because the skin of the face 51 is exposed in the largest area in the normal state. Is preferred.
  • the measurement light irradiation position in the face area is set to an area where the intensity of the reflected light can be measured efficiently and accurately, such as a cheek or forehead. Note that the irradiation position of the measurement light is not limited to the face area, and other parts such as hands and arms may be used.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of the biological information detection apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the imaging unit 13 includes an imaging lens and an imaging element such as a CCD (Charge-Coupled Device) type image sensor or a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) type image sensor.
  • the imaging unit 13 that functions as an example of a light receiving unit receives reflected light of measurement light by imaging the subject 50, acquires and outputs video data of a subject including the face 51 of the subject 50.
  • the control device 20 of the biological information detection apparatus 10 includes a processing unit 21, a storage unit 22, a video input unit 23, an external interface 24, a display unit 25, and an output unit 26.
  • the processing unit 21 is configured using a processor such as a CPU (Central Processing Unit), an MPU (Micro Processing Unit), or a DSP (Digital Signal Processor).
  • the storage unit 22 is, for example, a memory including at least one of SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory), flash memory, or the like, or a memory or other storage Consists of storage consisting of means.
  • the processing unit 21 executes various processes according to the program stored in the storage unit 22, outputs control signals related to measurement light irradiation to the first light source 11 and the second light source 12, and outputs video data input from the imaging unit 13. Analysis, calculation of blood oxygen saturation or hemoglobin concentration based on video analysis, etc. Thereby, the processing unit 21 calculates biological information based on the intensity of the reflected light from the irradiation position with respect to the measurement light irradiated to the subject 50 to be measured.
  • the video input unit 23 is connected to the imaging unit 13 and is an interface for video signal input / output for inputting video data acquired by the imaging unit 13.
  • the external interface 24 is an interface for an external device that is connected to the first light source 11 and the second light source 12 and transmits and receives control signals between the first light source 11 and the second light source 12.
  • the 1st light source 11 and the 2nd light source 12 are comprised, for example using LED (Light * Emitting * Diode).
  • the second light source 12 includes an irradiation angle adjustment unit 15 that uses an angle adjustment mechanism that adjusts the angle of light to be irradiated, as an example of an irradiation position adjustment unit that adjusts the irradiation position of the measurement light.
  • the 1st light source 11 may have an irradiation position adjustment part.
  • the display unit 25 is configured using, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (ElectroLuminescence) display.
  • the display unit 25 displays various information such as an operation screen, a setting screen, and a measurement result of biological information during operation of the biological information detection apparatus 10.
  • the output unit 26 is an interface for data output that is connected to an external device, a communication line, or a network, and outputs biological information of blood oxygen saturation or hemoglobin concentration detected by the biological information detection device 10.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the disturbance of the measurement signal of the biological information due to the distance fluctuation of the subject.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of each signal of biological information when there is a variation in the distance of the subject.
  • the biological information detection apparatus 10 captures an image of the face 51 of the subject 50 including the irradiation region 52 by the imaging unit 13 and reflects the measurement light reflected and emitted from the tissue of the face 51 in the image data. And the absorbance of the measurement light in the living body is calculated.
  • the examination by the biological information detecting device 10 of the present embodiment is assumed to be performed, for example, facing the biological information detecting device 10 while the subject 50 is sitting on a chair or standing.
  • the distance d between the irradiation region 52 of the subject 50 and the biological information detection device 10, for example, the irradiation position and the first light source 11 and the second light source 12, or the imaging unit It can happen that the distance to 13 fluctuates.
  • the distance d fluctuates, the irradiation intensity of the measurement light on the subject 50 and the light reception intensity of the reflected light from the subject 50 fluctuate depending on the distance variation ⁇ d.
  • strength of biological information such as pulse wave information acquired from reflected light, fluctuates, the signal of biological information is disturbed, and the subject that the error by the influence of a distance fluctuation
  • FIG. 4B shows an ideal measurement signal of the pulse wave information acquired from the reflected light of the measurement light with respect to the original pulse wave information to be extracted shown in FIG.
  • the measurement signal actually measured from the reflected light of the measurement light is as shown in FIG.
  • the level of the measurement signal shifts due to the distance variation, and a large disturbance occurs in the waveform amplitude variation.
  • the biological information detection apparatus 10 detects the distance from the light source or the imaging unit to the subject, and cancels the fluctuation of the measurement signal of the biological information caused by the distance fluctuation. Specific examples will be described later.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the disturbance of the measurement signal of biological information caused by external noise.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of each signal of biological information when there is external noise.
  • the external noise 62 from the illumination light of the illumination device 61 is detected by the irradiation region 52, the imaging lens of the imaging unit 13, or the measurement. May enter the optical path of light and reflected light. Due to the influence of the external noise 62, the signal intensity of biological information such as pulse wave information acquired from the reflected light varies.
  • pulsed external noise 62 when pulsed external noise 62 is present as in a fluorescent lamp, the peak of the biological information signal is disturbed, and there is a risk of erroneous detection of biological information. Moreover, the subject that the error by the influence of external noise is contained in the detected biometric information arises.
  • FIG. 6B shows an ideal measurement signal of the pulse wave information acquired from the reflected light of the measurement light with respect to the original pulse wave information to be extracted shown in FIG.
  • the measurement signal actually measured from the reflected light of the measurement light is as shown in FIG. 6D.
  • the level of the measurement signal is disturbed by the pulsed external noise, and the peak of the waveform of the measurement signal is generated at a place other than the pulse wave peak.
  • the biological information detection apparatus 10 detects a level change of a measurement signal due to external noise and removes a variation in the measurement signal of biological information caused by the external noise. Specific examples will be described later.
  • FIG. 7 is a diagram showing distance attenuation characteristics of an example of a light source used as measurement light in the present embodiment.
  • a light source used as measurement light in the present embodiment.
  • the collimated LED is a light source that emits a parallel light beam, and is an LED that becomes collimated light that is optically adjusted in a parallel state.
  • the attenuation of the light amount due to the distance is a gentle change compared to a normal light source such as a general LED, and the collimated light of a parallel beam can be irradiated with a large amount of light up to a far distance.
  • the measurement distance from the light source to the subject is about 2 m
  • the relative light quantity is about 50% at 2 m, and the light quantity necessary for measuring biological information can be obtained.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining an irradiation target exclusion region in the subject.
  • the biological information detection apparatus 10 irradiates the face 51 of the subject 50 with the light 31 with the first wavelength and the light 32 with the second wavelength as the measurement light
  • the biological information detection apparatus 10 irradiates an area where the eyes are present on the face 51 So that infrared light or visible light of the measurement light does not enter the eyes of the subject 50.
  • the biological information detection apparatus 10 performs face area detection (face detection) and eye area detection (eye detection) using video data obtained by imaging the subject 50, and irradiation including an eye area on the face 51 is performed.
  • a target exclusion area 53 is set.
  • the biological information detection apparatus 10 sets and adjusts the irradiation positions or irradiation angles of the first light source 11 and the second light source 12, and the first wavelength is set so that the area of the face 51 excluding the irradiation target exclusion area 53 becomes the irradiation position.
  • Light 31 and second wavelength light 32 are irradiated.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a first example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light source to a subject.
  • the face 51 of the subject 50 is irradiated at a predetermined irradiation angle from the first light source 11 to the first wavelength light 31 and from the second light source 12 to the second wavelength light 32, respectively. Irradiation is directed toward the irradiation region 52. Therefore, a measurement distance from the first light source 11 and the second light source 12 to the irradiation region 52 of the subject 50 is set in advance, and the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 are set in the irradiation region 52.
  • the irradiation angle is set so that the irradiation positions coincide with each other, and the irradiation positions are aligned.
  • a predetermined measurement distance at which the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 coincide is defined as d0.
  • the biological information detection apparatus 10 of the present embodiment when receiving the reflected light of the measurement light, is divided into concentric circles around the irradiation position of the beam light that is collimated light, and the reflected light is By obtaining the intensity, signal measurement of reflected light is executed.
  • the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 irradiated to the subject 50 are shown as concentric circles.
  • the light 31 of the first wavelength and the light 32 of the second wavelength are changed.
  • the relative position of the irradiation position varies. In the illustrated example, when d ⁇ d0, the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 match, and when d> d0, the irradiation position of the second wavelength light 32 is shifted upward, and d ⁇ In the case of d0, the irradiation position of the light 32 of the second wavelength is shifted downward.
  • the biological information detection apparatus 10 detects the positional deviation amount E between the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32, thereby detecting the positional deviation amount E, the measurement distance d0, and the first light source 11 and the first light source 11. From the irradiation angle of the two light sources 12 or the distance between the light sources, the distance d from the light source to the irradiation position can be estimated by calculation.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second example of a distance measuring method for detecting a measurement distance from a light source to a subject.
  • the biological information detection device 10 adjusts the irradiation angle of at least one of the light sources to correct the positional shift, and matches the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32.
  • a mode that the irradiation angle of the light 32 of the 2nd wavelength in the 2nd light source 12 is adjusted is shown.
  • the biological information detection apparatus 10 adjusts the irradiation angle ⁇ 1 of the second light source 12 by driving the angle adjustment mechanism of the irradiation angle adjustment unit 15 provided in the second light source 12.
  • the irradiation angle ⁇ 0 of the first light source 11 is fixed.
  • the biological information detection apparatus 10 detects the adjustment angle ⁇ of the irradiation angle ⁇ 1 of the second light source 12, thereby adjusting the adjustment angle ⁇ , the measurement distance d0, the irradiation angle ⁇ 0 of the first light source 11, and the irradiation angle ⁇ 1 of the second light source 12. From this, the distance d from the light source to the irradiation position can be estimated by calculation.
  • the biological information detection apparatus 10 irradiates the irradiation region 52 of the subject 50 with light 31 having a first wavelength by infrared light from the first light source 11.
  • the biological information detection apparatus 10 pulses the light 32 of the second wavelength by visible light or infrared light from the second light source 12 to the irradiation region 52 of the subject 50 while irradiating the light 31 of the first wavelength.
  • the angle adjustment mechanism of the irradiation angle adjustment unit 15 is driven to adjust the irradiation angle ⁇ 1 of the second light source 12 so that the irradiation positions of the two lights 31 and 32 coincide with each other.
  • the reason why the light 32 having the second wavelength is irradiated in a pulse manner is to make it difficult for the subject to see the measurement light when the irradiation position is adjusted. Therefore, when infrared light is used as the light 32 of the second wavelength, it may be irradiated continuously.
  • the biological information detection apparatus 10 estimates the distance d from the light source to the irradiation position based on the adjustment angle ⁇ of the irradiation angle ⁇ 1 of the second light source 12.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a display screen when adjusting the irradiation position of the measurement light.
  • the biological information detection apparatus 10 displays a display screen such as an operation screen at the time of measurement, a setting screen, and a measurement result of biological information on the display unit 25 of the control device 20, for example.
  • the illustrated example shows a display example of the display screen 41 for adjusting the light source position displayed when adjusting the irradiation position of the two measurement lights.
  • an automatic setting button (AUTO) 42, a manual setting button (MANUAL) 43, a cursor button 44, and a monitor image 45 around the irradiation position of the measurement light are displayed.
  • the biological information detection apparatus 10 adjusts the irradiation angle of the light 32 of the second wavelength from the second light source 12 so that the irradiation positions of the two measurement lights coincide with each other by automatic control. To do.
  • the biological information detection apparatus 10 adjusts the irradiation angle of the light 32 of the second wavelength from the second light source 12 in accordance with the operation instruction of the cursor button 44 by the user.
  • the user operates the cursor button 44 while looking at the monitor image 45 so that the irradiation position mark 451 of the first wavelength light 31 and the irradiation position mark 452 of the second wavelength light 32 overlap each other.
  • the irradiation position of the light 32 of the second wavelength is adjusted to move the irradiation position.
  • a light source irradiation removal range 455 indicating an irradiation target exclusion area for the subject is displayed, and the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 enter this range when adjusting the irradiation position. Make sure it can be confirmed visually.
  • the eye area of the subject is excluded from the measurement light irradiation range, and the irradiation position is set.
  • FIG. 12 is a characteristic diagram showing a light absorption spectrum of hemoglobin in a living body.
  • the horizontal axis indicates the wavelength of light
  • the vertical axis indicates the molar extinction coefficient of each of oxygenated hemoglobin (HbO 2 ) and reduced hemoglobin (Hb), and the relationship between the light absorption characteristics and wavelength of hemoglobin in the living body. It is shown.
  • the first wavelength (the wavelength of the first wavelength of light 31) is 950 nm
  • the second wavelength the wavelength of the second wavelength of light 32
  • infrared light having a wavelength outside the visible light range is used as the first wavelength light 31, and visible light is used as the second wavelength light 32.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining the measurement principle of blood oxygen saturation and hemoglobin concentration.
  • a solution that models blood flowing through a blood vessel in a living tissue is assumed.
  • the absorbance A of the solution is expressed as follows, where K is the absorption coefficient of the solution, C is the concentration of the solution, and L is the thickness of the solution layer (cell optical path length). It is expressed by equation (1) and is proportional to the concentration C of the solution and the optical path length L of the cell.
  • the concentration C of the solution is expressed by the following equation (2).
  • the absorbance A in the solution and the concentration C of the solution can be obtained by measuring the intensity I of the transmitted light. It can be calculated.
  • the blood oxygen saturation and hemoglobin concentration can be determined. It can be estimated.
  • blood oxygen saturation or hemoglobin concentration is estimated based on a measurement signal of reflected light instead of transmitted light, using video data obtained by imaging the subject 50.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining a method of measuring reflected light of measurement light in the present embodiment.
  • the biological information detection apparatus 10 irradiates the skin surface 55 of the irradiation region 52 of the subject 50 with the measurement light 311 of the light 31 having the first wavelength from the first light source 11. Then, the biological information detection apparatus 10 receives the reflected light 312 of the measurement light transmitted through the tissue 56 and emitted to the outside of the living body, and images it.
  • the irradiation region 52 is concentrically sectioned around the irradiation position, and the intensity of the captured reflected light 312 is acquired and measured in each section concentrically, whereby the measurement light transmitted through the tissue 56 is measured.
  • the transmitted light intensity is replaced with the reflected light intensity.
  • the intensity of the light incident on the point a of the skin surface 55 and transmitted to the point b at the depth D1 in the tissue 56 is scattered within the tissue 56 and has the same radius as the point b. It becomes equal to the intensity
  • emitted from d point of the skin surface 55 which is. Therefore, the intensity of the reflected light at the point d is equal to the intensity of the transmitted light at the optical path length L D1.
  • the intensity of the light transmitted to the point c of the depth D2 in the tissue 56 is equal to the intensity of the light emitted from the point e on the skin surface 55 having the same radius as the point c after being scattered in the tissue 56.
  • the measurement light is irradiated onto the skin surface 55 of the subject 50 with a predetermined intensity, and the reflected light emitted after being scattered in the tissue of the living body is acquired from the video data obtained by imaging the subject 50, and at the irradiation position.
  • the intensity of the transmitted light corresponding to the optical path length equivalent to the reflected light can be acquired.
  • the intensity of the measurement signal of each wavelength of reflected light by irradiating the light 31 of 1st wavelength and the light 32 of 2nd wavelength as measurement light of several different wavelengths, and measuring the intensity
  • the blood oxygen saturation and hemoglobin concentration can be estimated by calculation.
  • the blood oxygen saturation SpO 2 is expressed by the following equation (4), where the concentration of oxyhemoglobin is C (HbO 2 ) and the concentration of reduced hemoglobin is C (Hb).
  • SpO 2 C (HbO 2 ) / ⁇ C (HbO 2 ) + C (Hb) ⁇ ⁇ 100 [%] (4)
  • the total hemoglobin concentration SpHb which is the sum of the concentration of oxyhemoglobin and the concentration of reduced hemoglobin, is expressed by the following equation (5).
  • the biological information detection apparatus 10 may estimate and detect either or both of the blood oxygen saturation level and the hemoglobin concentration.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of a system configuration of the biological information detection apparatus 10 according to the present embodiment.
  • the biological information detection apparatus 10 includes a first light source 11, a second light source 12, and an imaging unit 13, as well as a control unit 201, a video input unit 202, a distance measuring unit 203, a light source adjustment unit 204, a video analysis unit 205, a face /
  • the configuration includes an eye detection unit 206, a biological information calculation unit 207, a storage unit 208, an output unit 209, and a PC (Personal Computer) 210.
  • PC Personal Computer
  • the control unit 201, the distance measurement unit 203, the light source adjustment unit 204, the video analysis unit 205, the face / eye detection unit 206, and the biometric information calculation unit 207 have their functions performed by the processing unit 21 of the control device 20 illustrated in FIG. It is feasible. These components are not limited to software processing operations in the processing unit 21, and may be realized by hardware including a processing circuit, a dedicated processor, or the like.
  • the control unit 201 controls each unit of the biological information detection apparatus 10 and controls each operation related to detection of biological information including blood oxygen saturation or hemoglobin concentration.
  • the imaging unit 13 captures the face 51 of the subject 50 including the measurement light irradiation region 52 and acquires video data of the subject.
  • the video input unit 202 inputs video data including the reflected light of the measurement light acquired by the imaging unit 13.
  • the distance measuring unit 203 performs distance measurement by estimating the measurement distance to the irradiation position based on the positional deviation amount between the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32. Alternatively, the distance measuring unit 203 performs measurement up to the irradiation position based on the adjustment amount of the irradiation angle of the second light source 12 when the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 are aligned. Ranging is performed by estimating the distance. Further, as a first modification of the distance measuring unit 203, the distance is directly detected by detecting the phase difference or contrast of the subject image captured by the image capturing unit 13 or transmitting / receiving ultrasonic waves or laser light to the irradiation region 52.
  • the measurement distance is detected by acquiring the illuminance of the measurement light from the subject image captured by the imaging unit 13 and converting the distance from the illuminance to the irradiation position. It is good also as a structure.
  • the illuminance of the measurement light is acquired from the subject image captured by the imaging unit 13, and the light source output is adjusted so that the illuminance in the irradiation region 52 becomes a predetermined value.
  • a configuration may be adopted in which the measurement distance is detected by estimating the distance from the light control amount to the irradiation position.
  • the light source adjustment unit 204 outputs a control signal to the first light source 11 and the second light source 12, and the intensity of the measurement light (the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32) emitted from each light source. Adjustment is performed and the output of the two light sources is switched.
  • the light source adjustment unit 204 drives the irradiation angle adjustment unit 15 as an example of the irradiation position adjustment unit, adjusts the irradiation angle of the second light source 12, and adjusts the irradiation position of the measurement light.
  • the light source adjustment unit 204 matches the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 from the two light sources. Note that the light source adjustment unit 204 may adjust the irradiation angle of the first light source 11 instead of the second light source 12, or may adjust the irradiation angles of both light sources.
  • the video analysis unit 205 analyzes the video data acquired by the imaging unit 13 and extracts the reflected light of the measurement light in the irradiation region 52 of the subject 50.
  • the face / eye detection unit 206 detects the face 51 of the subject 50 by the face detection process in the video data acquired by the imaging unit 13 and detects the position of the eye on the face 51 by the eye detection process.
  • the biological information calculation unit 207 calculates the intensity of the reflected light at the respective wavelengths of the two measurement lights in the image of the reflected light of the measurement light, and performs a predetermined calculation by the above-described estimation method based on the acquired intensity of the reflected light. And blood oxygen saturation or hemoglobin concentration is estimated as biological information.
  • the storage unit 208 stores video data, various setting data, adjustment data, calculated biological information, and the like of the subject 50 in a memory or storage.
  • the output unit 209 outputs the calculated biological information of blood oxygen saturation or hemoglobin concentration as measurement data of biological information.
  • the PC 210 inputs the calculated biological information and displays it as a measurement result of the biological information detected by the biological information detection device 10.
  • the PC 210 transmits biological information to an external device or to another device via a communication line or a network, and outputs a measurement result of the biological information detected by the biological information detection device 10.
  • the PC 210 may be configured to control the operation of each unit in place of the control unit 201.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the biological information detection apparatus 10 of the present embodiment. In the following functional blocks, each function is executed by the processing of the biological information detection device 10 centering on the processing unit 21 of the control device 20 shown in FIG.
  • the video input unit 221 inputs video data including the irradiation region 52 of the subject 50 imaged by the imaging unit 13.
  • the face detection unit 222 detects the face 51 of the subject 50 from the acquired video data.
  • the eye detection unit 223 detects the position of the eye of the subject 50 from the detected face 51.
  • the eye region exclusion processing unit 224 performs an exclusion process for excluding the region (eye region) including the eyes of the subject 50 from the measurement light irradiation region 52 so that the measurement light is not irradiated onto the eye region.
  • the angle adjustment unit 225 adjusts the irradiation angle of the first light source 11 and the second light source 12 and adjusts the position so that the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 coincide.
  • the illuminance adjustment unit 226 adjusts the amount of light emitted from the first light source 11 and the second light source 12, and adjusts the illuminance so that the illuminance at the irradiation position of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 becomes a predetermined value. I do.
  • the adjustment of the irradiation angle by the angle adjustment unit 225 and the adjustment of the illuminance of the measurement light by the illuminance adjustment unit 226 are executed based on the calculation result of the measurement distance to the irradiation position by the distance calculation unit 229.
  • the light source control unit 227 controls the amount of emitted light and the irradiation angle with respect to the first light source 11 and the second light source 12 based on control signals from the angle adjustment unit 225 and the illuminance adjustment unit 226, respectively. Thereby, the light 31 of the first wavelength from the first light source 11 and the light 32 of the second wavelength from the second light source 12 become a predetermined illuminance and a predetermined irradiation position, and the irradiation positions of the two measurement lights are Adjusted to match.
  • the video analysis unit 228 analyzes the video data acquired by the imaging unit 13 and extracts the reflected light of the measurement light in the irradiation region 52 of the subject 50.
  • the distance calculation unit 229 is configured to match the position shift amount of the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 or the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32. Based on the adjustment amount of the irradiation angle, the measurement distance from the light source to the irradiation position is calculated.
  • the disturbance influence removal processing unit 230 performs a process of removing the influence of the subject's distance variation as one of the disturbances.
  • the disturbance influence removal processing unit 230 performs a process for canceling the variation in the detection level of the intensity of the reflected light caused by the variation in the measurement distance from the light source to the irradiation position, or reflects the reflected light according to the variation in the measurement distance.
  • a process of adjusting the illuminance of the measurement light from the light source according to the measurement distance is performed so that the detection level of the intensity of the light does not fluctuate.
  • the disturbance influence removal processing unit 230 performs a process of removing the influence due to the external noise as one of the disturbances.
  • the disturbance influence removal processing unit 230 detects a noise waveform due to external noise from the video data acquired by the imaging unit 13, and performs a process of canceling and removing the noise waveform from the measurement signal of the intensity of the reflected light.
  • the biological information calculation processing unit 231 calculates the intensity of the reflected light at the respective wavelengths of the two measurement lights in the extracted image data of the reflected light of the measurement light, and based on the acquired reflected light intensity and the optical path length.
  • Biological information is calculated by performing a predetermined calculation by the estimated method and estimating the blood oxygen saturation or the hemoglobin concentration.
  • the biological information output unit 232 outputs biological information of the calculated blood oxygen saturation or hemoglobin concentration, and displays a detection result of biological information or records biological information.
  • FIGS. 17 and 18 are flowcharts showing a processing procedure related to biometric information calculation in the biometric information detection apparatus 10 of the present embodiment.
  • 17 and 18 show respective procedures from the start of measurement of biological information to adjustment of measurement light, irradiation of measurement light, imaging of an irradiation area, and calculation of biological information.
  • the following processing is executed mainly by the processing unit 21 of the control device 20 shown in FIG.
  • the biological information detection apparatus 10 captures an image of the subject 50 by the imaging unit 13 and acquires a subject image including the irradiation region 52 of the face 51 (S11). The imaging operation of the subject 50 by the imaging unit 13 is continued at least until the measurement light adjustment and irradiation described later are executed.
  • the biological information detection apparatus 10 determines whether or not to extract biological information of the subject 50 (S12), and when biological information is extracted based on a user operation instruction or the like (S12: Yes), continues. It is then determined whether or not to detect the face of the subject 50 (S13).
  • biometric information is not extracted (S12: No)
  • the biometric information detection apparatus 10 proceeds to step S30 in FIG. 18, determines whether there is a user process stop request, and has a process stop request. (S30: Yes) ends this processing. On the other hand, when there is no process stop request
  • the biological information detection apparatus 10 executes face detection processing (S14), and determines whether the face 51 of the subject 50 is detected (S15). When the face 51 of the subject 50 is detected (S15: Yes), the biological information detection apparatus 10 determines whether to detect the eye area next (S16). When performing eye detection (S16: Yes), the biological information detection apparatus 10 executes eye region detection processing (S17), and determines whether an eye region is detected in the face 51 of the subject 50 (S18). When the eye area of the subject 50 is detected (S18: Yes), the biological information detection apparatus 10 executes a process of excluding the predetermined area including the eye area from the light source irradiation area as the irradiation target exclusion area 53 (S19). ).
  • the biological information detection apparatus 10 determines whether or not to extract biological information other than the face of the subject 50 (S20).
  • the biological information detection apparatus 10 extracts biological information other than the face based on a user operation instruction or the like (S20: Yes)
  • the biological information detection apparatus 10 proceeds to step S26 in FIG. Of light having a longer wavelength (light 31 having the first wavelength in the illustrated example) is irradiated with light having two wavelengths.
  • biometric information detection apparatus 10 proceeds to step S30 in FIG. 18 and determines whether there is a user process stop request. And when there exists a process stop request
  • the biological information detection apparatus 10 After performing the process of excluding the eye region from the light source irradiation range in step S19, the biological information detection apparatus 10 has the longer wavelength of the two wavelengths of measurement light (the light of the first wavelength in the illustrated example). 31) is irradiated to areas other than the eye area (S21). The biological information detection device 10 confirms whether or not the measurement light is appropriately irradiated to the area other than the eye area of the face 51 of the subject 50 (S22), and when appropriately irradiated to the area other than the eye area (S22: Yes), The biological information detection apparatus 10 subsequently irradiates light having a shorter wavelength (light 32 of the second wavelength in the illustrated example) from a direction away from the eye region (S23).
  • the biological information detection apparatus 10 when the measurement light is not appropriately irradiated in areas other than the eye region (S22: No), the biological information detection apparatus 10 temporarily stops the measurement light irradiation (S24), and is based on the setting by the user, predetermined conditions, or the like. Then, it is determined whether or not re-irradiation is performed (S25). When performing re-irradiation (S25: Yes), the biological information detection apparatus 10 re-irradiates light having a longer wavelength to a region other than the eye region, and confirms whether the measurement light is appropriately irradiated to the region other than the eye region (S21). , S22).
  • Step S30 judges whether there is a user's processing stop demand, and when there is a processing stop demand (S30: Yes). Ends this processing.
  • the biological information detection apparatus 10 After irradiating the measurement light in step S23 or S26, the biological information detection apparatus 10 adjusts the light source (second light source 12 in the illustrated example) so that the irradiation position of the short wavelength light matches the irradiation position of the long wavelength light.
  • the irradiation angle is adjusted to match the irradiation positions of the two wavelengths of light (S27).
  • the biological information detection apparatus 10 determines whether or not the irradiation positions of the two wavelengths of light match (S28), and if the irradiation positions do not match (S28: No), returns to step S27 to adjust the angle of the light source, Repeat until the irradiation position matches.
  • the biological information detection apparatus 10 detects the two wavelengths of light from the image data of the irradiation region 52 of the subject 50 imaged by the imaging unit 13.
  • the process of extracting the reflected light and calculating the biological information based on the intensity of the reflected light is executed (S29).
  • the biometric information detection apparatus 10 determines whether or not there is a user process stop request (S30), and if there is a process stop request (S30: Yes), the process ends. On the other hand, when there is no process stop request
  • FIG. 19 is a flowchart showing a procedure of biometric information calculation processing in the biometric information detection apparatus 10 of the present embodiment.
  • FIG. 19 shows each procedure of the biometric information calculation process in step S29 of FIG. The following processing is executed mainly by the processing unit 21 of the control device 20 shown in FIG.
  • the biological information detection apparatus 10 receives and acquires video data including the irradiation region 52 of the subject 50 irradiated with the two light beams of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 (S41).
  • the biological information detection apparatus 10 can detect the angle adjustment information of the two light sources, the first light source 11 and the second light source 12, or the illuminance information of the measurement light at the irradiation position, or the irradiation position of the subject 50 by the distance measurement. Based on the distance measurement information and the like, the measurement distance to the subject 50 is acquired (S42).
  • the biological information detection apparatus 10 executes a process of removing the influence of the distance to the subject 50 in the measurement data of the reflected light by, for example, a process of canceling the intensity change of the reflected light of the measurement light due to the change in the measurement distance ( S43). In addition, the biological information detection apparatus 10 performs a process of removing the influence of disturbance in the reflected light measurement data by a process of canceling external noise that enters the apparatus (S44).
  • the biological information detection apparatus 10 analyzes the image data of the reflected light of the measurement light (S45), and executes a calculation process related to estimation of biological information such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration (S46). At this time, the biological information detection apparatus 10 detects the intensity of the reflected light in the irradiation region 52 of the subject 50 in a concentric manner based on the method for estimating the blood oxygen saturation and the hemoglobin concentration described above. The biological information detection apparatus 10 calculates the optical path length of the measurement light transmitted through the biological tissue of the subject 50 from the radius of the concentric circle centered on the measurement light irradiation position, and reflects the reflected light according to the optical path length. Calculate the intensity.
  • biological information detection apparatus 10 calculates the optical path length of the measurement light transmitted through the biological tissue of the subject 50 from the radius of the concentric circle centered on the measurement light irradiation position, and reflects the reflected light according to the optical path length. Calculate the intensity.
  • the biological information detection apparatus 10 calculates the absorbance and the concentration of oxyhemoglobin and reduced hemoglobin in the biological tissue of the subject 50 by the measurement light of two wavelengths from the intensity of the reflected light and the optical path length, and oxyhemoglobin
  • the blood oxygen saturation is estimated from the concentration ratio
  • the hemoglobin concentration is estimated from the total concentration.
  • the biological information detection apparatus 10 outputs biological information such as the calculated blood oxygen saturation or hemoglobin concentration, displays the detection result of the biological information on the display unit, records the biological information on the storage unit, or Biometric information is transmitted to an external device (S47).
  • a configuration example in which biological information is detected using light of two wavelengths that is, light 31 of the first wavelength and light 32 of the second wavelength, as the plurality of measurement lights having different wavelengths
  • various combinations including at least one infrared light such as infrared light and visible light, first infrared light, and second infrared light, may be used.
  • the cover member is a transparent or semi-transparent material such as a half mirror or glass or acrylic in the optical path of the measurement light and the reflected light between the first light source 11, the second light source 12, and the imaging unit 13 and the subject 50. Any member may be used as long as it can transmit the measurement light and the reflected light.
  • the half mirror cover member is provided, the light source and the imaging unit cannot be directly seen from the subject.
  • the cover member adjusts the illuminance of the measurement light to be emitted and the intensity of the reflected light to be received according to the reflectivity, transmittance, attenuation, etc. of the measurement light and the reflected light in the cover member. The influence can be removed.
  • the process according to the distance variation to the subject 50 such as adjustment of the irradiation position by adjusting the irradiation angle of the light source, adjustment of the illuminance of the measurement light emitted from the light source, compensation according to the measurement distance of the intensity of the reflected light,
  • Various execution methods such as execution at the start of measurement, execution at a predetermined time interval, execution when the distance fluctuates more than a predetermined distance, execution according to distance fluctuation in real time, and the like may be applied.
  • the irradiation positions of a plurality of measurement light beams having different wavelengths are made to coincide with each other, and the subject 50 is irradiated.
  • the biological information can be detected in a non-contact manner.
  • living body information detection apparatus 10 of the present embodiment for example, in public spaces such as local government offices and health centers, living body information such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration can be easily measured in a non-contact manner. Tests for anemia etc. can be performed easily.
  • the biological information detection apparatus 10 is configured to measure the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32, which are measurement lights using a plurality of different wavelength lights, respectively.
  • the first light source 11 and the second light source 12 that irradiate the face 51 and the like, and an irradiation position adjusting unit that adjusts the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32 according to the measurement distance to the measurement target Illumination angle adjustment unit 15 as an example
  • imaging unit 13 as a light receiving unit that receives reflected light of measurement light around the irradiation position of subject 50, and processing for calculating biological information based on the intensity of the reflected light Part 21.
  • the reflected light from the skin of the subject 50 is obtained by using a plurality of measurement lights having different wavelengths, which are aligned with the irradiation position, without using a contact-type measuring instrument, and based on the intensity of the reflected light
  • biological information related to blood such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration without contact.
  • the measurement light emitted by the first light source 11 and the second light source 12 is light having at least one wavelength outside the visible light range, and the processing unit 21 is outside the visible light range.
  • the measurement target is irradiated with light 31 having a first wavelength
  • the irradiation position of the first wavelength 31 is irradiated with light 32 having a second wavelength different from the first wavelength.
  • the irradiation position is adjusted by the irradiation position adjusting unit so that the irradiation positions of the light 31 and the light 32 of the second wavelength coincide with each other.
  • the irradiation positions of the light 31 having the first wavelength outside the visible light range and the light 32 having the second wavelength different from this are matched, and the reflected light intensity of the measurement light having the two wavelengths is appropriately measured. And can be obtained.
  • the biological information detection apparatus 10 includes an eye detection unit that detects an eye region in the measurement target, and the processing unit 21 includes a first wavelength light 31 and a region of the face 51 of the subject 50 as the measurement target The light 32 of the second wavelength is irradiated. At this time, the eye region is excluded from the irradiation range of the measurement light as the irradiation target exclusion region 53, and the irradiation position is set. Thereby, it becomes possible to appropriately irradiate the measurement light to the face area excluding the eye area of the subject 50.
  • the irradiation position adjustment unit includes an irradiation angle adjustment unit 15 that adjusts the irradiation angle of at least one of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32
  • the processing unit 21 includes: And a distance measuring unit that estimates the measurement distance to the measurement object based on the adjustment amount of the irradiation angle by the irradiation angle adjusting unit 15. Accordingly, the measurement distance to the measurement target can be measured based on the adjustment amount of the irradiation angle at the time of alignment of the measurement light, and the alignment of the light 31 of the first wavelength and the light 32 of the second wavelength can be executed.
  • the processing unit 21 includes a distance measuring unit that estimates the measurement distance to the measurement target based on the positional deviation amount between the irradiation positions of the first wavelength light 31 and the second wavelength light 32. Have. Thereby, the measurement distance to a measuring object can be measured based on the amount of position shift of the irradiation position of two measurement lights.
  • the processing unit 21 obtains the intensity of reflected light by dividing the measurement target into concentric circles around the irradiation position, thereby measuring the transmitted light into the skin tissue of the measurement target biological body.
  • the transmitted light intensity is replaced with the reflected light intensity of the skin surface of the living body.
  • the reflected light of the measurement light is measured in a concentric manner in the irradiation region 52 of the subject 50, thereby replacing the incident intensity into the skin tissue with the reflected intensity of the skin surface, and blood without contact.
  • Biological information such as intermediate oxygen saturation or hemoglobin concentration can be calculated.
  • the processing unit 21 irradiates the light 32 of the second wavelength in a pulsed manner while irradiating the light 31 of the first wavelength, and aligns the irradiation position.
  • strength of the measurement light irradiated with respect to the subject 50 can be weakened, and the power consumption of an apparatus can be reduced.
  • the processing unit 21 removes fluctuations in the intensity of reflected light due to fluctuations in the measurement distance to the measurement target. Therefore, when the distance to the subject 50 varies, the influence due to the distance variation can be removed, and the measurement accuracy of the reflected light intensity and the estimation accuracy of the biological information can be improved.
  • the processing unit 21 removes fluctuations in the intensity of reflected light due to disturbance. Thereby, the influence by disturbances, such as external noise, can be removed, and the measurement accuracy of reflected light intensity and the estimation accuracy of biological information can be improved.
  • the first light source 11 and the second light source 12 emit a plurality of collimated lights having different wavelengths as measurement light. Thereby, measurement light can be irradiated with sufficient intensity with respect to the subject 50, and the intensity of reflected light can be detected appropriately.
  • the biological information detection apparatus 10 irradiates measurement light using light of a plurality of different wavelengths from the light source to the measurement target living body and the measurement distance to the measurement target.
  • the present disclosure is useful as a biological information detection apparatus and a biological information detection method that can detect biological information related to blood such as blood oxygen saturation or hemoglobin concentration without contact.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Biological information detection apparatus 11 1st light source 12 2nd light source 13 Imaging part (light-receiving part) 15 Irradiation angle adjustment unit (irradiation position adjustment unit) DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Control apparatus 21 Processing part 22 Memory

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Abstract

生体情報検出装置（１０）は、複数の異なる波長の光による測定光を測定対象の生体に照射する光源（１１）、（１２）と、測定対象までの測定距離に応じて複数の異なる波長の光の照射位置を調整する照射位置調整部としての照射角度調整部（１５）と、測定対象の生体からの反射光を受光する受光部としての撮像部（１３）と、反射光の強度に基づいて生体情報を算出する処理部（２１）と、を有する。

Description

生体情報検出装置及び生体情報検出方法
　本開示は、人の生体情報を検出する生体情報検出装置及び生体情報検出方法に関する。
　人の生体情報を検出するバイタルセンシング技術は、例えば在宅医療や健康管理の分野にとどまらず、運転中の眠気検知、ゲーム中のユーザの心理状態の取得、監視システムでの異常者検知等、多岐にわたる分野への応用が期待されている。バイタルセンシング技術の一例として、血液中のヘモグロビンの吸光特性を利用し、光の吸収量の変化を検出して脈波を推定する光電脈波法がある。この光電脈波法を用いて、生体情報として人の脈波を検出して心拍数を測定する心拍計などが知られている。また、近年、光電脈波法を応用し、光の照射及び受光によって生体情報として血中酸素飽和度やヘモグロビン濃度を測定するパルスオキシメータ等の測定器が開発されている。
　例えば、特許文献１には、生体に対して、波長が異なるとともに強度又は光量が異なる光を別個に照射し、この光の反射光を受光して、反射光による信号に基づいて脈拍数等の生体の状態を検出する生体状態検出装置及び方法が開示されている。
　また、非特許文献１には、ヘモグロビン量等の測定装置について開示されている。
特開２００４－２６１３６６号公報
酒井秋男、外４名、「組織酸素飽和度（ＳｔＯ２）およびヘモグロビン量（Ｈｂ　ｖｏｌ）測定装置の開発」、医科器械学、日本医療機器学会、１９９４年、Ｖｏｌ．６４，Ｎｏ．６、ｐ．２６４－２６９
　上述した特許文献１の生体状態検出装置や、光電脈波法を応用した測定器は、人の身体に接触させて生体情報を検出する構成となっている。現在、人の血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を測定するには、人体に直接穿刺して採血する侵襲型の検査、或いは、人の皮膚に発光部及び受光部を接触させて測定する接触型の検査が必要である。このため、被検者が医療機関などに出向いて、採血又は測定器を装着して検査を受け、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を測定する必要があり、簡易に検査ができないという課題があった。
　本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度などの血液に関する生体情報を非接触で検出することができる生体情報検出装置及び生体情報検出方法を提供することを目的とする。
　本開示は、複数の異なる波長の光による測定光を測定対象の生体に照射する光源と、測定対象までの測定距離に応じて複数の異なる波長の光の照射位置を調整する照射位置調整部と、測定対象の生体からの反射光を受光する受光部と、反射光の強度に基づいて生体情報を算出する処理部と、を有する、生体情報検出装置を提供する。
　また、本開示は、複数の異なる波長の光による測定光を光源より測定対象の生体に照射するステップと、測定対象までの測定距離に応じて複数の異なる波長の光の照射位置を調整するステップと、測定対象の生体からの反射光を受光部により受光するステップと、反射光の強度に基づいて生体情報を算出するステップと、を有する、生体情報検出方法を提供する。
　本開示によれば、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度などの血液に関する生体情報を非接触で検出することができる。
図１は、本実施形態の生体情報検出装置の概略構成を示す図である。 図２は、本実施形態の生体情報検出装置のハードウェア構成の一例を示す図である。 図３は、被検者の距離変動に起因する生体情報の計測信号の乱れを説明する図である。 図４は、被検者の距離変動がある場合の生体情報の各信号の一例を示す図である。 図５は、外来ノイズに起因する生体情報の計測信号の乱れを説明する図である。 図６は、外来ノイズがある場合の生体情報の各信号の一例を示す図である。 図７は、本実施形態において測定光として用いる光源の一例の距離減衰特性を示す図である。 図８は、被検者における照射対象除外領域を説明する図である。 図９は、光源から被検者までの測定距離の検出を行う測距方法の第１例を示す図である。 図１０は、光源から被検者までの測定距離の検出を行う測距方法の第２例を示す図である。 図１１は、測定光の照射位置の調整を行う際の表示画面の一例を示す図である。 図１２は、生体におけるヘモグロビンの光吸収スペクトルを示す特性図である。 図１３は、血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度の測定原理を説明する図である。 図１４は、本実施形態における測定光の反射光の測定方法を説明する図である。 図１５は、本実施形態の生体情報検出装置のシステム構成の一例を示す図である。 図１６は、本実施形態の生体情報検出装置の機能構成の一例を示す図である。 図１７は、本実施形態の生体情報検出装置における生体情報算出に関する処理手順を示すフローチャートである。 図１８は、本実施形態の生体情報検出装置における生体情報算出に関する処理手順を示すフローチャートである。 図１９は、本実施形態の生体情報検出装置における生体情報の算出処理の手順を示すフローチャートである。
　以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る生体情報検出装置及び生体情報検出方法を具体的に開示した実施形態（以下、「本実施形態」という）を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
　（生体情報検出装置の概略構成）
　図１は、本実施形態の生体情報検出装置１０の概略構成を示す図である。
　本実施形態の生体情報検出装置は、接触型の測定器を用いることなく、被検者を撮像した映像情報によって、生体情報の一例として、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を非接触で検出する。この際、生体情報検出装置は、測定対象となる被検者の皮膚に対して複数の異なる波長の光を照射し、照射位置を含む被検者の体を撮像してその映像情報から反射光を抽出し、生体における吸光特性によって血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を推定する。
　本実施形態では、測定対象の生体としての被検者５０の顔５１に測定光として第１波長の光３１及び第２波長の光３２を照射し、被検者５０の顔５１を含む皮膚表面の映像を撮像して、顔５１の映像情報から第１波長の光３１及び第２波長の光３２の反射光を抽出して生体情報の推定のための演算を行う構成例を示す。
　生体情報検出装置１０は、第１光源１１、第２光源１２、撮像部１３、制御装置２０を含む構成である。第１光源１１は、測定光の一つである第１波長の光３１として、例えば赤外光を発光し、被検者５０に向けて照射する光源装置である。第２光源１２は、測定光の他の一つである第１波長とは異なる第２波長の光３２として、可視光又は赤外光を発光し、被検者５０に向けて照射する光源装置である。撮像部１３は、測定光の受光部として機能するもので、撮像レンズ及び撮像素子を有するカメラ等により構成され、被検者５０を撮像して測定光の反射光を受光する撮像装置である。
　制御装置２０は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータを含む構成であり、第１光源１１及び第２光源１２の制御、撮像部１３にて撮像した映像信号の信号処理、映像信号に基づく生体情報の演算処理など、各種の処理を実行する。
　被検者５０に対して波長が異なる複数の測定光を照射する際に、通常状態では顔５１の部分が一番大きな面積で肌が露出しているため、照射位置として顔５１の領域を用いるのが好ましい。顔領域における測定光の照射位置は、例えば頬、額など、効率良く高精度に反射光の強度を計測可能な領域に設定する。なお、測定光の照射位置は顔領域に限定されるものではなく、手や腕などの他の部位を用いてもよい。
　図２は、本実施形態の生体情報検出装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。撮像部１３は、撮像レンズと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）型イメージセンサ又はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）型イメージセンサ等による撮像素子と、を有する。受光部の一例として機能する撮像部１３は、被検者５０を撮像することによって測定光の反射光を受光し、被検者５０の顔５１を含む被写体の映像データを取得して出力する。
　生体情報検出装置１０の制御装置２０は、処理部２１、記憶部２２、映像入力部２３、外部インタフェース２４、表示部２５、出力部２６を含む構成である。処理部２１は、プロセッサ、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いて構成される。記憶部２２は、例えばＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable Read Only Memory）、フラッシュメモリ等のうちの少なくとも一つを含むメモリ、或いはメモリ又は他の記憶手段からなるストレージにより構成される。処理部２１は、記憶部２２に記憶されたプログラムに従って各種の処理を実行し、第１光源１１及び第２光源１２に対する測定光照射に関する制御信号の出力、撮像部１３から入力される映像データの解析、映像解析に基づく血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度の算出、などを行う。これにより、処理部２１は、測定対象の被検者５０に照射された測定光に対する、照射位置からの反射光の強度に基づいて、生体情報を算出する。
　映像入力部２３は、撮像部１３と接続され、撮像部１３にて取得した映像データを入力する映像信号入出力用のインタフェースである。外部インタフェース２４は、第１光源１１及び第２光源１２と接続され、第１光源１１、第２光源１２との間で制御信号を送受信する外部機器用のインタフェースである。第１光源１１、第２光源１２は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いて構成される。第２光源１２は、測定光の照射位置を調整する照射位置調整部の一例として、照射する光の角度を調整する角度調整機構等による照射角度調整部１５を有する。なお、第１光源１１が照射位置調整部を有してよい。
　表示部２５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）又は有機ＥＬ（ElectroLuminescence）ディスプレイを用いて構成される。表示部２５は、生体情報検出装置１０の動作時の操作画面、設定画面、生体情報の測定結果等の各種情報を表示する。出力部２６は、外部装置、通信回線、又はネットワークと接続され、生体情報検出装置１０によって検出した血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度の生体情報を出力するデータ出力用のインタフェースである。
　本実施形態の生体情報検出装置１０における、制御装置２０の処理部２１を中心とした機能及び動作の具体例については後述する。
　（非接触の生体情報検出における課題）
　ここで、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を非接触で検出する場合に想定される課題について述べる。
　図３は、被検者の距離変動に起因する生体情報の計測信号の乱れを説明する図である。図４は、被検者の距離変動がある場合の生体情報の各信号の一例を示す図である。血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を非接触で検出する場合、生体情報検出装置１０は、測定光として、第１光源１１からの第１波長の光３１と、第２光源１２からの第２波長の光３２とを、被検者５０の顔５１の照射領域５２にそれぞれ照射する。そして、生体情報検出装置１０は、照射領域５２を含む被検者５０の顔５１の映像を撮像部１３によって撮像し、映像データにおいて顔５１の組織内で散乱して出射した測定光の反射光を抽出し、生体における測定光の吸光度を算出する。
　本実施形態の生体情報検出装置１０による検査は、例えば、被検者５０が椅子に座った状態又は立った状態で生体情報検出装置１０に対向して実施することが想定される。この場合、被検者５０は完全に固定されないので、被検者５０の照射領域５２と生体情報検出装置１０との距離ｄ、例えば照射位置と第１光源１１及び第２光源１２、又は撮像部１３との距離が変動することが生じ得る。距離ｄが変動すると、距離の変動分Δｄによって、被検者５０への測定光の照射強度及び被検者５０からの反射光の受光強度が変動する。このため、反射光から取得した脈波情報などの生体情報の信号強度が変動し、生体情報の信号に乱れが生じて、検出した生体情報に距離変動の影響による誤差が含まれるという課題が生じる。
　図４（Ａ）に示す抽出すべき本来の脈波情報に対して、測定光の反射光から取得される脈波情報の理想的な計測信号は図４（Ｂ）に示すようになる。ここで、図４（Ｃ）に示すような距離の変化による信号強度の変化が生じた場合、測定光の反射光から実際に計測される計測信号は図４（Ｄ）に示すようになり、計測信号のレベルが距離変動によってシフトし、波形振幅の変動に大きな乱れが生じる。本実施形態では、被検者の距離変動による影響を補償し、生体情報の計測信号の乱れを低減する構成を備える。一例として、生体情報検出装置１０は、光源又は撮像部から被検者までの距離を検出し、距離変動に起因する生体情報の計測信号の変動を相殺する。具体例については後述する。
　図５は、外来ノイズに起因する生体情報の計測信号の乱れを説明する図である。図６は、外来ノイズがある場合の生体情報の各信号の一例を示す図である。生体情報検出装置１０によって血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を非接触で検出する際に、照明装置６１の照明光などからの外来ノイズ６２が、照射領域５２や撮像部１３の撮像レンズ、或いは測定光及び反射光の光路中に入ることがある。外来ノイズ６２の影響によって、反射光から取得した脈波情報などの生体情報の信号強度が変動する。例えば、蛍光灯のようにパルス状の外来ノイズ６２が存在する場合、生体情報の信号のピークに乱れが生じ、生体情報の誤検出が発生するおそれがある。また、検出した生体情報に外来ノイズの影響による誤差が含まれるという課題が生じる。
　図６（Ａ）に示す抽出すべき本来の脈波情報に対して、測定光の反射光から取得される脈波情報の理想的な計測信号は図６（Ｂ）に示すようになる。ここで、図６（Ｃ）に示すような外来ノイズのノイズ波形による信号強度の変化が生じた場合、測定光の反射光から実際に計測される計測信号は図６（Ｄ）に示すようになり、計測信号のレベルがパルス状の外来ノイズによって乱れ、脈波のピークでないところに計測信号の波形のピークが生じる。本実施形態では、外来ノイズによる影響を補償し、生体情報の計測信号の乱れを低減する構成を備える。一例として、生体情報検出装置１０は、外来ノイズによる計測信号のレベル変化を検出し、外来ノイズに起因する生体情報の計測信号の変動を除去する。具体例については後述する。
　（測定光について）
　次に、被検者５０に対して照射する測定光及びその調整について、いくつかの具体例を示す。
　図７は、本実施形態において測定光として用いる光源の一例の距離減衰特性を示す図である。本実施形態の生体情報検出装置１０では、例えば、第１光源１１、第２光源１２として、それぞれコリメートＬＥＤによる光源を用いる。コリメートＬＥＤは、平行光束のビーム光を出射する光源であり、ビーム光が平行状態に光学調整されたコリメート光となるＬＥＤである。コリメートＬＥＤを用いたコリメート光源の場合、一般的なＬＥＤ等の通常光源と比較して、距離による光量の減衰がなだらかな変化であり、平行ビームのコリメート光によって、遠い距離まで大きな光量で照射できる。例えば、光源から被検者までの測定距離として２ｍぐらいの範囲内を想定すると、相対光量は２ｍで５０％程度であり、生体情報の測定に必要な光量が得られる。
　図８は、被検者における照射対象除外領域を説明する図である。生体情報検出装置１０は、被検者５０の顔５１に対して、測定光として第１波長の光３１と第２波長の光３２とを照射する場合、顔５１において目がある領域を照射範囲から除外し、測定光の赤外光や可視光が被検者５０の目に入らないようにする。生体情報検出装置１０は、被検者５０を撮像した映像データを用いて、顔領域の検出（顔検出）、及び目領域の検出（目検出）を実行し、顔５１において目領域を含む照射対象除外領域５３を設定する。生体情報検出装置１０は、第１光源１１及び第２光源１２の照射位置又は照射角度を設定、調整し、照射対象除外領域５３を除いた顔５１の領域が照射位置となるよう、第１波長の光３１と第２波長の光３２を照射する。
　ここで、複数の測定光の照射位置に基づく測定距離の検出、及び照射位置の調整について、具体例を挙げて説明する。
　図９は、光源から被検者までの測定距離の検出を行う測距方法の第１例を示す図である。本実施形態の生体情報検出装置１０では、第１光源１１から第１波長の光３１を、第２光源１２から第２波長の光３２を、それぞれ所定の照射角度で被検者５０の顔５１の照射領域５２に向けて照射する。このため、第１光源１１及び第２光源１２から被検者５０の照射領域５２までの測定距離を、予め設定しておき、照射領域５２において第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置が一致するように、照射角度を設定して照射位置の位置合わせを行う。ここで、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置が一致する所定の測定距離をｄ０とする。なお、本実施形態の生体情報検出装置１０は、詳細は後述するが、測定光の反射光を受光する際、コリメート光であるビーム光の照射位置を中心に同心円状に区分して反射光の強度を取得することにより、反射光の信号計測を実行する。これに対応して、被検者５０に照射した第１波長の光３１及び第２波長の光３２を同心円で図示している。
　被検者５０の位置が変動し、第１光源１１及び第２光源１２から被検者５０の照射領域５２までの距離ｄが変化すると、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の相対位置が変動する。図示例では、ｄ≒ｄ０の場合は第１波長の光３１と第２波長の光３２とが一致し、ｄ＞ｄ０の場合は第２波長の光３２の照射位置が上方にずれ、ｄ＜ｄ０の場合は第２波長の光３２の照射位置が下方にずれる様子を示している。生体情報検出装置１０は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の位置ずれ量Ｅを検出することにより、位置ずれ量Ｅ、測定距離ｄ０、及び第１光源１１と第２光源１２の照射角度又は光源間の距離から、光源から照射位置までの距離ｄを演算により推定できる。
　図１０は、光源から被検者までの測定距離の検出を行う測距方法の第２例を示す図である。被検者５０の位置が変動して光源から照射位置までの距離ｄが変化し、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の相対位置が変動した場合、生体情報検出装置１０は、少なくとも一方の光源の照射角度を調整して位置ずれを補正し、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置を一致させる。図示例では、第２光源１２における第２波長の光３２の照射角度を調整する様子を示している。この場合、生体情報検出装置１０は、第２光源１２に設けた照射角度調整部１５の角度調整機構を駆動させて第２光源１２の照射角度θ１を調整する。ここでは第１光源１１の照射角度θ０は固定とする。生体情報検出装置１０は、第２光源１２の照射角度θ１の調整角度Δθを検出することにより、調整角度Δθ、測定距離ｄ０、第１光源１１の照射角度θ０及び第２光源１２の照射角度θ１から、光源から照射位置までの距離ｄを演算により推定できる。
　２つの測定光の照射位置を一致させるために、光源の照射角度調整による照射位置の調整方法の一例を以下に示す。まず、生体情報検出装置１０は、第１光源１１から赤外光による第１波長の光３１を被検者５０の照射領域５２に照射する。次に、生体情報検出装置１０は、第１波長の光３１を照射しながら、第２光源１２から可視光又は赤外光による第２波長の光３２を被検者５０の照射領域５２にパルス的に照射し、２つの光３１、３２の照射位置が一致するように、照射角度調整部１５の角度調整機構を駆動させて第２光源１２の照射角度θ１を調整する。なお、第２波長の光３２をパルス的に照射するのは、照射位置の調整時に被検者にとって測定光が目立たないように見えづらくするためである。よって、第２波長の光３２として赤外光を用いた場合、連続的に照射してもよい。そして、生体情報検出装置１０は、第２光源１２の照射角度θ１の調整角度Δθによって、光源から照射位置までの距離ｄを推定する。
　図１１は、測定光の照射位置の調整を行う際の表示画面の一例を示す図である。生体情報検出装置１０は、例えば制御装置２０の表示部２５において、測定時の操作画面、設定画面、生体情報の測定結果等の表示画面を表示する。図示例は、２つの測定光の照射位置の調整を行う際に表示される、光源位置合わせ用の表示画面４１の表示例を示している。光源位置合わせ用の表示画面４１には、自動設定ボタン（ＡＵＴＯ）４２、手動設定ボタン（ＭＡＮＵＡＬ）４３、カーソルボタン４４、測定光の照射位置周辺のモニタ画像４５が表示される。
　ユーザが自動設定ボタン４２を操作した場合、生体情報検出装置１０は自動制御にて２つの測定光の照射位置が一致するように第２光源１２からの第２波長の光３２の照射角度を調整する。ユーザが手動設定ボタン４３を操作した場合、生体情報検出装置１０はユーザによるカーソルボタン４４の操作指示に従って、第２光源１２からの第２波長の光３２の照射角度を調整する。手動設定の場合、ユーザはモニタ画像４５を見ながらカーソルボタン４４を操作し、第１波長の光３１の照射位置マーク４５１と第２波長の光３２の照射位置マーク４５２とが重なって一致するように、第２波長の光３２の照射角度を調整して照射位置を移動させる。また、モニタ画像４５において、被検者への照射対象除外領域を示す光源照射除去範囲４５５を表示し、照射位置の調整時に第１波長の光３１及び第２波長の光３２がこの範囲に入らないように目視で確認可能にする。これにより、被検者の目領域を測定光の照射範囲から除外し、照射位置を設定する。第２波長の光３２の照射角度を調整して照射位置を移動させる際、第２波長の光３２は、光源照射除去範囲４５５に対して遠い位置から移動させるのが望ましい。
　（血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度の推定方法）
　次に、生体におけるヘモグロビンの吸光特性を利用した血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度の推定方法について説明する。
　図１２は、生体におけるヘモグロビンの光吸収スペクトルを示す特性図である。図１２において、横軸は光の波長を示し、縦軸は酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）のそれぞれのモル吸光係数を示しており、生体におけるヘモグロビンの吸光特性と波長との関係が示されている。図示例では、第１波長（第１波長の光３１の波長）は９５０ｎｍ、第２波長（第２波長の光３２の波長）は６６０ｎｍとしている。この場合、第１波長の光３１として可視光範囲外の波長を持つ赤外光を、第２波長の光３２として可視光を用いる。光の波長によって、酸化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）と還元ヘモグロビン（Ｈｂ）の吸光度が異なるため、２つの波長の測定光に対する吸光特性の違いを利用して、反射光の計測信号に基づき、酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンの濃度比率を算出できる。
　図１３は、血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度の測定原理を説明する図である。ここでは、生体組織内の血管を流れる血液をモデル化した溶液を想定する。ランベルト・ベールの法則（Lambert-Beer law）より、溶液の吸光度Ａは、溶液の吸光係数をＫ、溶液の濃度をＣ、溶液層の厚さ（セルの光路長）をＬとすると、以下の（１）式で表され、溶液の濃度Ｃとセルの光路長Ｌに比例する。
　　　Ａ＝Ｋ・Ｃ・Ｌ　　　（１）
　図１３（Ａ）に示すように、セルの光路長Ｌが同じで溶液の濃度Ｃが異なる場合、吸光度Ａは濃度Ｃに比例し、濃度Ｃが２倍（１ｍｇ／ｍｌ→２ｍｇ／ｍｌ）になると吸光度Ａは２倍（１．０→２．０）になる。また、図１３（Ｂ）に示すように、溶液の濃度Ｃが同じでセルの光路長Ｌが異なる場合、吸光度Ａは光路長Ｌに比例し、光路長Ｌが１／２倍（１ｃｍ→０．５ｃｍ）になると吸光度Ａは１／２倍（１．０→０．５）になる。
　上記（１）式より、溶液の濃度Ｃは以下の（２）式で表される。
　　　Ｃ＝Ａ／（Ｋ・Ｌ）　　　（２）
　一方、入射光の強度をＩ０、透過光の強度をＩとすると、吸光度Ａは、下の（３）式で表される。
　　　Ａ＝－ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ０）　　　（３）
　よって、上記（２）、（３）式より、セルの光路長Ｌと入射光の強度Ｉ０が分かれば、透過光の強度Ｉを計測することによって、溶液における吸光度Ａ、及び溶液の濃度Ｃを算出できる。この溶液の濃度Ｃの算出方法を応用して、異なる複数の波長の光を測定光として用いて各波長の透過光又は反射光の強度を計測することにより、血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度を推定可能である。
　本実施形態では、被検者５０を撮像した映像データを用いて、透過光の代わりに反射光の計測信号に基づいて、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度の推定を行う。
　図１４は、本実施形態における測定光の反射光の測定方法を説明する図である。生体情報検出装置１０は、第１光源１１から第１波長の光３１の測定光３１１を、被検者５０の照射領域５２の皮膚表面５５に照射する。そして、生体情報検出装置１０は、組織内５６を透過して生体外部へ出射した測定光の反射光３１２を、撮像部１３にて受光して撮像する。このとき、照射領域５２において照射位置を中心に同心円状に区分し、撮像した反射光３１２の強度を同心円状に各区分にて取得して計測することによって、組織内５６に透過した測定光の透過光の強度を、反射光の強度で置き換える。
　図１４の下側に示すように、皮膚表面５５のａ点に入射し、組織内５６の深さＤ１のｂ点まで透過した光の強度は、組織内５６を散乱してｂ点と同一半径である皮膚表面５５のｄ点より出射した光の強度と等しくなる。よって、ｄ点の反射光の強度が光路長Ｌ＝Ｄ１における透過光の強度と等しいことになる。同様に、組織内５６の深さＤ２のｃ点まで透過した光の強度は、組織内５６を散乱してｃ点と同一半径である皮膚表面５５のｅ点より出射した光の強度と等しく、ｅ点の反射光の強度が光路長Ｌ＝Ｄ２における透過光の強度と等しいことになる。
　したがって、測定光を所定強度で被検者５０の皮膚表面５５に照射し、生体の組織内を散乱して出射した反射光を、被検者５０を撮像した映像データから取得し、照射位置において同心円状に区分して反射光の強度の計測値を得ることにより、この反射光と同等の光路長に応じた透過光の強度を取得できる。そして、異なる複数の波長の測定光として、第１波長の光３１と第２波長の光３２を照射して反射光の強度を計測することにより、反射光の各波長の計測信号のデータに基づき、演算によって血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度を推定できる。
　血中酸素飽和度ＳｐＯ２は、酸化ヘモグロビンの濃度をＣ（ＨｂＯ２）、還元ヘモグロビンの濃度をＣ（Ｈｂ）とすると、以下の（４）式で表される。
　　　ＳｐＯ２＝Ｃ（ＨｂＯ２）／｛Ｃ（ＨｂＯ２）＋Ｃ（Ｈｂ）｝
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　×１００［％］　　　（４）
　酸化ヘモグロビンの濃度と還元ヘモグロビンの濃度を合わせたトータルのヘモグロビン濃度ＳｐＨｂは、以下の（５）式で表される。
　　　ＳｐＨｂ＝Ｃ（ＨｂＯ２）＋Ｃ（Ｈｂ）　　　（５）
　なお、生体情報検出装置１０は、血中酸素飽和度とヘモグロビン濃度のいずれか一方、又は両方を推定して検出してよい。
　（生体情報検出装置の機能及び動作）
　次に、本実施形態の生体情報検出装置の機能及び動作の具体例について説明する。
　図１５は、本実施形態の生体情報検出装置１０のシステム構成の一例を示す図である。生体情報検出装置１０は、第１光源１１、第２光源１２、撮像部１３を有するとともに、制御部２０１、映像入力部２０２、測距部２０３、光源調整部２０４、映像解析部２０５、顔／目検出部２０６、生体情報算出部２０７、記憶部２０８、出力部２０９、及びＰＣ（Personal Computer）２１０を含む構成である。制御部２０１、測距部２０３、光源調整部２０４、映像解析部２０５、顔／目検出部２０６、及び生体情報算出部２０７は、図２に示した制御装置２０の処理部２１によって各機能を実現可能である。なお、これらの構成要素は、処理部２１におけるソフトウェアの処理動作に限らず、処理回路を含むハードウェアや専用のプロセッサ等によって実現してもよい。
　制御部２０１は、生体情報検出装置１０の各部の制御を司るものであり、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を含む生体情報の検出に関する各動作を制御する。撮像部１３は、測定光の照射領域５２を含む被検者５０の顔５１を撮像し、被写体の映像データを取得する。映像入力部２０２は、撮像部１３にて取得した測定光の反射光を含む映像データを入力する。
　測距部２０３は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の位置ずれ量に基づき、照射位置までの測定距離を推定することにより、測距を行う。或いは、測距部２０３は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の位置合わせを行った際の第２光源１２の照射角度の調整量に基づき、照射位置までの測定距離を推定することにより、測距を行う。また、測距部２０３の第１変形例として、撮像部１３にて撮像した被写体映像の位相差検出又はコントラスト検出、或いは照射領域５２への超音波又はレーザ光の送受信等により、直接的に距離を計測する構成としてもよい。また、測距部２０３の第２変形例として、撮像部１３にて撮像した被写体映像から測定光の照度を取得し、この照度から照射位置までの距離を換算することにより、測定距離を検出する構成としてもよい。また、測距部２０３の第３変形例として、撮像部１３にて撮像した被写体映像から測定光の照度を取得し、照射領域５２における照度が所定値となるように光源出力を調整し、この調光量から照射位置までの距離を推定することにより、測定距離を検出する構成としてもよい。
　光源調整部２０４は、第１光源１１、第２光源１２に対して制御信号を出力し、各光源にて出射する測定光（第１波長の光３１、第２波長の光３２）の強度の調整を行い、２つの光源の出力切り替えを行う。また、光源調整部２０４は、照射位置調整部の一例としての照射角度調整部１５を駆動して、第２光源１２の照射角度を調整し、測定光の照射位置を調整する。これにより、光源調整部２０４は、２つの光源からの第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置を一致させる。なお、光源調整部２０４は、第２光源１２の代わりに第１光源１１の照射角度を調整してもよいし、両光源の照射角度を調整してもよい。
　映像解析部２０５は、撮像部１３にて取得した映像データを解析し、被検者５０の照射領域５２における測定光の反射光を抽出する。顔／目検出部２０６は、撮像部１３にて取得した映像データにおいて、顔検出処理によって被検者５０の顔５１を検出し、目検出処理によって顔５１における目の位置を検出する。生体情報算出部２０７は、測定光の反射光の映像において、２つの測定光のそれぞれの波長における反射光の強度を算出し、取得した反射光の強度に基づいて上述した推定方法による所定の演算を行い、生体情報として、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を推定する。
　記憶部２０８は、被検者５０の映像データ、各種設定データ、調整データ、算出した生体情報等を、メモリ又はストレージに記憶する。出力部２０９は、算出した血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度の生体情報を、生体情報の測定データとして出力する。ＰＣ２１０は、算出された生体情報を入力し、生体情報検出装置１０にて検出した生体情報の測定結果として表示する。また、ＰＣ２１０は、外部装置に対して、或いは通信回線又はネットワークを介して他の装置に対して、生体情報を送信し、生体情報検出装置１０にて検出した生体情報の測定結果を出力する。なお、ＰＣ２１０は、制御部２０１に代わって各部の動作を制御する構成としてもよい。
　図１６は、本実施形態の生体情報検出装置１０の機能構成の一例を示す図である。以下の機能ブロックは、図２に示した制御装置２０の処理部２１を中心とした生体情報検出装置１０の処理によって、各機能が実行される。
　映像入力部２２１は、撮像部１３にて撮像した被検者５０の照射領域５２を含む映像データを入力する。顔検出部２２２は、取得した映像データから被検者５０の顔５１を検出する。目検出部２２３は、検出した顔５１の中から被検者５０の目の位置を検出する。目領域除外処理部２２４は、被検者５０の目を含む領域（目領域）を、測定光の照射領域５２から除外する除外処理を行い、測定光が目領域に照射されないようにする。角度調整部２２５は、第１光源１１、第２光源１２の照射角度の調整を行い、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置が一致するように位置調整を行う。照度調整部２２６は、第１光源１１、第２光源１２の出射光量の調整を行い、第１波長の光３１、第２波長の光３２の照射位置における照度が所定値となるように照度調整を行う。角度調整部２２５による照射角度の調整、及び照度調整部２２６による測定光の照度調整は、距離演算部２２９による照射位置までの測定距離の算出結果に基づいて実行する。光源制御部２２７は、角度調整部２２５及び照度調整部２２６からの制御信号に基づき、第１光源１１、第２光源１２に対して、出射光量、照射角度をそれぞれ制御する。これにより、第１光源１１からの第１波長の光３１と、第２光源１２からの第２波長の光３２とが、所定の照度、所定の照射位置となり、２つの測定光の照射位置が一致するように調整される。
　映像解析部２２８は、撮像部１３にて取得した映像データを解析し、被検者５０の照射領域５２における測定光の反射光を抽出する。距離演算部２２９は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の位置ずれ量、又は第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置を一致させたときの照射角度の調整量に基づき、光源から照射位置までの測定距離を算出する。
　外乱影響除去処理部２３０は、外乱の一つとしての被検者の距離変動による影響を除去する処理を行う。この場合、外乱影響除去処理部２３０は、光源から照射位置までの測定距離の変動に起因する反射光の強度の検出レベルの変動を相殺する処理を行うか、或いは、測定距離の変動によって反射光の強度の検出レベルが変動しないように、測定距離に応じて光源からの測定光の照度を調整する処理を行う。また、外乱影響除去処理部２３０は、外乱の一つとしての外来ノイズよる影響を除去する処理を行う。この場合、外乱影響除去処理部２３０は、撮像部１３にて取得した映像データから外来ノイズによるノイズ波形を検出し、反射光の強度の計測信号からノイズ波形を相殺して除去する処理を行う。
　生体情報算出処理部２３１は、抽出した測定光の反射光の映像データにおいて、２つの測定光のそれぞれの波長における反射光の強度を算出し、取得した反射光の強度及び光路長に基づいて上述した推定方法による所定の演算を行い、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を推定することにより、生体情報を算出する。生体情報出力部２３２は、算出した血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度の生体情報を出力し、生体情報の検出結果の表示、又は生体情報の記録等を行う。
　図１７及び図１８は、本実施形態の生体情報検出装置１０における生体情報算出に関する処理手順を示すフローチャートである。図１７及び図１８では、生体情報の測定開始から、測定光の調整、測定光の照射、照射領域の撮影、生体情報の算出までの各手順を示している。以下の処理は、例えば図２に示した制御装置２０の処理部２１が主体となって実行する。
　生体情報検出装置１０は、撮像部１３による被検者５０の映像撮影を行い、顔５１の照射領域５２を含む被写体映像を取得する（Ｓ１１）。この撮像部１３による被検者５０の撮像動作は、後述する測定光の調整及び照射を実行するまでは少なくとも継続する。生体情報検出装置１０は、被検者５０の生体情報の抽出を行うかどうかを判定し（Ｓ１２）、ユーザの操作指示等に基づいて生体情報の抽出を行う場合（Ｓ１２：Ｙｅｓ）は、続いて被検者５０の顔検出を行うかどうかを判定する（Ｓ１３）。なお、生体情報の抽出を行わない場合（Ｓ１２：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、図１８のステップＳ３０に進み、ユーザの処理停止要求があるかどうかを判定し、処理停止要求がある場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）は本処理を終了する。一方、処理停止要求がない場合（Ｓ３０：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、図１７のステップＳ１１に戻って本処理を始めから再び実行する。
　顔検出を行う場合（Ｓ１３：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、顔検出処理を実行し（Ｓ１４）、被検者５０の顔５１が検出されたかどうか判定する（Ｓ１５）。被検者５０の顔５１が検出された場合（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、次に目領域の検出を行うかどうかを判定する（Ｓ１６）。目検出を行う場合（Ｓ１６：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、目領域検出処理を実行し（Ｓ１７）、被検者５０の顔５１において目領域が検出されたかどうか判定する（Ｓ１８）。被検者５０の目領域が検出された場合（Ｓ１８：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、目領域を含む所定範囲を照射対象除外領域５３として光源照射範囲から除外する処理を実行する（Ｓ１９）。
　一方、顔検出を行わない場合（Ｓ１３：Ｎｏ）、被検者５０の顔５１が検出されなかった場合（Ｓ１５：Ｎｏ）、目領域の検出を行わない場合（Ｓ１６：Ｎｏ）、被検者５０の目領域が検出されなかった場合（Ｓ１８：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、被検者５０の顔以外で生体情報の抽出を行うかどうかを判定する（Ｓ２０）。生体情報検出装置１０は、ユーザの操作指示等に基づいて顔以外で生体情報の抽出を行う場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）は、図１８のステップＳ２６に進み、２つの波長の測定光のうち、波長の長い方の光（図示例では第１波長の光３１）から、２つの波長の光を照射する。また、被検者５０の顔以外で生体情報の抽出を行わない場合（Ｓ２０：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、図１８のステップＳ３０に進み、ユーザの処理停止要求があるかどうかを判定し、処理停止要求がある場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）は本処理を終了する。
　ステップＳ１９にて目領域を光源照射範囲から除外する処理を実行した後、生体情報検出装置１０は、２つの波長の測定光のうち、波長の長い方の光（図示例では第１波長の光３１）を目領域以外に照射する（Ｓ２１）。生体情報検出装置１０は、被検者５０の顔５１の目領域以外に適切に測定光が照射されたかどうか確認し（Ｓ２２）、目領域以外に適切に照射された場合（Ｓ２２：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、続いて波長の短い方の光（図示例では第２波長の光３２）を目領域から離れた方向から照射する（Ｓ２３）。また、目領域以外に適切に測定光が照射されていない場合（Ｓ２２：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、測定光の照射を一旦停止し（Ｓ２４）、ユーザによる設定や所定条件等に基づき、再照射を行うかどうか判定する（Ｓ２５）。生体情報検出装置１０は、再照射を行う場合（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、波長の長い方の光を目領域以外に再び照射し、目領域以外に適切に測定光が照射されたかどうか確認する（Ｓ２１、Ｓ２２）。一方、生体情報検出装置１０は、再照射を行わない場合（Ｓ２５：Ｎｏ）、ステップＳ３０に進み、ユーザの処理停止要求があるかどうかを判定し、処理停止要求がある場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）は本処理を終了する。
　ステップＳ２３又はＳ２６において測定光を照射した後、生体情報検出装置１０は、波長の短い光の照射位置が波長の長い光の照射位置と合うように、光源（図示例では第２光源１２）の照射角度を調整し、２つの波長の光の照射位置を一致させる（Ｓ２７）。生体情報検出装置１０は、２つの波長の光の照射位置が一致したかどうか判定し（Ｓ２８）、照射位置が一致しない場合（Ｓ２８：Ｎｏ）、ステップＳ２７に戻って光源の角度調整を行い、照射位置が一致するまで繰り返す。２つの波長の光の照射位置が一致した場合（Ｓ２８：Ｙｅｓ）、生体情報検出装置１０は、撮像部１３により撮像した被検者５０の照射領域５２の映像データから、２つの波長の光の反射光を抽出し、反射光の強度に基づいて生体情報を算出する処理を実行する（Ｓ２９）。生体情報の算出処理が完了すると、生体情報検出装置１０は、ユーザの処理停止要求があるかどうかを判定し（Ｓ３０）、処理停止要求がある場合（Ｓ３０：Ｙｅｓ）は本処理を終了する。一方、処理停止要求がない場合（Ｓ３０：Ｎｏ）、生体情報検出装置１０は、図１７のステップＳ１１に戻って本処理を始めから再び実行する。
　図１９は、本実施形態の生体情報検出装置１０における生体情報の算出処理の手順を示すフローチャートである。図１９では、図１８のステップＳ２９における生体情報の算出処理の各手順を示している。以下の処理は、例えば図２に示した制御装置２０の処理部２１が主体となって実行する。
　生体情報検出装置１０は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の２つの光を照射した被検者５０の照射領域５２を含む映像データを入力して取得する（Ｓ４１）。また、生体情報検出装置１０は、第１光源１１と第２光源１２の２つの光源の角度調整情報、又は照射位置における測定光の照度情報、若しくは距離測定による被検者５０の照射位置までの測距情報などに基づき、被検者５０までの測定距離を取得する（Ｓ４２）。
　生体情報検出装置１０は、測定距離の変動による測定光の反射光の強度変化をキャンセルする処理等により、反射光の計測データにおいて被検者５０までの距離による影響を除去する処理を実行する（Ｓ４３）。また、生体情報検出装置１０は、自装置に入ってくる外来ノイズをキャンセルする処理等により、反射光の計測データにおいて外乱による影響を除去する処理を実行する（Ｓ４４）。
　そして、生体情報検出装置１０は、測定光の反射光の映像データを解析し（Ｓ４５）、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度等の生体情報の推定に関する演算処理を実行する（Ｓ４６）。この際、生体情報検出装置１０は、上述した血中酸素飽和度及びヘモグロビン濃度の推定方法に基づき、被検者５０の照射領域５２における反射光の強度を同心円状に区分して検出する。そして、生体情報検出装置１０は、測定光の照射位置を中心とした同心円の半径によって被検者５０の生体組織において透過した測定光の光路長を算出するとともに、光路長に応じた反射光の強度を算出する。次に、生体情報検出装置１０は、反射光の強度と光路長とから、２つの波長の測定光による被検者５０の生体組織における吸光度と酸化ヘモグロビン及び還元ヘモグロビンの濃度を算出し、酸化ヘモグロビンの濃度比率から血中酸素飽和度を推定し、濃度の総和からヘモグロビン濃度を推定する。
　次に、生体情報検出装置１０は、算出した血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度等の生体情報を出力し、表示部への生体情報の検出結果の表示、記憶部への生体情報の記録、又は外部装置への生体情報の送信等を行う（Ｓ４７）。
　なお、上記実施形態では、波長の異なる複数の測定光として、第１波長の光３１と第２波長の光３２の２つの波長の光を用いて生体情報を検出する構成例を示したが、３つ以上の異なる波長の光を測定光として用いて、生体情報を検出する構成としてもよい。測定光として用いる異なる波長の組合せは、赤外光と可視光、第１の赤外光と第２の赤外光、など、少なくとも一つの赤外光を含む種々の組合せを用いてよい。
　なお、生体情報検出装置１０の第１光源１１、第２光源１２、及び撮像部１３の前面に、カバー部材を設け、被検者５０に光源や撮像部が直接露出しない構成としてもよい。カバー部材は、第１光源１１、第２光源１２、及び撮像部１３と被検者５０との間の測定光及び反射光の光路において、ハーフミラー、或いはガラス又はアクリル等の透明又は半透明の部材など、測定光及び反射光を透過可能な部材であれば、いずれのものでもよい。ハーフミラーのカバー部材を設ける場合、被検者から光源や撮像部が直接見えないので、生体情報の検査時の心理的なハードルを下げることができ、簡易な生体情報の検査を実現可能となる。カバー部材を設ける場合、カバー部材における測定光及び反射光の反射率、透過率、減衰量等に応じて、出射する測定光の照度、受光する反射光の強度を調整することにより、カバー部材による影響を除去することができる。
　なお、光源の照射角度調整による照射位置の調整、光源から出射する測定光の照度調整、反射光の強度の測定距離に応じた補償など、被検者５０までの距離変動に応じた処理は、測定開始時に実行、所定の時間間隔で実行、所定の距離以上変動した場合に実行、リアルタイムで距離変動に応じて実行など、各種の実行方法を適用してよい。
　上述したように、本実施形態によれば、複数の異なる波長の測定光（第１波長の光３１と第２波長の光３２）の照射位置を一致させて被検者５０に照射し、被検者５０を撮像した映像を取得し、照射位置における測定光の反射光の強度に基づいて血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度を算出することにより、非接触で生体情報を検出することができる。本実施形態の生体情報検出装置１０を使用することにより、例えば自治体の役所、保健所などのパブリックスペースにおいて、簡易に非接触で血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度等の生体情報を測定でき、人の貧血等の検査を手軽に実施できる。
　以上のように、本実施形態の生体情報検出装置１０は、複数の異なる波長の光による測定光である第１波長の光３１、第２波長の光３２をそれぞれ測定対象となる被検者５０の顔５１等に照射する第１光源１１、第２光源１２と、測定対象までの測定距離に応じて第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置を調整する照射位置調整部の一例としての照射角度調整部１５と、被検者５０の照射位置周辺における測定光の反射光を受光する受光部としての撮像部１３と、反射光の強度に基づいて生体情報を算出する処理部２１と、を有する。
　上記構成により、接触型の測定器を用いることなく、照射位置の位置合わせを行った複数の異なる波長の測定光によって被検者５０の皮膚からの反射光を取得し、反射光の強度に基づき、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度などの血液に関する生体情報を非接触で検出可能となる。
　また、生体情報検出装置１０において、第１光源１１、第２光源１２が照射する測定光は、少なくとも一つが可視光範囲外の波長を持つ光であり、処理部２１は、可視光範囲外の波長を持つ光である第１波長の光３１を測定対象に照射し、第１波長の光３１の照射位置に、第１波長とは異なる第２波長の光３２を照射し、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置が一致するように照射位置調整部によって照射位置の位置合わせを行う。これにより、可視光範囲外の第１波長の光３１と、これとは波長が異なる第２波長の光３２との照射位置を一致させ、２つの波長の測定光の反射光強度を適切に計測して取得することができる。
　また、生体情報検出装置１０において、測定対象における目領域を検出する目検出部を有し、処理部２１は、測定対象としての被検者５０の顔５１の領域に第１波長の光３１と第２波長の光３２を照射し、この際、目領域を照射対象除外領域５３として測定光の照射範囲から除外し、照射位置を設定する。これにより、被検者５０の目領域を除いた顔領域に対して適切に測定光を照射可能となる。
　また、生体情報検出装置１０において、照射位置調整部は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の少なくとも一方の照射角度を調整する照射角度調整部１５を有し、処理部２１は、照射角度調整部１５による照射角度の調整量に基づいて測定対象までの測定距離を推定する測距部を、有する。これにより、測定光の位置合わせ時における照射角度の調整量に基づき、測定対象までの測定距離を計測できるとともに、第１波長の光３１と第２波長の光３２の位置合わせを実行できる。
　また、生体情報検出装置１０において、処理部２１は、第１波長の光３１と第２波長の光３２の照射位置の位置ずれ量に基づいて測定対象までの測定距離を推定する測距部を、有する。これにより、２つの測定光の照射位置の位置ずれ量に基づき、測定対象までの測定距離を計測できる。
　また、生体情報検出装置１０において、処理部２１は、測定対象において照射位置を中心に同心円状に区分して反射光の強度を取得することにより、測定対象の生体の皮膚組織内に透過した測定光の透過光の強度を、生体の皮膚表面の反射光の強度で置き換えて取得する。これにより、被検者５０の照射領域５２において同心円状に区分して測定光の反射光を計測することで、皮膚組織内への入射強度を皮膚表面の反射強度で置き換えて、非接触で血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度等の生体情報を算出することができる。
　また、生体情報検出装置１０において、処理部２１は、第１波長の光３１を照射しながら、第２波長の光３２をパルス的に照射し、照射位置の位置合わせを行う。これにより、被検者５０に対して照射する測定光の強度を弱めることができ、また、装置の消費電力を削減できる。
　また、生体情報検出装置１０において、処理部２１は、測定対象までの測定距離の変動による反射光の強度の変動を除去する。これにより、被検者５０までの距離が変動した場合に、距離変動による影響を除去でき、反射光強度の計測精度、生体情報の推定精度を向上できる。
　また、生体情報検出装置１０において、処理部２１は、外乱による反射光の強度の変動を除去する。これにより、外来ノイズ等の外乱による影響を除去でき、反射光強度の計測精度、生体情報の推定精度を向上できる。
　また、生体情報検出装置１０において、第１光源１１、第２光源１２は、測定光として、異なる波長の複数のコリメート光を出射する。これにより、被検者５０に対して十分な強度で測定光を照射でき、また、反射光の強度を適切に検出できる。
　また、本実施形態の生体情報検出方法は、生体情報検出装置１０において、複数の異なる波長の光による測定光を光源より測定対象の生体に照射するステップと、測定対象までの測定距離に応じて複数の異なる波長の光の照射位置を調整するステップと、測定対象の生体からの反射光を受光部により受光するステップと、反射光の強度に基づいて生体情報を算出するステップと、を有する。
　以上、図面を参照しながら各種の実施形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　本開示は、血中酸素飽和度又はヘモグロビン濃度などの血液に関する生体情報を非接触で検出することができる生体情報検出装置及び生体情報検出方法として有用である。
　１０　生体情報検出装置
　１１　第１光源
　１２　第２光源
　１３　撮像部（受光部）
　１５　照射角度調整部（照射位置調整部）
　２０　制御装置
　２１　処理部
　２２　記憶部
　２３　映像入力部
　２４　外部インタフェース
　２５　表示部
　２６　出力部
　３１　第１波長の光
　３１１　測定光
　３１２　測定光の反射光
　３２　第２波長の光
　４１　表示画面
　４２　自動設定ボタン
　４３　手動設定ボタン
　４４　カーソルボタン
　４５　モニタ画像
　４５１　第１波長の光の照射位置マーク
　４５２　第２波長の光の照射位置マーク
　４５５　光源照射除去範囲
　５０　被検者
　５１　顔
　５２　照射領域
　５３　照射対象除外領域
　５５　皮膚表面
　５６　組織内
　６１　照明装置
　６２　外来ノイズ
　２０１　制御部
　２０２　映像入力部
　２０３　測距部
　２０４　光源調整部
　２０５　映像解析部
　２０６　顔／目検出部
　２０７　生体情報算出部
　２０８　記憶部
　２０９　出力部
　２１０　ＰＣ
　２２１　映像入力部
　２２２　顔検出部
　２２３　目検出部
　２２４　目領域除外処理部
　２２５　角度調整部
　２２６　照度調整部
　２２７　光源制御部
　２２８　映像解析部
　２２９　距離演算部
　２３０　外乱影響除去処理部
　２３１　生体情報算出処理部
　２３２　生体情報出力部

Claims (11)

  1. 　複数の異なる波長の光による測定光を測定対象の生体に照射する光源と、
    　前記測定対象までの測定距離に応じて前記複数の異なる波長の光の照射位置を調整する照射位置調整部と、
    　前記測定対象の生体からの反射光を受光する受光部と、
    　前記反射光の強度に基づいて生体情報を算出する処理部と、を有する、
    　生体情報検出装置。
  2. 　請求項１に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記光源が照射する測定光は、少なくとも一つが可視光範囲外の波長を持つ光であり、
    　前記処理部は、
    　前記可視光範囲外の波長を持つ光である第１波長の光を前記測定対象に照射し、前記第１波長の光の照射位置に、前記第１波長とは異なる第２波長の光を照射し、前記第１波長の光と前記第２波長の光の照射位置が一致するように前記照射位置調整部によって照射位置の位置合わせを行う、
    　生体情報検出装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記測定対象における目領域を検出する目検出部を有し、
    　前記処理部は、
    　前記測定対象としての生体の顔領域に前記光源から測定光を照射し、前記目領域を前記測定光の照射範囲から除外して前記照射位置を設定する、
    　生体情報検出装置。
  4. 　請求項２に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記照射位置調整部は、
    　前記第１波長の光と前記第２波長の光の少なくとも一方の照射角度を調整する照射角度調整部を有し、
    　前記処理部は、
    　前記照射角度調整部による照射角度の調整量に基づいて前記測定対象までの測定距離を推定する測距部を、有する、
    　生体情報検出装置。
  5. 　請求項２に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記処理部は、
    　前記第１波長の光と前記第２波長の光の照射位置の位置ずれ量に基づいて前記測定対象までの測定距離を推定する測距部を、有する、
    　生体情報検出装置。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記処理部は、
    　前記測定対象において前記照射位置を中心に同心円状に区分して前記反射光の強度を取得することにより、前記測定対象の生体の皮膚組織内に透過した前記測定光の透過光の強度を、前記生体の皮膚表面の反射光の強度で置き換えて取得する、
    　生体情報検出装置。
  7. 　請求項２に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記処理部は、
    　前記第１波長の光を照射しながら、前記第２波長の光をパルス的に照射し、前記照射位置の位置合わせを行う、
    　生体情報検出装置。
  8. 　請求項１から７のいずれか一項に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記処理部は、
    　前記測定対象までの測定距離の変動による前記反射光の強度の変動を除去する、
    　生体情報検出装置。
  9. 　請求項１から８のいずれか一項に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記処理部は、
    　外乱による前記反射光の強度の変動を除去する、
    　生体情報検出装置。
  10. 　請求項１から９のいずれか一項に記載の生体情報検出装置であって、
    　前記光源は、前記測定光として、異なる波長の複数のコリメート光を出射する、
    　生体情報検出装置。
  11. 　複数の異なる波長の光による測定光を光源より測定対象の生体に照射するステップと、
    　前記測定対象までの測定距離に応じて前記複数の異なる波長の光の照射位置を調整するステップと、
    　前記測定対象の生体からの反射光を受光部により受光するステップと、
    　前記反射光の強度に基づいて生体情報を算出するステップと、を有する、
    　生体情報検出方法。
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