(57)【要約】【課題】より確実に血中酸素飽和度を計測することができる血中酸素飽和度計測装置、血中酸素飽和度計測方法、及び、プログラムを提供する。【解決手段】血中酸素飽和度計測装置１００は、計測対象者２００に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像するカメラ１１０と、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒと、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する記憶部１３０と、カメラ１１０によって取得された画像から、肌の領域の中で動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、計測領域の赤色光及び近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、当該時系列データから赤色光及び近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、ＡＣ成分及びＤＣ成分に基づいて上記比Ｒを算出し、当該比Ｒに基づいて上記キャリブレーションカーブを参照して、計測対象者２００の血中酸素飽和度を取得する計測部１２０と、を備える。【選択図】図１
2020130636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像する撮像部と、
赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する記憶部と、
前記撮像部によって取得された画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する計測部と、
を備える、血中酸素飽和度計測装置。
【請求項２】
前記記憶部は、前記キャリブレーションカーブを、前記撮像部と前記計測対象者との所定距離毎に格納し、
前記計測部は、
前記撮像部と前記計測対象者との距離を算出し、
前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記撮像部と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、請求項１に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項３】
前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する制御部を備え、
前記計測部は、前記撮像部が受光する前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度に関する強度情報、並びに、前記撮像部が取得する前記画像における前記計測領域の位置に関する位置情報を前記制御部に入力し、
前記制御部は、前記計測部から入力された強度情報及び位置情報に基づいて、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する、請求項１又は２に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項４】
前記計測部が取得した前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示する表示部を備える、請求項１乃至３の何れか一項に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項５】
計測対象者に対して可視光を出射して撮像する撮像部と、
赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する記憶部と、
前記撮像部によって取得された画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する計測部と、
を備える、血中酸素飽和度計測装置。
【請求項６】
前記記憶部は、前記キャリブレーションカーブを、前記撮像部と前記計測対象者との所定距離毎に格納し、
前記計測部は、
前記撮像部と前記計測対象者との距離を算出し、
前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記撮像部と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、請求項５に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項７】
前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度を制御する制御部を備え、
前記計測部は、前記撮像部が受光する前記可視光の強度に関する強度情報、及び、前記撮像部が取得する前記画像における前記計測領域の位置に関する位置情報を前記制御部に入力し、
前記制御部は、前記計測部から入力された強度情報及び位置情報に基づいて、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度を制御する、請求項５又は６に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項８】
前記計測部が取得した前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示する表示部を備える、請求項５乃至７の何れか一項に記載の血中酸素飽和度計測装置。
【請求項９】
血中酸素飽和度計測装置が、
計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像し、
赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納し、
撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、
血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１０】
前記血中酸素飽和度計測装置が、
前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納し、
前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出し、
前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、請求項９に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１１】
前記血中酸素飽和度計測装置が、
前記計測対象者から反射された前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度、並びに、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する、請求項９又は１０に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１２】
前記血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる、請求項９乃至１１の何れか一項に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１３】
血中酸素飽和度計測装置が、
計測対象者に対して可視光を出射して撮像し、
赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納し、
撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、
血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１４】
前記血中酸素飽和度計測装置が、
前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納し、
前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出し、
前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する、請求項１３に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１５】
前記血中酸素飽和度計測装置が、
前記計測対象者から反射された前記可視光の強度、及び、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度を制御する、請求項１３又は１４に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１６】
前記血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる、請求項１３乃至１５の何れか一項に記載の血中酸素飽和度計測方法。
【請求項１７】
血中酸素飽和度計測装置に、
計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像する処理と、
赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納する処理と、
撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、
を実行させる、プログラム。
【請求項１８】
前記血中酸素飽和度計測装置に、
前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納する処理と、
前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出する処理と、
前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、
を実行させる、請求項１７に記載のプログラム。
【請求項１９】
前記血中酸素飽和度計測装置に、
前記計測対象者から反射された前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度、並びに、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する処理を実行させる、請求項１７又は１８に記載のプログラム。
【請求項２０】
前記血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる処理を実行させる、請求項１７乃至１９の何れか一項に記載のプログラム。
【請求項２１】
血中酸素飽和度計測装置に、
計測対象者に対して可視光を出射して撮像する処理と、
赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納する処理と、
撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、
を実行させる、プログラム。
【請求項２２】
前記血中酸素飽和度計測装置に、
前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納する処理と、
前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出する処理と、
前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、
を実行させる、請求項２１に記載のプログラム。
【請求項２３】
前記血中酸素飽和度計測装置に、
前記計測対象者から反射された前記可視光の強度、及び、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度を制御する処理を実行させる、請求項２１又は２２に記載のプログラム。
【請求項２４】
前記血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる処理を実行させる、請求項２１乃至２３の何れか一項に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血中酸素飽和度計測装置、血中酸素飽和度計測方法、及び、プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、血液中の酸素飽和度を計測するためには、パルスオキシメータが使用される。パルスオキシメータは、指に赤色〜近赤外の波長域に含まれる２つの波長の光を照射し、その透過率や反射率を測定する。
【０００３】
具体的には、血中ヘモグロビン（Ｈｂ）は、酸素化ヘモグロビン（Ｏ２Ｈｂ）、還元ヘモグロビン（ＨＨｂ）、メトヘモグロビン（ＭｅｔＨｂ）、一酸化炭素ヘモグロビン（ＣＯＨｂ）の４種類の状態で存在する。ＭｅｔＨｂ及びＣＯＨｂは、メトヘモグロビン血症や一酸化炭素中毒で増加する異常ヘモグロビンである。そのため、酸素飽和度は、通常、Ｏ２ＨｂとＯ２Ｈｂ＋ＨＨｂとの比によって決定される。ヘモグロビン（Ｈｂ）に赤色光を透過させた場合、ＨＨｂの赤色光の吸光度はＯ２Ｈｂの赤色光の吸光度より著しく大きく、赤色光の波長によって大きく変化する。また、ヘモグロビン（Ｈｂ）に近赤外光を透過させた場合、ＨＨｂの近赤外光の吸光度はＯ２Ｈｂの近赤外光の吸光度よりよりわずかに低い。そのため、ヘモグロビンの赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比率Ｒ（赤色光の吸光度／近赤外光の吸光度）は、血液中のＯ２ＨｂとＯ２Ｈｂ＋ＨＨｂとの比である酸素飽和度によって変化する。
【０００４】
また、指の計測部位には、動脈血、静脈血、組織、骨が存在し、これらは赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度に影響を及ぼす。そして、その中で、血管容積脈波の容積変化が寄与する部分は、動脈血である。脈波部分の吸光度をＡＣ、動脈血非拍動部分、静脈血、組織、骨での吸光度をＤＣとし、波長６６０ｎｍの赤色光の吸光度のＡＣ成分をＡＣ６６０、ＤＣ成分をＤＣ６６０とし、波長９４０ｎｍの近赤外光の吸光度のＡＣ成分をＡＣ９４０、ＤＣ成分をＤＣ９４０とすると、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比率Ｒ（赤色光の吸光度／近赤外光の吸光度）は以下の（１）式で表される。
【数１】
2020130636.tif 000003
上記の（１）式で算出されるＲ値と、予め実証的に得たＲ値と経皮的動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）との関係を示すキャリブレーショーンカーブとに基づいて、血中酸素飽和度を求めることができる。
【０００５】
また、通常、指に赤色光及び近赤外光を照射して吸光度を計測すると、吸光度の経時変化は、脈波を反映する波形として計測される。そのため、吸光度のＡＣ成分は、吸光度の経時変化の最大値と最小値との差を算出することにより特定でき、吸光度のＤＣ成分は、吸光度の経時変化の平均値を算出することにより特定することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】小坂誠、外２名、「パルスオキシメータの原理」、日集中医誌、２０１６年１１月１日、第２３巻、６号、ｐ．６２５−６３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、カメラを用いて計測対象者を撮影して得られた画像を用いて、非接触で血中酸素飽和度を計測しようとする場合、赤色光の吸光度や近赤外光の吸光度のＤＣ成分が、カメラと計測対象者との距離の変動等により安定しないため、ＡＣ成分を特定することが困難になってしまう。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる血中酸素飽和度計測装置、血中酸素飽和度計測方法、及び、プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に係る血中酸素飽和度計測装置は、計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像する撮像部と、赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する記憶部と、前記撮像部によって取得された画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する計測部と、を備える。
【００１０】
本発明の第１の態様に係る血中酸素飽和度計測装置によれば、撮像部によって取得された画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、カメラ等の撮像部と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第１の態様に係る血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００１１】
また、前記記憶部は、前記キャリブレーションカーブを、前記撮像部と前記計測対象者との所定距離毎に格納し、前記計測部は、前記撮像部と前記計測対象者との距離を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記撮像部と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得することが好ましい。
【００１２】
撮像部と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、撮像部と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００１３】
また、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する制御部を備え、前記計測部は、前記撮像部が受光する前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度に関する強度情報、並びに、前記撮像部が取得する前記画像における前記計測領域の位置に関する位置情報を前記制御部に入力し、前記制御部は、前記計測部から入力された強度情報及び位置情報に基づいて、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御することが好ましい。
【００１４】
これにより、撮像部と計測対象者との距離が近すぎるために、撮像部が受光する可視光及び近赤外光の強度が強すぎる場合には、撮像部が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱めることができる。また、撮像部と計測対象者との距離が遠すぎるために、撮像部が受光する可視光及び近赤外光の強度が弱すぎる場合には、撮像部が出射する可視光及び近赤外光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、撮像部が可視光及び近赤外光を出射する角度を調整することができる。
【００１５】
また、前記計測部が取得した前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示する表示部を備えることが好ましい。
【００１６】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００１７】
本発明の第２の態様に係る血中酸素飽和度計測装置は、計測対象者に対して可視光を出射して撮像する撮像部と、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する記憶部と、前記撮像部によって取得された画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する計測部と、を備える。
【００１８】
本発明の第２の態様に係る血中酸素飽和度計測装置によれば、撮像部によって取得された画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、カメラ等の撮像部と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第２の態様に係る血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
また、血中酸素飽和度の計測に、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度を用いるため、撮像部は、近赤外光を出射する必要がなく、可視光のみを出射すればよいため、血中酸素飽和度計測装置の汎用性を高めることができる。
【００１９】
また、前記記憶部は、前記キャリブレーションカーブを、前記撮像部と前記計測対象者との所定距離毎に格納し、前記計測部は、前記撮像部と前記計測対象者との距離を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記撮像部と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記記憶部が格納する前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得することが好ましい。
【００２０】
撮像部と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、撮像部と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００２１】
また、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度を制御する制御部を備え、前記計測部は、前記撮像部が受光する前記可視光の強度に関する強度情報、及び、前記撮像部が取得する前記画像における前記計測領域の位置に関する位置情報を前記制御部に入力し、前記制御部は、前記計測部から入力された強度情報及び位置情報に基づいて、前記撮像部が出射する前記可視光の強度及び角度を制御することが好ましい。
【００２２】
これにより、撮像部と計測対象者との距離が近すぎるために、撮像部が受光する可視光の強度が強すぎる場合には、撮像部が出射する可視光の強度を弱めることができる。また、撮像部と計測対象者との距離が遠すぎるために、撮像部が受光する可視光の強度が弱すぎる場合には、撮像部が出射する可視光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、撮像部が可視光を出射する角度を調整することができる。
【００２３】
また、前記計測部が取得した前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示する表示部を備えることが好ましい。
【００２４】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００２５】
本発明の第３の態様に係る血中酸素飽和度計測方法では、血中酸素飽和度計測装置が、計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像し、赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納し、撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する。
【００２６】
本発明の第３の態様に係る血中酸素飽和度計測方法によれば、血中酸素飽和度計測装置は、撮像して得られた画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第３の態様に係る血中酸素飽和度計測方法によれば、血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００２７】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納し、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得することが好ましい。
【００２８】
血中酸素飽和度計測装置は、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００２９】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者から反射された前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度、並びに、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御することが好ましい。
【００３０】
これにより、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が近すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光及び近赤外光の強度が強すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱めることができる。また、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が遠すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光及び近赤外光の強度が弱すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光及び近赤外光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、血中酸素飽和度計測装置が可視光及び近赤外光を出射する角度を調整することができる。
【００３１】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させることが好ましい。
【００３２】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００３３】
本発明の第４の態様に係る血中酸素飽和度計測方法では、血中酸素飽和度計測装置が、計測対象者に対して可視光を出射して撮像し、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納し、撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する。
【００３４】
本発明の第４の態様に係る血中酸素飽和度計測方法によれば、撮像して得られた画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第４の態様に係る血中酸素飽和度計測方法によれば、血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
また、血中酸素飽和度の計測に、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度を用いるため、血中酸素飽和度計測装置は、近赤外光を出射する必要がなく、可視光のみを出射すればよいため、血中酸素飽和度計測装置の汎用性を高めることができる。
【００３５】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納し、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得することが好ましい。
【００３６】
血中酸素飽和度計測装置は、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００３７】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者から反射された前記可視光の強度、及び、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度を制御することが好ましい。
【００３８】
これにより、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が近すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光の強度が強すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光の強度を弱めることができる。また、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が遠すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光の強度が弱すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、血中酸素飽和度計測装置が可視光を出射する角度を調整することができる。
【００３９】
また、血中酸素飽和度計測装置が、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させることが好ましい。
【００４０】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００４１】
本発明の第５の態様に係るプログラムは、血中酸素飽和度計測装置に、計測対象者に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像する処理と、赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納する処理と、撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記近赤外光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記近赤外光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、を実行させる。
【００４２】
本発明の第５の態様に係るプログラムによれば、血中酸素飽和度計測装置は、撮像して得られた画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第５の態様に係るプログラムによれば、血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００４３】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納する処理と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出する処理と、前記赤色光の前記吸光度と前記近赤外光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、を実行させることが好ましい。
【００４４】
血中酸素飽和度計測装置は、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００４５】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者から反射された前記可視光の強度及び前記近赤外光の強度、並びに、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度、並びに、前記近赤外光の強度及び角度を制御する処理を実行させることが好ましい。
【００４６】
これにより、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が近すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光及び近赤外光の強度が強すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱めることができる。また、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が遠すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光及び近赤外光の強度が弱すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光及び近赤外光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、血中酸素飽和度計測装置が可視光及び近赤外光を出射する角度を調整することができる。
【００４７】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる処理を実行させることが好ましい。
【００４８】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００４９】
本発明の第６の態様に係るプログラムは、血中酸素飽和度計測装置に、計測対象者に対して可視光を出射して撮像する処理と、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを予め格納する処理と、撮像して得られた画像から、前記計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定し、前記計測領域の前記赤色光及び前記緑色光の画素値の所定時間における時系列データを取得し、前記時系列データから前記赤色光及び前記緑色光のＡＣ成分及びＤＣ成分を特定し、前記ＡＣ成分及び前記ＤＣ成分に基づいて前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比を算出し、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比に基づいて前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、を実行させる。
【００５０】
本発明の第６の態様に係るプログラムによれば、血中酸素飽和度計測装置は、撮像して得られた画像から計測対象者の肌の領域の中で前記計測対象者の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度を取得することができる。そのため、本発明の第６の態様に係るプログラムによれば、血中酸素飽和度計測装置は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
また、血中酸素飽和度の計測に、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度を用いるため、血中酸素飽和度計測装置は、近赤外光を出射する必要がなく、可視光のみを出射すればよいため、血中酸素飽和度計測装置の汎用性を高めることができる。
【００５１】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記キャリブレーションカーブを、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との所定距離毎に予め格納する処理と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離を算出する処理と、前記赤色光の前記吸光度と前記緑色光の前記吸光度との比と、前記血中酸素飽和度計測装置と前記計測対象者との距離とに基づいて、前記キャリブレーションカーブを参照して、前記計測対象者の血中酸素飽和度を取得する処理と、を実行させることが好ましい。
【００５２】
血中酸素飽和度計測装置は、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離に基づいて、血中酸素飽和度を取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者が移動することによって、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００５３】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者から反射された前記可視光の強度、及び、前記計測対象者を撮像して得られる前記画像における前記計測領域の位置に基づいて、前記計測対象者に対して出射する前記可視光の強度及び角度を制御する処理を実行させることが好ましい。
【００５４】
これにより、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が近すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光の強度が強すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光の強度を弱めることができる。また、血中酸素飽和度計測装置と計測対象者との距離が遠すぎるために、血中酸素飽和度計測装置が受光する可視光の強度が弱すぎる場合には、血中酸素飽和度計測装置が出射する可視光の強度を強めることができる。また、計測対象者が存在する位置に応じて、血中酸素飽和度計測装置が可視光を出射する角度を調整することができる。
【００５５】
また、血中酸素飽和度計測装置に、前記計測対象者の血中酸素飽和度を表示部に表示させる処理を実行させることが好ましい。
【００５６】
これにより、表示部を視認するだけで、計測実施者は計測対象者の血中酸素飽和度を確認することができる。
【発明の効果】
【００５７】
本発明により、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる血中酸素飽和度計測装置、血中酸素飽和度計測方法、及び、プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置の一例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る受光部が受光した赤色光の計測領域の画素値の平均値の経時変化を示すグラフである。
【図３】図２に示す赤色光の経時変化に対して平滑化処理を行った結果を示すグラフである。
【図４】図２示す赤色光の平均値の経時変化から図３に示す赤色光の平滑化処理した結果を減算した結果を示すグラフである。
【図５】実施の形態１に係る受光部が受光した近赤外光の計測領域の画素値の平均値の経時変化を示すグラフである。
【図６】図５に示す近赤外光の経時変化に対して平滑化処理を行った結果を示すグラフである。
【図７】図５示す近赤外光の平均値の経時変化から図６に示す近赤外光の平滑化処理した結果を減算した結果を示すグラフである。
【図８】実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測方法を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明の実施の形態に係る血中酸素飽和度計測装置は、撮像部としてのカメラが撮像した計測対象者の画像から、計測対象者の血中酸素飽和度を計測する。また、本発明の実施の形態に係る血中酸素飽和度計測装置は、スマートフォン等の携帯端末に内蔵されていてもよい。また、本発明の実施の形態に係る血中酸素飽和度計測装置は、ＴＶ等の家電製品に内蔵されていてもよい。また、本実施の形態に係るプログラムが、カメラ等の撮像装置を備える電気機器にインストールされることにより、当該電気機器が血中酸素飽和度計測装置として機能してもよい。以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００６０】
実施の形態１
図１は、本発明の実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置１００の一例を示すブロック図である。本実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置１００は、図１に示すように、撮像部としてのカメラ１１０、計測部１２０、記憶部１３０、表示部１４０等を備える。なお、後述するように、血中酸素飽和度計測装置１００は、表示部１４０を備えなくてもよい。
また、血中酸素飽和度計測装置１００は、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）及び図示しない記憶装置等を備える。そして、ＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを実行することにより、血中酸素飽和度計測装置１００における全ての処理が実現する。例えば、ＣＰＵが記憶装置に格納されたプログラムを実行することにより、カメラ１１０、計測部１２０、表示部１４０における処理等が実現する。なお、記憶装置は記憶部１３０によって代用されてもよい。
【００６１】
カメラ１１０は、計測対象者２００に対して可視光及び近赤外光を出射して撮像する。具体的には、カメラ１１０は、発光部１１１、受光部１１２、制御部１１３等を備える。
【００６２】
発光部１１１は、可視光及び近赤外光を出射する。発光部１１１は、例えば、可視光及び近赤外光を出射可能な光源であり、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）や半導体レーザ（ＬＤ；Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｌａｓｅｒ）等である。発光部１１１が出射する光の波長は、可視光領域から近赤外領域までの範囲である。なお、本実施の形態１において、可視光に含まれ、血中酸素飽和度の計測に用いられる赤色光の波長は、例えば、６６０ｎｍであるが、この波長に限定されるものではない。また、本実施の形態１において、血中酸素飽和度の計測に用いられる近赤外光の波長は、例えば、９４０ｎｍであるが、この波長に限定されるものではない。また、可視光を室内の照明や自然光によって補うことができる場合には、発光部１１１は可視光を出射しなくてもよい。また、発光部１１１は、制御部１１３から入力された制御信号Ｓに従って、可視光及び近赤外光の出射強度及び出射角度を変更する。
【００６３】
受光部１１２は、計測対象者２００から反射された可視光及び近赤外光を受光する。受光部１１２は、例えば、レンズ、撮像素子等を備える。撮像素子としては、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）やＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。可視光を検出する撮像素子と近赤外光を検出する撮像素子とは、別々に配置されてもよい。また、可視光を検出する撮像素子と近赤外光を検出する撮像素子とは、積層されて、同一光軸を有するように配置されてもい。また、受光部１１２は、Ｒ（Ｒｅｄ）、Ｇ（Ｇｒｅｅｎ）、Ｂ（Ｂｌｕｅ）の画素のベイヤー配列（Ｂａｙｅｒ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）の中に近赤外光の画素を組み入れた配列を有する撮像素子を備えてもよい。受光部１１２が当該ベイヤー配列を有する撮像素子を備える場合、受光部１１２はカラーフィルタを更に備え、可視光を受光する領域では、当該カラーフィルタによって可視光がＲＧＢに分割されてもよい。また、受光部１１２は、検出したＲＧＢのカラー画像及び近赤外光の近赤外画像を含む画像データＩを計測部１２０に入力する。
【００６４】
制御部１１３は、後述する計測部１２０から入力された強度情報及び位置情報を含む調整信号Ｈに基づいて、発光部１１１が出射する可視光の強度及び角度、並びに、近赤外光の強度及び角度を制御する。
より具体的には、制御部１１３は、計測部１２０から入力された強度情報に基づいて、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が第１の強度より強いか否か、及び、当該第１の強度より弱い第２の強度より弱いか否かを判断する。そして、制御部１１３は、カメラ１１０が受光する可視光及び近赤外光の強度が第１の強度より強い場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱める制御信号Ｓを発光部１１１に入力する。また、制御部１１３は、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が第２の強度より弱い場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を強める制御信号Ｓを発光部１１１に入力する。
また、制御部１１３は、計測部１２０から入力された位置情報に基づいて、発光部１１１が可視光及び近赤外光を出射する角度を制御する制御信号Ｓを発光部１１１に入力する。
【００６５】
これにより、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が近すぎるために、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が強すぎる場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱めることができる。また、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が遠すぎるために、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が弱すぎる場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を強めることができる。また、計測対象者２００が存在する位置に応じて、発光部１１１が可視光及び近赤外光を出射する角度を調整することができる。
【００６６】
計測部１２０は、受光部１１２から入力された画像データＩに基づいて、計測対象者２００の血中酸素飽和度を算出する。
具体的には、計測部１２０は、まず、カメラ１１０によって取得された画像から、計測対象者２００の肌の領域の中で計測対象者２００の動きが比較的少ない領域を計測領域（関心領域：ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ  Ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）として設定する。より具体的には、計測部１２０は、画像データＩに含まれる顔の領域では、眼や口以外の領域、例えば、頬の領域を計測領域として設定する。また、計測部１２０は、画像データＩに含まれる手の領域では、手の指以外の領域、例えば、手のひらの領域を計測領域として設定してもよい。
【００６７】
次に、計測部１２０は、計測領域の赤色光の画素値の平均値及び近赤外光の画素値の平均値を算出する。また、計測部１２０は、計測領域の赤色光の画素値の平均値の所定時間における時系列データ及び近赤外光の画素値の平均値の所定時間における時系列データを取得する。
【００６８】
図２に、計測領域の赤色光の画素値の平均値の所定時間（例えば、３０秒）における時系列データの一例を示す。図２において、縦軸は計測領域の赤色光の画素値の平均値を示し、横軸は時間（秒）を示す。なお、図２に示すデータは、カメラ１１０から約１ｍ離れた位置に立った計測対象者２００を撮像した際に得られたデータである。図２に示すように、計測領域の赤色光の画素値の平均値の所定時間における時系列データには、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ６６０）と、動脈血非拍動部分、静脈血、組織、及び骨、並びに、計測対象者２００とカメラ１１０との距離の変動に由来するＤＣ成分（ＤＣ６６０）とが含まれる。具体的には、図２において、第１の周期（１秒に１回程度）で変動する波形は、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ６６０）に相当し、第１の周期より長い第２の周期で変動する波形は、動脈血非拍動部分、静脈血、組織、及び骨、並びに、計測対象者２００とカメラ１１０との距離の変動に由来するＤＣ成分（ＤＣ６６０）に相当する。
【００６９】
また、図５に、近赤外光の画素値の平均値の所定時間における時系列データの一例を示す。図５において、縦軸は計測領域の近赤外光の画素値の平均値を示し、横軸は時間（秒）を示す。なお、図５に示すデータは、カメラ１１０から約１ｍ離れた位置に立った計測対象者２００を撮像した際に得られたデータである。図５に示すように、計測領域の近赤外光の画素値の平均値の所定時間における時系列データには、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ９４０）と、動脈血非拍動部分、静脈血、組織、及び骨、並びに、計測対象者２００とカメラ１１０との距離の変動に由来するＤＣ成分（ＤＣ９４０）とが含まれる。具体的には、図５において、第１の周期（１秒に１回程度）で変動する波形は、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ９４０）に相当し、第１の周期より長い第２の周期で変動する波形は、動脈血非拍動部分、静脈血、組織、及び骨、並びに、計測対象者２００とカメラ１１０との距離の変動に由来するＤＣ成分（ＤＣ９４０）に相当する。
【００７０】
図２及び図５に示すように、カメラ１１０によって撮像された画像データを用いる場合、一定の位置に立っている計測対象者２００が無意識に微動するため、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が変動し、赤色光の画素値の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ６６０）及び近赤外光の画素値の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ９４０）が安定しない。そのため、図２の第１の周期で変動する波形において、最大値と最小値との差を算出することにより赤色光の画素値の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ６６０）を特定すると、ＤＣ成分（ＤＣ６６０）の変化が混ざってしまい、正しくＡＣ成分（ＡＣ６６０）を特定することができない。同様に、図５の第１の周期で変動する波形において、最大値と最小値との差を算出することにより近赤外光の画素値の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ９４０）を特定すると、ＤＣ成分（ＤＣ９４０）の変化が混ざってしまい、正しくＡＣ成分（ＡＣ９４０）を特定することができない。
【００７１】
そこで、本実施の形態１に係る計測部１２０は、図２に示す時系列データ及び図５に示す時系列データに対して平滑化処理を行うことにより、ＤＣ成分を特定する。具体的には、計測部１２０は、以下の（２）式を用いて、時系列データの５点平均Ｍｔｎを算出する。
【数２】
2020130636.tif 000004
上記（２）式において、ＮＩｔｎは、フレーム番号ｔｎにおける計測領域（関心領域：ＲＯＩ）内の画素値の平均値であり、Ｍｔｎは、５フレームの平均値である。計測部１２０は、当該５点平均Ｍｔｎを１フレームずつ算出することによって平滑化処理を行う。
【００７２】
図３に、図２に示す赤色光の時系列データに対して平滑化処理を行った結果を示す。図３において、縦軸は平滑化処理前後の計測領域の赤色光の画素値の平均値を示し、横軸は時間（秒）を示す。また、図３において、実線は平滑化処理された赤色光の時系列データを示し、破線は平滑化処理される前の赤色光の時系列データ（すなわち、図２に示す時系列データ）を示す。図３に示すように、図２に示す赤色光の時系列データに対して平滑化処理を行うことによって、当該時系列データのＤＣ成分（ＤＣ６６０）を特定することができる。すなわち、図３に示す実線の値は、赤色光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ６６０）に相当する。
【００７３】
同様に、図６に、図５に示す近赤外光の時系列データに対して平滑化処理を行った結果を示す。図６において、縦軸は平滑化処理前後の計測領域の近赤外光の画素値の平均値を示し、横軸は時間（秒）を示す。また、図６において、実線は平滑化処理された近赤外光の時系列データを示し、破線は平滑化処理される前の近赤外光の時系列データ（すなわち、図５に示す時系列データ）を示す。図６に示すように、図５に示す近赤外光の時系列データに対して平滑化処理を行うことによって、当該時系列データのＤＣ成分（ＤＣ９４０）を特定することができる。すなわち、図６に示す実線の値は、近赤外光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ９４０）に相当する。
【００７４】
次いで、計測部１２０は、図２に示す赤色光の時系列データの値から、図３に示す赤色光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ６６０）の値を減算することにより、赤色光の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ６６０）を特定する。同様に、計測部１２０は、図５に示す近赤外光の時系列データの値から、図６に示す近赤外光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ９４０）の値を減算することにより、近赤外光の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ９４０）を特定する。
【００７５】
図４に、図２に示す赤色光の時系列データの値から、図３に示す赤色光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ６６０）の値を減算した値を示す。図４において、縦軸は赤色光の時系列データの値からＤＣ成分（ＤＣ６６０）の値を減算した値を示し、横軸は時間（秒）を示す。図４に示すように、図２に示す赤色光の時系列データの値から、図３に示す平滑化処理によって特定されたＤＣ成分（ＤＣ６６０）の値を減算することにより、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ６６０）を特定することができる。すなわち、図４に示す値は、赤色光の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ６６０）に相当する。
【００７６】
同様に、図７に、図５に示す近赤外光の時系列データの値から、図６に示す近赤外光の時系列データのＤＣ成分（ＤＣ９４０）の値を減算した値を示す。図７において、縦軸は近赤外光の時系列データの値からＤＣ成分（ＤＣ９４０）の値を減算した値を示し、横軸は時間（秒）を示す。図７に示すように、図５に示す近赤外光の時系列データの値から、図６に示す平滑化処理によって特定されたＤＣ成分（ＤＣ９４０）の値を減算することにより、脈波に由来するＡＣ成分（ＡＣ９４０）を特定することができる。すなわち、図７に示す値は、近赤外光の時系列データのＡＣ成分（ＡＣ９４０）に相当する。
【００７７】
次に、計測部１２０は、上記ＡＣ成分（ＡＣ６６０及びＡＣ９４０）並びにＤＣ成分（ＤＣ６６０及びＤＣ９４０）に基づいて、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒを算出する。具体的には、計測部１２０は、以下の（３）式を用いて、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒを算出する。
【数３】
2020130636.tif 000005
上記（３）式において、ＡＣ６６０は赤色光の時系列データのＡＣ成分であり、ＤＣ６６０は赤色光の時系列データのＤＣ成分であり、ＤＣ９４０は近赤外光の時系列データのＡＣ成分であり、ＤＣ９４０は近赤外光の時系列データのＤＣ成分である。
【００７８】
次に、計測部１２０は、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒに基づいて、記憶部１３０が格納するキャリブレーションカーブ（後述）を参照して、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを取得する。
【００７９】
また、計測部１２０は、発光部１１１が近赤外光を出射してから、受光部１１２が計測対象者２００から反射された近赤外光を受光するまでの時間に基づいて、カメラ１１０と計測対象者２００との距離を算出してもよい。そして、計測部１２０は、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒと、カメラ１１０と計測対象者２００との距離とに基づいて、記憶部１３０が格納するキャリブレーションカーブを参照して、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを取得してもよい。
【００８０】
また、計測部１２０は、取得した計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍに関する情報Ｄを表示部１４０に入力する。
【００８１】
また、計測部１２０は、受光部１１２が受光する可視光の強度及び近赤外光の強度に関する強度情報、並びに、受光部１１２が取得する画像における計測領域の位置に関する位置情報を含む調整信号Ｈを制御部１１３に入力する。
【００８２】
記憶部１３０は、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒと、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する。ここで、キャリブレーションカーブとは、例えば、縦軸に血中酸素飽和度を示し、横軸に赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒを示すグラフにおいて示される曲線である。すなわち、記憶部１３０は、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒと、血中酸素飽和度とを対応付けて記憶している。
また、記憶部１３０は、当該キャリブレーションカーブを、カメラ１１０と計測対象者２００との所定距離毎に格納してもよい。例えば、当該所定距離が１ｍである場合、記憶部１３０は、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が１ｍである場合のキャリブレーションカーブ、当該距離が２ｍである場合のキャリブレーションカーブ、・・・、１０ｍである場合のキャリブレーションカーブを格納していてもよい。そして、計測部１２０は、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が５０ｃｍ以上１ｍ４９ｃｍ以下である場合、記憶部１３０に格納されているキャリブレーションカーブのうち、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が１ｍである場合のキャリブレーションカーブを参照して、血中酸素飽和度Ｍを取得する。なお、ここで挙げた当該所定距離の数値は、単なる一例であって、当該数値に限定されるものではない。
【００８３】
表示部１４０は、計測部１２０から入力された計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍに関する情報Ｄに基づいて、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを表示する。例えば、血中酸素飽和度計測装置１００がスマートフォン等の携帯端末に内蔵されている場合、表示部１４０はスマートフォンの画面であってもよい。
なお、表示部１４０は、血中酸素飽和度計測装置１００の外部の表示装置で代用されてもよく、その場合には、血中酸素飽和度計測装置１００は、表示部１４０を備えていなくてもよい。
【００８４】
次に、図８に示すフローチャートを参照しながら、本実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測方法について説明する。なお、記憶部１３０は、予め、赤色光の吸光度と前記近赤外光の吸光度との比と、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納している。また、記憶部１３０は、予め、当該キャリブレーションカーブを、カメラ１１０と計測対象者２００との所定距離毎に格納していてもよい。
図８に示すように、まず、カメラ１１０が計測対象者２００を撮像し、撮像して得られた画像データＩを計測部１２０に入力する（ステップＳ１）。
【００８５】
次に、計測部１２０は、ステップＳ１においてカメラ１１０によって取得された画像から、計測対象者２００の肌の領域の中で計測対象者２００の動きが比較的少ない領域を計測領域（関心領域：ＲＯＩ）として設定する（ステップＳ２）。
【００８６】
次に、計測部１２０は、計測部１２０は、計測領域の赤色光の画素値の平均値及び近赤外光の画素値の平均値を算出する（ステップＳ３）。
【００８７】
次に、計測部１２０は、強度情報及び位置情報を含む調整信号Ｈを制御部１１３に入力する（ステップＳ４）。ここで、強度情報とは、受光部１１２が受光する可視光の強度及び近赤外光の強度に関し、計測部１２０は、例えば、ステップＳ３において算出した赤色光の画素値の平均値及び近赤外光の画素値の平均値に基づいて決定する。また、位置情報とは、ステップＳ２において設定した計測領域のカメラ１１０が取得した画像における位置に関する。
【００８８】
次に、制御部１１３は、計測部１２０から入力された強度情報及び位置情報を含む調整信号Ｈに基づいて、発光部１１１が出射する可視光の強度及び角度、並びに、近赤外光の強度及び角度を調整する必要性を判断する（ステップＳ５）。例えば、制御部１１３は、計測部１２０から入力された強度情報に基づいて、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が第１の強度より強い場合、及び、第２の強度より弱い場合に、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を調整する必要があると判断する。また、制御部１１３は、例えば、計測部１２０から入力された位置情報に基づいて、計測領域がカメラ１１０が取得した画像における所定の範囲の外側に位置する場合に、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の角度を調整する必要があると判断する。
【００８９】
ステップＳ５において、発光部１１１が出射する可視光の強度及び角度、並びに、近赤外光の強度及び角度を調整する必要が無い場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、ステップＳ７の処理に進む。
ステップＳ５において、発光部１１１が出射する可視光の強度及び角度、並びに、近赤外光の強度及び角度を調整する必要がある場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部１１３は、発光部１１１が可視光及び近赤外光を出射する強度及び角度を制御するための制御信号Ｓを発光部１１１に入力し（ステップＳ６）、ステップＳ１の処理に戻る。なお、発光部１１１は、制御部１１３から入力された制御信号Ｓに従って、可視光及び近赤外光の出射強度及び出射角度を変更する。
【００９０】
次に、計測部１２０は、ステップＳ３において算出した赤色光の画素値の平均値及び近赤外光の画素値の平均値を所定時間（例えば、３０秒）に亘って取得し、赤色光の画素値の平均値及び近赤外光の画素値の平均値の時系列データを取得する（ステップＳ７）。
また、ステップＳ７において、計測部１２０は、ステップＳ７において、発光部１１１が近赤外光を出射してから、受光部１１２が計測対象者２００から反射された近赤外光を受光するまでの時間に基づいて、カメラ１１０と計測対象者２００との距離を算出してもよい。なお、計測部１２０がカメラ１１０と計測対象者２００との距離を算出するタイミングは、ステップＳ１０より前のステップであればよく、ステップＳ７に限定されない。
【００９１】
次に、計測部１２０は、ステップＳ７において取得した時系列データから、赤色光ＡＣ成分（ＡＣ６６０）及びＤＣ成分（ＤＣ６６０）、並びに、近赤外光のＡＣ成分（ＡＣ９４０）及びＤＣ成分（ＤＣ９４０）を特定する（ステップＳ８）。
【００９２】
次に、計測部１２０は、ステップＳ８において特定したＡＣ成分（ＡＣ６６０及びＡＣ９４０）及びＤＣ成分（ＤＣ６６０及びＤＣ９４０）に基づいて、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒを算出する（ステップＳ９）。
【００９３】
次に、計測部１２０は、ステップＳ９において算出した赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒに基づいて、記憶部１３０に格納されているキャリブレーションカーブを参照して、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを取得する（ステップＳ１０）。なお、計測部１２０は、カメラ１１０と計測対象者２００との距離に基づいて、記憶部１３０に格納されているキャリブレーションカーブのうち、当該距離に相当するキャリブレーションカーブを選択し、赤色光の吸光度と近赤外光の吸光度との比Ｒに基づいて、選択したキャリブレーションカーブを参照して、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを取得してもよい。
【００９４】
次に、計測部１２０は、ステップＳ１０において取得した血中酸素飽和度Ｍに関する情報Ｄを表示部１４０に入力し、表示部１４０は、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを表示する（ステップＳ１１）。
【００９５】
以上に説明した、本実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置１００によれば、カメラ１１０によって取得された画像から計測対象者２００の肌の領域の中で計測対象者２００の動きが比較的少ない領域を計測領域として設定するため、カメラ１１０と計測対象者２００との距離の変動による影響を低減して、当該画像から血中酸素飽和度Ｍを取得することができる。そのため、本発明の実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置１００は、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００９６】
また、カメラ１１０と計測対象者２００との距離に基づいて、血中酸素飽和度Ｍを取得するためのキャリブレーションカーブを選択できるため、計測対象者２００が移動することによって、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が大きく変動しても、より確実に血中酸素飽和度を計測することができる。
【００９７】
また、制御部１１３は、計測部１２０から入力された強度情報及び位置情報を含む調整信号Ｈに基づいて、発光部１１が出射する可視光の強度及び角度、並びに、近赤外光の強度及び角度を制御することができる。これにより、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が近すぎるために、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が強すぎる場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を弱めることができる。また、カメラ１１０と計測対象者２００との距離が遠すぎるために、受光部１１２が受光する可視光及び近赤外光の強度が弱すぎる場合には、発光部１１１が出射する可視光及び近赤外光の強度を強めることができる。また、計測対象者２００が存在する位置に応じて、発光部１１１が可視光及び近赤外光を出射する角度を調整することができる。
【００９８】
また、表示部１４０が、計測対象者２００の血中酸素飽和度Ｍを表示するため、表示部１４０を視認するだけで、計測実施者は計測対象者２００の血中酸素飽和度を確認することができる。
【００９９】
実施の形態２
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２に係る血中酸素飽和度計測装置の構成は、実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置の構成と略同じである。そのため、実施の形態２に係る血中酸素飽和度計測装置の構成の図示を省略するとともに、以下、実施の形態１と同一の符号を付して実施の形態２について説明する。
実施の形態２に係る血中酸素飽和度計測装置１００は、発光部１１１が近赤外光を出射せず、可視光のみを出射する点が、実施の形態１と異なる。また、計測部１２０は、血中酸素飽和度を、近赤外光の代わりに、可視光に含まれる緑色光を用いて算出する。すなわち、実施の形態１の説明において近赤外光を緑色光に置き換えることによって、実施の形態２に係る血中酸素飽和度計測装置１００についてほぼ説明することができる。なお、実施の形態２において、血中酸素飽和度の計測に用いられる緑色光の波長は、例えば、５３０ｎｍであるが、当該緑色光の波長は、この波長に限定されるものではない。
【０１００】
具体的には、計測部１２０は、以下の（４）式を用いて、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比Ｒを算出する。
【数４】
2020130636.tif 000006
上記（４）式において、ＡＣ６６０は赤色光の時系列データのＡＣ成分であり、ＤＣ６６０は赤色光の時系列データのＤＣ成分であり、ＤＣ５３０は緑色光の時系列データのＡＣ成分であり、ＤＣ５３０は緑色光の時系列データのＤＣ成分である。
【０１０１】
また、記憶部１３０は、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比Ｒと、血中酸素飽和度との関係を示すキャリブレーションカーブを格納する。換言すれば、記憶部１３０は、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度との比Ｒと、血中酸素飽和度とを対応付けて記憶している。
また、記憶部１３０は、当該キャリブレーションカーブを、カメラ１１０と計測対象者２００との所定距離毎に格納してもよい。
【０１０２】
以上に説明した、本実施の形態２に係る血中酸素飽和度計測装置１００によれば、実施の形態１に係る血中酸素飽和度計測装置１００と同様の効果が得られるのは勿論のこと、血中酸素飽和度の計測に、赤色光の吸光度と緑色光の吸光度を用いるため、発光部１１１は、近赤外光を出射する必要がなく、可視光のみを出射すればよいため、血中酸素飽和度計測装置１００の汎用性を高めることができる。
【０１０３】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１００  血中酸素飽和度計測装置
１１０  カメラ（撮像部）
１１１  発光部
１１２  受光部
１１３  制御部
１２０  計測部
１３０  記憶部
１４０  表示部
２００  計測対象者
【図１】
2020130636.tif 000007
【図２】
2020130636.tif 000008
【図３】
2020130636.tif 000009
【図４】
2020130636.tif 000010
【図５】
2020130636.tif 000011
【図６】
2020130636.tif 000012
【図７】
2020130636.tif 000013
【図８】
2020130636.tif 000014