(57)【要約】      （修正有）【課題】受光部にて検出される測定対象の血管を透過しない光の受光を低く抑えて精度の高い生体信号測定を実現する生体信号測定装置の提供。【解決手段】複数ある受光部のうち、未測定の受光部１０５を一つ選択しＳ８０１、該受光部１０５を機能させて測定を行うＳ８０２。測定値から、ＡＣ成分とＤＣ成分を抽出しＳ８０３、前記メモリ１０７に格納するＳ８０４し、Ｓ８０５において、複数の受光部１０５すべてにおいてＡＣ−ＤＣ比を測定し終えたら（Ｓ８０５のＹＥＳ）、Ｓ８０４で前記メモリ部格納されたすべてのＡＣ−ＤＣ比を比較してＳ８０５、最良な値の受光部を選択するＳ８０６。ＡＣ（信号の振幅）成分が大きく、ＤＣ（信号の直流）成分が小さいほど酸素飽和度の測定には適しているため、ＡＣ−ＤＣ比の値が最も大きくなる受光部を選択すればよい。【選択図】図７
2006325766.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部より測定対象の血管に光を照射し、受光部にて得られる信号により生体信号を測定する生体信号測定装置であって、
発光部と受光部からなる検出手段を備え、
前記受光部の受光検出領域の測定対象である血管の太さ方向のサイズは、１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下であることを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項２】
血管の走行方向に対して垂直方向に前記受光部を複数個備え、前記複数個の受光部にて得られた信号から少なくとも１つを選択して生体信号を測定する生体信号選択手段を有することを特徴とする請求項１に記載の生体信号測定装置。
【請求項３】
前記生体信号選択手段は、受光部にて得られた信号の振幅にもとづいて受光部を選択することを特徴とする請求項２に記載の生体信号測定装置。
【請求項４】
前記複数の受光部は２次元的に分布するように配置されたことを特徴とする請求項２または３に記載の生体信号測定装置。
【請求項５】
前記複数の受光部は測定対象の血管の走行方向に対して平行方向および垂直方向の格子状に配置され、さらに、測定対象の血管の走行方向に対して垂直方向の列をそれぞれずらせながら配列されたことを特徴とする請求項４に記載の生体信号測定装置。
【請求項６】
前記複数の受光部は測定対象の血管の走行方向に対して離れた場所で複数箇所に密集するように配置されたことを特徴とする請求項４に記載の生体信号測定装置。
【請求項７】
発光部より測定対象の血管に光を照射し、受光部にて得られる信号により生体信号を測定する生体信号測定装置であって、
発光部と受光部からなる検出手段と、
前記検出手段からの出力に基づき生体信号の測定を行う測定処理手段と、を備え、
前記受光部は、測定対象の血管の走行方向に垂直な方向のサイズが血管の太さ方向の径に対して十分小さい受光部を、測定対象の血管の走行方向に対して垂直方向に複数配列してなり、
前記測定処理手段は、前記複数の受光部より、有効な領域にある受光部を選択し、前記選択された受光部からの信号により測定処理を行う、
ことを特徴とする生体信号測定装置。
【請求項８】
手指に装着される指輪型であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の生体信号測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管より光学的に脈波や血中酸素飽和度などの生体信号を測定する生体信号測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
在宅医療や予防医療のために、血中酸素飽和度や脈拍などの生体信号を日常生活の中で測定できる装置として、特に測定のための装着の簡易さから、手指の血管（動脈）で生体信号を測定する生体信号測定装置が提案されている。
【０００３】
ここで、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２とも呼ばれる）とは、血液中に含まれている酸素の量を表す指標であり、具体的には血液中に含まれるヘモグロビンのうち酸素と結合しているものの割合で表される。酸素飽和度の測定手法としては、例えば、血管に対して二つの異なる波長の赤色光（λ１）、赤外光（λ２）を当てて脈波を測定し、得られた値に基づいて算出することが出来る。なお、本手法の詳細は、後掲の非特許文献１に記載されている通りである。
【０００４】
後掲の特許文献１には、測定対象となる血管を通過して受光した受光量を高めて脈波を正確に得るために、それぞれ発光領域が異なる複数の発光部を備えて、測定対象となる血管に対して光を照射して最大に脈波のＡＣ成分が得られる発光部の組み合わせを選択することで、最適な脈波が測定できる技術が開示されている。また、複数持つ発光部をすべて照射することで、発光範囲を拡大して血管を通過する光の量を増加させる技術が開示されている。
【非特許文献１】山越  憲一、戸川  達男  共著、日本エム・イー学会編「生体用センサと計測装置」コロナ社、２００２年１０月２５日、ｐ．２０６−２０９
【特許文献１】特開平１１−３１８８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、発光領域が異なる発光部を複数備え、受光部で得られた波形のＡＣ成分（振幅）が最大になるような発光部の組み合わせを選択することで、正確な測定値を得られるようにしているが、受光部に関する解決策は開示していない。通常、受光部の太さ方向のサイズは動脈の太さに比べて大きすぎ、ノイズの原因となる余分な外乱光を受光してしまうと言う問題がある。
【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、受光部にて検出される測定対象の血管を透過しない光の受光を低く抑えて精度の高い生体信号測定を実現する生体信号測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の第１の局面に係る生体信号測定装置は、発光部と受光部からなる検出部を備え、発光部と受光部からなる検出手段を備え、受光手段の受光検出領域の測定対象である血管の太さ方向のサイズを、１ｍｍ以上かつ２ｍｍ以下とした。これにより、受光部にて受光する測定対象の血管を通過しない光を低減することが出来、測定精度を向上することが出来る。
【０００８】
本発明の第２の局面に係る生体信号測定装置は、さらに、血管の走行方向に対して垂直方向に前記受光部を複数個備え、前記複数個の受光部にて得られた信号から少なくとも１つを選択して生体信号を測定する生体信号選択手段を有する。これにより、装着のずれが発生した場合でも正しく受光できた受光部を選択的に利用することで、日常生活によるずれによる測定精度の悪化をより回避し、より精度の高い測定値を得ることができる。
【０００９】
さらに、生体信号選択手段は、受光部にて得られた信号の振幅にもとづいて受光部を選択する。また、複数の受光部は２次元的に分布するように配置する。これにより、より確実に精度の高い測定を行うことが可能となる。
【００１０】
さらに、複数の受光部は測定対象の血管の走行方向に対して平行方向および垂直方向の格子状に配置され、さらに、測定対象の血管の走行方向に対して垂直方向の列をそれぞれずらせながら配列する。これにより、正しく受光できる受光部が存在する確率が上がり、より正確な測定が出来るようになる。
【００１１】
さらに、複数の受光部は測定対象の血管の走行方向に対して離れた場所で複数箇所に密集するように配置する。これにより、測定対象である血管が蛇行していた場合でも正確な測定を行うことが出来る。
【００１２】
本発明の第３の局面に係る生体信号測定装置は、発光部と受光部からなる検出手段と、検出手段からの出力に基づき生体信号の測定を行う測定処理手段とを備え、受光部は測定対象の血管の走行方向に垂直な方向のサイズが血管の太さ方向の径に対して十分小さい受光部を測定対象の血管の走行方向に対して垂直方向に複数配列してなり、測定処理手段は複数の受光部より有効な領域にある受光部を選択し選択された受光部からの信号により測定処理を行う。これにより、日常生活によるずれによる測定精度の悪化をより回避することが可能となる。
【００１３】
さらに、特に手指に装着される指輪型とすると、日常生活を妨げずに生体信号の常時測定することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１の局面によると、測定の阻害要因となる外乱光による影響を低減して正確な生体信号の測定が可能となる。
【００１５】
本発明の第２の局面によると、複数の受光部を備えることにより、正確に生体信号の測定が行える生体信号測定装置の装着状態の許容範囲を広げることができる。また、生体信号測定装置の体動などによる位置ずれを許容することが可能となる。
【００１６】
本発明の第３の局面によると、測定対象となる血管径より十分小さい受光部を複数備え、その一部を選択的に使用することにより、正確に生体信号の測定が行える生体信号測定装置の装着状態の許容範囲を広げることができ、生体信号測定装置の体動などによる位置ずれを許容することが可能となる。さらに、血管の太さの個人差に影響を受けずに適切な測定が可能となる。また、個人差に対応可能となることで、測定の阻害要因となる外乱光による影響を低減してより正確な生体信号の測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の実施の形態）
以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施の形態について説明する。なお、以下の説明に用いる図面は、同一の部品または同一の機能のものについては同一の符号を付してある。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
【００１８】
以下に例示する本発明の第１の実施の形態では、発光部より測定対象の血管に光を照射し、受光部にて得られる信号により生体信号を測定する生体信号測定装置として、特に指に装着し、指の動脈より脈波や酸素飽和度を測定する指輪型の生体信号測定装置（以下、単に「人体装着センサ」と記す。）を例に説明を行う。本構成例によれば、装着箇所が手指であるため、日常生活を妨げずに常時生体信号の測定を行うことが可能である。このように、人体装着センサは、ユーザの指にほぼ常時装着され、脈波から酸素飽和度や脈拍、血圧などを常時あるいは間欠的に測定する装置である。なお、以下に説明する構成は指輪型などの装着する形態に限らず、血管を測定対象として生体に密着させた受光部より得られる信号により生体信号を測定する生体信号測定装置全般に適応可能である。
【００１９】
図１に、人体装着センサ１００と手指の断面図を模式的に示す。図のように、本実施の形態における人体装着センサ１００は円環状をしており、その内周上に発光部１０４と受光部１０５を供えている。固有掌側指動脈１０２は、手指１０１の腹側（手の平側）にある動脈であり人体装着センサの測定の対象であり、骨１０３は、通常指輪が装着される位置に人体装着センサ１００が装着されている場合は基節骨となる。前記固有掌側指動脈１０２は、人差し指から薬指までのそれぞれに、前記骨１０３の指の腹側に２本（１０２−ａ、１０２−ｂ）存在する。この測定対象となる前記動脈１０２に対して、前記発光部１０４から光を照射して、前記動脈１０２を含む生体組織を通過した光を前記受光部１０５にて受信する。なお、ここでは前記発光部１０４の光源としてＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を、前記受光部１０５の受光素子としてＰＤ（Ｐｈｏｔｏ  Ｄｉｏｄｅ）を用いている。また、前記動脈１０２の脈動が大きくなるよう、前記受光部１０５は、手指１０１に対して適切な押圧力を持って密着するように構成されている。
【００２０】
さて、前記動脈１０２は心拍に合わせて脈動するため、ヘモグロビンによる光の吸収度は心拍に同期して変動しており、前記受光部１０５において前記動脈１０２を通過して受光する光量にも変化が生じる。非特許文献１に示されるとおり、酸素飽和度の測定では、赤色光と赤外光という異なる２つの波長の光を用いて、前記動脈１０２内のヘモグロビンによる吸光度の違いを利用する。このとき、２つの波長でのＡＣ成分とＤＣ成分の比率の比（Ｒａｔｉｏ  ｏｆ  ｒａｔｉｏと呼ばれる）にもとづき、酸素飽和度の近似値が得られることが知られている。したがって、ＡＣ／ＤＣが大きな値となる環境の方が、より正確な測定が可能となる。なお、図１２に示したように、ここでＡＣ成分とは、信号の振幅成分を指し、ＤＣ成分とは、信号の平均値である直流成分を指すものとする。
【００２１】
図２に、脈動により前記動脈１０２の内径が拡張、収縮する様子を示す。このように、心臓の拍動により血流量に変化が生じて起こる脈動によって拡張した際の動脈を１０２−ｗ、収縮した際（定常の状態）の動脈を１０２−ｓとして示している。また、拡張した際の、前記受光部１０５の受光面に平行な方向および垂直な方向の内径をそれぞれＷｍａｘ、Ｌｍａｘとし、収縮した際の前記受光部１０５の受光面に平行な方向および垂直な方向の内径をＷｍｉｎ、Ｌｍｉｎとする。
【００２２】
本実施の形態における、前記受光部１０５の動脈の太さ方向のサイズは、この１.３ｍｍとする。以下、このようなサイズとした理由を、図を用いて説明する。
【００２３】
図３に、人体装着センサ１００を装着した場合の人体装着センサ１００の一部及び前記手指１０１の断面図のうち、測定対象となる前記動脈１０２と、前記受光部１０５付近のみをモデル化したものを、異なるサイズの受光部１０５毎に３パターン示す。より具体的には、図３の（ａ）〜（ｃ）では、前記受光部１０５の測定対象となる血管の太さ方向のサイズ（検出可能領域）を、前記動脈１０２の内径に対して３種類に変化させたものである。
【００２４】
まず、図３（ａ）は、前記受光部１０５の測定対象となる血管の太さ方向のサイズが血管収縮時１０２ａ−ｓの縦方向の内径、すなわちＷｍｉｎ以下の場合を示している。手指１０１ａに装着されている人体装着センサから、発光部１０４ａより測定対象となる動脈１０２ａに対して照射された光を、１０６ａとして横実線で示している。受光部１０５ａは図示するように収縮時動脈１０２ａ−ｓの内径よりも小さいため、前記発光部１０４から発光された光１０６ａのうち、動脈１０２ａを通過して受光する光は、点線でしめした１０７ａとなる。なお、実際には細胞その他の組織により光は拡散することとなるが、測定対象である固有掌側指動脈１０２は浅い位置にあるため、前記検出部１０５と測定対象である動脈１０２との距離（図１中のｄ）が小さくなり、図示した指の内部を光が直進するようなモデル化が可能となる。さらに、測定に際しては前述のように前記検出部１０５が指に対して押し当てられているので、図１中のｄはより小さくなる。
【００２５】
次に図３の（ｂ）は、前記受光部１０５のサイズを、収縮時内径Ｗｍｉｎより大きく、拡張時内径Ｗｍａｘより小さくした場合である。この場合、受光エリア１０７ｂは点線エリアで示すとおり（ａ）に比較して広がる。また、受光部１０５ｂのサイズが血管の太さ方向の収縮時内径Ｗｍｉｎ、拡張時内径Ｗｍａｘの間であるので、血管の太さ方向の脈動（Ｗｍａｘ−Ｗｍｉｎ）も検知でき、脈動による変化をとらえやすくなる。
【００２６】
最後に図３（ｃ）は、前記受光部１０５のサイズを拡張時内径Ｗｍａｘよりも大きくした場合である。この場合、拡張時動脈１０２ｃ−ｗの内径Ｗｍａｘよりも受光部１０５ｃが大きいので、入射した光１０６ｃのうち、動脈１０２ｃを通過しないものまでも常に受光してしまう。受光部１０５ｃのうち、動脈１０２ｃを通過しない光、すなわちノイズ光を受光している部分を斜線で示しているが、受光部１０５ｃのサイズが大きくなるに従ってこの斜線のエリアは大きくなってしまう。
【００２７】
さて、図４に、この前記受光部１０５のサイズと信号強度との関係を示す。まず、前記受光部１０５のサイズが図３（ａ）の場合は、図中Ｗｍｉｎ（収縮時内径）以下の場合である。この場合、ＰＤのサイズが大きくなるに従って、受信する信号の強度が全体的に増えていくので、ＡＣ成分、ＤＣ成分それぞれ一定の増分で増えていく。しかしながら、動脈１０２ａは脈動によって収縮時動脈１０２ａ−ｓ、拡張時動脈１０２ａ−ｗと変化するが、受光部１０５ａのサイズが収縮時内動脈内径Ｗｍｉｎよりも小さいため、受光部１０５ａにおける脈動による受光量の変動は、光の経路長（図２でいうＬｍｉｎ、Ｌｍａｘ）の変動のみにより発生することになる。
【００２８】
次に、前記受光部１０５のサイズが図３（ｂ）の場合は、ＡＣ成分において、前述のＬｍｉｎ、Ｌｍａｘによる経路長変化による光量変化と、血管の幅Ｗｍｉｎ、Ｗｍａｘによる光量変化の双方による変動を検知可能であるため、前記受光部１０５のサイズが大きくなるに従って、変動幅であるＡＣ成分は（ａ）の場合よりも急な傾きとなりながら増加する。一方、ＤＣ成分は、動脈１０２ｂの収縮時においては、動脈１０２ｂを通過しない成分も受光してしまうので、ＤＣ成分の増率は（ａ）の場合よりも増加する。
【００２９】
最後に、前記受光部１０５のサイズが図３（ｃ）の場合は、ＤＣ成分は受光部１０５ｃのサイズが大きくなるに従ってノイズ光が大きくなるため増加する一方、ＡＣ成分については、受光部１０５ｃが拡張時動脈１０２ｃ−ｗより大きくなっても、動脈１０２ｃを通過して受光するエリア１０７ｃのサイズは拡張時動脈１０２ｃ−ｗよりは大きくならないため、ＡＣ成分の値は一定となる。
【００３０】
以上のように、前記受光部１０５のサイズが小さすぎると脈動による変動が検知できなくなり、逆に前記受光部１０５のサイズが大きすぎると測定対象である前記動脈１０２を通過しない光がノイズ光としてＤＣ成分の増加させることになり、前述の算出式より量子化誤差などで測定精度が悪くなることが理解される。また、前記受光部１０５のサイズが大きすぎると蛍光灯などの周波数成分を含んだ外乱光が正確な測定を阻害することにもなる。さらに、前記受光部１０５のサイズの増加はダイオードの接合容量の増加をもたらし、周波数応答が悪くなり、ＬＥＤのパルス駆動幅を増加させなければいけなくなり、これは消費電力の増大に繋がる。
【００３１】
従って、前記受光部１０５のサイズを、ＡＣ成分において脈動による信号の変動がもっともよく検知でき、かつ前記動脈１０２を通過しないＤＣ成分や、外乱光ノイズ成分、接合容量を最小に抑えるようにできる血管サイズに余裕分を加えたサイズとすることで、精度の高い測定値を得ることができる。このように、本実施の形態における前記受光部１０５の動脈の太さ方向の大きさは、このＷｍａｘに個人差や位置ずれを許容するよう、さらに余裕分を加えたサイズとすることで、受光部にて検出されるＤＣ成分を低く抑えて精度の高い測定値を得ることができる。好ましくは、個人差を含めた血管のサイズが１ｍｍであり、体動による位置ずれの範囲も１ｍｍであるため、Ｗｍａｘの１から２倍程度、すなわち１ｍｍから２ｍｍ程度がよい。ここではＷｍａｘの１３０％のサイズ、１.３ｍｍとする。
【００３２】
また、本実施の形態では、図1に示したように、縦方向（Ｗｍｉｎ、Ｗｍａｘ）の方向に前記受光部１０５が設置されていたが、横方向（Ｌｍｉｎ、Ｌｍａｘ）の方向に設置されていた場合であれば、同様に、前記受光部１０５のサイズを拡張時内径Ｌｍａｘにすることで、ＡＣ成分最大でＤＣ成分最小の精度の高い測定値を得ることができる。なお、加圧しない通常の血管の径をＷｍａｘの近似値として用いても良い。
（第２の実施の形態）
第１の実施の形態では、測定対象である前記動脈１０２と前記受光部の距離（図１中の距離ｄ）が小さいため、前記受光部１０５のサイズ１０５をＷｍａｘに個人差や位置ずれを許容するようさらに余裕分を加えた１.３ｍｍに設定することで、精度の良い測定値が得られることを説明した。しかし、人体装着センサ１００は、日常生活において装着することを想定すると、さまざまな体動による装着ずれが生じる可能性があり、前記受光部１０５自体が測定対象の前記動脈１０２からより大きくずれてしまう可能性がある。本実施の形態では、第１の実施の形態で示した最適な測定値が得られるサイズである前記受光部１０５を、２次元的に分布した受光領域が測定対象の血管付近を含むように複数配置することで、装着のずれが発生した場合でも正しく受光できた前記受光部１０５を選択的に利用することで、より精度の高い測定値を得ることができる構成について説明する。
【００３３】
図５は、９つの前記受光部１０５を群受光部として配置した場合の配置図である。受光部１０５−１から１０５−９は、それぞれ受光領域を血管の走行方向に対して平行方向と垂直方向の格子状に配置しているが、特に、格子を測定対象の血管の走行方向についてのみ、少しずつずらして配置する。より具体的には、血流の方向に対しておおよそ垂直方向に３つずつ横並びに前記受光部１０５を配置し、血流方向に対しておおよそ平行方向に対しては、それぞれ上方の前記受光部１０５よりもそれぞれ前記受光部１０５の幅が３分の１ずつずれた位置に配置している。なお、前記受光部１０５の血管の太さ方向の大きさは、個人差や位置ずれを考慮して前述のＷｍａｘの１５０％程度のサイズ、すなわち１.５ｍｍ程度が望ましい。このように、サイズがほぼ血管の拡張時の径とより多少大きめのサイズとなっており、かつ、９つの受光部１０５−１から１０５−９がそれぞれ互いに少しずつ（横方向の３３％ずつ）ずれて配置しているので、前記動脈１０２が図の上下方向に直線的に走行しているとすると、良好に受光できる領域がある受光部１０５−ｎから移動しても、他のいずれかの受光部１０５にて良好に受光することができるので、該良好に受光することができる受光部１０５を選択することで、前記動脈１０２を通過した光の多い検出値、すなわちＡＣ成分が最大でＤＣ成分（ノイズ）が少ない測定値で酸素飽和度等の測定が行え、精度の高い測定を実現できる。
【００３４】
図６に、本実施の形態における人体装着センサ１００の機能構成図を示す。図のように、人体装着センサ１００は、大きく検出部１０３と測定処理部１０８により構成される。前記検出部１０３は、前記発光部１０４と、複数の前記受光部１０５（図５の場合ではｎ＝９）からなる群受光部と、前記受光部１０５に接続され測定に使用する受光部を決定する受光部決定部１０６と、前記受光部決定部に接続されたメモリ部１０７により構成される。次に、前記測定処理部１０８は、前記受光部決定部に接続されている。なお、前記メモリ部１０７は、前記受光部決定部１０６において受光部を決める際にそれぞれの受光部１０５による測定値を保存しておくメモリであり、前記受光部決定部１０６は最適な前記受光部１０５を決定し、前記測定処理部１０８に該決定した受光部１０５による測定値の通知を行う。また、前記測定処理部１０８は、酸素飽和度等の算出など、前記受光部１０５により得られた信号により生体信号の測定処理を行う。
【００３５】
図７は、受光部決定部１０６の処理の流れを示すフロー図である。まず、複数ある受光部のうち、未測定の受光部１０５を一つ選択し（Ｓ８０１）、該受光部１０５を機能させて測定を行う（Ｓ８０２）。測定値から、ＡＣ成分とＤＣ成分を抽出し（Ｓ８０３）、前記メモリ１０７に格納する（Ｓ８０４）し、Ｓ８０５において、複数の受光部１０５すべてにおいてＡＣ−ＤＣ比を測定し終えたら（Ｓ８０５のＹＥＳ）、Ｓ８０４で前記メモリ部１０７格納されたすべてのＡＣ−ＤＣ比を比較して（Ｓ８０５）、最良な値の受光部を選択する（Ｓ８０６）。
【００３６】
さて、図８にメモリ１０７に格納された、複数の前記受光部１０５のそれぞれから測定されたＡＣ成分とＤＣ成分のデータ例を示す。右端のＡＣ−ＤＣ比の列には、それぞれの受光部により得られたＡＣ成分をＤＣ成分で除算した値である。ＡＣ成分が大きく、ＤＣ成分が小さいほど酸素飽和度の測定には適しているため、前記受光部決定部１０６は、右端の列のＡＣ−ＤＣ比の値が最も大きくなる受光部を選択すればよい。以降、該選択した受光部１０５（例えば図６における受光部―１）にて受光した測定値を前記測定処理部１０８に通知し、それ以外の受光部（受光部―２から受光部―ｎ）は受光機能を停止しておき、測定値として採用しない。
【００３７】
なお、前記受光部決定部１０６において最良の受光部１０５を決定するタイミングは、前記測定処理部１０８が測定を行う直前が好ましい。
【００３８】
さらに、前述のＳ８０１においては、複数ある受光部のうち、１つずつ順番に受光部１０５を機能させて測定を行ったが、もちろん複数ある受光部からの測定を同時に行っても良い。
【００３９】
また、図５に示した群受光部は、血管の走行方向にのみずれつつ、格子状に規則正しく配置したが、それぞれの受光部１０５が重ならないようにランダムに平面的に配置しても、どれかの受光部において適切に受光される可能性が高くなり、測定精度を向上させる効果が期待できる。
【００４０】
また、前記受光部決定部１０６は、右端の列のＡＣ−ＤＣ比の値が最も大きくなる受光部を選択したが、単にＡＣの値が最も大きくなる受光部１０５を選択してもよい。
【００４１】
以上のように、複数のそれぞれ検出領域をずらして配置された群受光部の受光部１０５の中から最良のものを選択するので、装着中にずれや個人による前記動脈１０２の位置の違いに応じても、最良の測定が可能となる。
（第３の実施の形態）
第２の実施の形態では、前記受光部１０５を異なる受光領域となるように少しずつずらしながら複数配置することで、装着のずれが発生した場合でも正しく受光できた前記受光部１０５を選択的に利用することで、より精度の高い測定値を得ることができる構成について説明した。
【００４２】
しかしながら、第２の実施の形態では測定対象となる血管が直線的に走行していることを前提としており、血管が蛇行していた場合には有効に動作しない。本実施の形態に係る生体信号測定装置１００は、血管が蛇行していた場合において、ずれが発生した場合でも正確な生体信号の測定できる可能性を向上する人体装着センサ１００の構成について説明する。
【００４３】
本実施の形態に係る人体装着センサ１００の前記受光部１０５の配置図を図９に示す。
【００４４】
図のように、本実施の形態に係る人体装着センサ１００においては、複数の前記受光部１０５を格子状に密集するように配置した群受光部を、血管の走行方向に距離を置いて離れた場所の２箇所に設けている。なお、発光部１０４は図示していないが、２つの群受光部に対してそれぞれ一つずつ２つ備えられている。
【００４５】
図１０に、本実施の形態における人体装着センサ１００の機能構成図を示す。図のように、人体装着センサ１００は、大きく検出部１０３と測定処理部１０８により構成される。前記検出部１０３は、複数の前記受光部１０５（図５の場合ではｎ＝９）からなる群受光部が２つと、それぞれの群受光部用の２つの前記発光部１０４Ａ、１０４Ｂと、２つの群受光部それぞれの前記受光部１０５に接続され測定に使用する受光部を決定する受光部決定部１０６Ａ、１０６Ｂと、前記それぞれの受光部決定部に接続されたメモリ部１０７Ａ、１０７Ｂ、さらに、前記それぞれの群受光部に接続された受光部決定部１０６Ａ、１０６Ｂのいずれの出力を測定に利用するかを決定する群受光部決定部１０９により構成される。
【００４６】
本実施の形態にかかる人体装着センサ１００の２つの前記受光部決定部１０６Ａ、１０６Ｂは、図７において説明した動作フローのＳ８０６までを行った後、それぞれのＡＣ−ＤＣ比の値が最も大きくなる受光部のＡＣ−ＤＣ比を、前記群受光部決定部１０９に通知する。前記群受光部決定部１０９は、通知されたＡＣ−ＤＣ比の良好な方、すなわち、大きい値の方の前記受光部決定部からの出力を利用することを決定し、測定処理において、前記測定処理部１０８に当該前記受光部決定部からの出力を中継する。
【００４７】
なお、図９に示したそれぞれの群受光部は、血管の走行方向にのみずれつつ、格子状に規則正しく配置したが、それぞれの群受光部領域内で、それぞれの受光部１０５が重ならないようにランダムに平面的に配置しても、どれかの受光部において適切に受光される可能性が高くなり、測定精度を向上させる効果が期待できる。
【００４８】
また、最良の受光部１０５を選出するにあたり、それぞれの群受光部により図７のフローに従い最良の受光部１０５を２つ決定しさらにそれらの比較を行う手順としたが、図７のフローにおけるＳ８０１からＳ８０５の処理において、両方の群受光部すべてに含まれる受光部１０５について測定、比較するようにしても良いことは言うまでもない。
【００４９】
以上のように、血管の略走行方向に離れて群受光部が２箇所にあるため、動脈がまっすぐでなく蛇行している場合であっても、複数の受光部うちのいずれかの受光部１０５が動脈１０２の位置に合う可能性が高くなる。さらに、本実施の形態で示した群受光部の数は
２つであったが、この数に限らず、より多い数であってもよい。
（第４の実施の形態）
上述の実施の形態では、前記受光部１０５の受光素子そのものの測定対象となる血管の太さ方向へのサイズを、血管の拡張時のＷｍａｘの１から２倍程度、すなわち、１ｍｍから２ｍｍ程度とすることで、受光部にて検出されるＤＣ成分を低く抑えて精度の高い測定を実現し、さらに複数の前記受光部１０５を備えることで、日常生活によるずれによる測定精度の悪化を回避した。
【００５０】
本実施の形態では、日常生活によるずれによる測定精度の悪化を、ＤＣ成分を低く抑えて精度の高い測定を実現し、さらに複数の前記受光部１０５を備えることで、回避する別の構成について、図を用いて説明する。
【００５１】
本実施の形態に係る人体装着センサ１００の前記受光部１０５の配置図を図１１に示す。
【００５２】
図のように、本実施の形態に係る人体装着センサ１００においては、測定の対象となる前記動脈１０２の走行方向に細長い複数（Ｎ個）の前記受光部１０５を血管の走行方向に対して垂直方向に一列に配置した群受光部を設けている。なお、前記受光部１０５の血管の太さ方向のサイズは、血管の太さ方向の径に比較して十分短くなっている。本実施の形態における前記受光部１０５の血管の太さ方向のサイズは、血管の太さ方向の径の２０分の１程度、すなわち、０.０５ｍｍ程度である。さらに、前記受光部１０５の数は１００（Ｎ＝１００）としている。すなわち、前記複数の受光部１０５からなる群受光部全体での血管の太さ方向のサイズは５ｍｍ程度となり、より大きな位置ずれや血管の太さ等の個人差にも対応できるようになる。なお、前記受光部１０５の血管の走行方向のサイズは１ｍｍとする。
【００５３】
本実施の形態における人体装着センサ１００の機能構成図は、第２の実施の形態で示した図１０と同様であり、大きく検出部１０３と測定処理部１０８により構成される。前記検出部１０３は、前記発光部１０４と、複数の前記受光部１０５からなる群受光部と、群受光部の前記受光部１０５に接続され測定に使用する受光部を決定する受光部決定部１０６と、前記受光部決定部に接続されたメモリ部１０７により構成される。
【００５４】
本実施の形態にかかる人体装着センサ１００の前記受光部決定部１０６は、第２の実施の形態の図７のＳ８０５までの処理を行い、図８と同様のテーブルを、前記メモリ部１０７に作成する。なお、本テーブルでは、前記複数の受光部１０５が物理的に並んでいる順に、１番からサフィックスが振られている。次に、式１により定義されるαの値が最大となる整数ｎとｍの組み合わせを検索する。この手法については、総当りなどの手法が公知であるのでここでその詳細な説明は繰り返さない。なお、Ｎ≧ｍ＞ｎ＞０であるものとする。
【００５５】
【数１】
2006325766.tif 000003
【００５６】
前記受光部決定部１０６は、以上の処理により得られた式１のαが最大となるｎとｍの値に基づき、それぞれのｎ番目からｍ番目までのｍ−ｎ＋１個の前記受光部１０５のみを動作させ、これらのac値とdc値を合計した値を、前記測定処理部１０８に通知するように動作する。
【００５７】
あるいは、スイッチ回路により前記複数の受光部のうち、良好に測定対象からの信号を検出できる一部を有効にして測定するようにしても良い。
【００５８】
なお、上述した複数の受光部から一部の受光部を選択する方法は一例であり、この他、脈動による受光量の変化率が高いエリアを中心に血管拡張時の平均的サイズ分を切り出す、あるいは、それぞれのＡＣ／ＤＣ値が所定値以上となる受光部を選択する、ＡＣ値のみが所定値以上となる受光部を選択する、などの手法を用いても良い。
【００５９】
以上のように、本実施の形態にかかる人体装着センサ１００は、血管１０２の走行方向に対して垂直方向に多くの前記受光部１０５を群として一列に並べ、受光部１０５の中からその合計によるＡＣ−ＤＣ比が最良となる部分集合を選択するので、装着中にずれや個人による前記動脈１０２の位置の違いがあっても、最良の測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る人体装着センサ及び装着手指の断面図である。
【図２】測定対象となる動脈の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る人体装着センサの受光部及び動脈の関係をモデル的に示した図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る人体装着センサの受光部のサイズと信号強度との関係を示したグラフである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る人体装着センサ及び装着手指の透過図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る人体装着センサのブロック図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る人体装着センサの受光部決定部の処理の流れを示したフロー図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る人体装着センサのメモリに格納されるテーブルを示した図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る人体装着センサ及び装着手指の透過図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る人体装着センサのブロック図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る人体装着センサ及び装着手指の透過図である。
【図１２】ＡＣ成分とＤＣ成分を説明する図である。
【符号の説明】
【００６１】
１００          人体装着センサ
１０１          手指
１０２          動脈
１０２ａ−ｗ、１０２ｂ−ｗ、１０２ｃ−ｗ      拡張時動脈
１０２ａ−ｓ、１０２ｂ−ｓ、１０２ｃ−ｓ      収縮時動脈
１０３          骨
１０４          発光部
１０５          受光部
１０６          受光部決定部
１０７          メモリ
１０８          測定処理部
１０９          群受光部決定部
【図１】
2006325766.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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