(57)【要約】【課題】非侵襲的手法による測定において、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる測定装置を得る。【解決手段】測定装置を、画像取得手段１と、測定手段２と、検出手段３と、表示手段４と、測定結果処理手段５を備える構成とする。画像取得手段１は、生体の画像を取得する。測定手段２は、生体の内部の光学特性を測定する。検出手段３は、画像取得手段１が取得した生体の画像を基に、血管の位置を検出する。表示手段４は、検出手段３が検出した血管の位置を表示する。測定結果処理手段５は、測定手段２が測定を行った領域のうち検出手段３が検出した血管の位置以外の領域における光学特性を基に測定結果を算出する。【選択図】      図１
2018075068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の画像を取得する画像取得手段と、
前記生体の内部の光学特性を測定する測定手段と、
前記画像取得手段が取得した前記生体の画像を基に、血管の位置を検出する検出手段と、
前記検出手段が検出した前記血管の位置を表示する表示手段と、
前記測定手段が測定を行った領域のうち前記検出手段が検出した前記血管の位置以外の領域における前記光学特性を基に測定結果を算出する測定結果処理手段と、
を備えることを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記検出手段が検出した前記血管の位置のデータを保存する保存手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記保存手段に保存されている前記血管の位置と、前記画像取得手段が新たに取得した前記生体の画像を基に前記検出手段が検出した前記血管の位置とを表示することを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記保存手段は、前記血管の位置のデータを測定対象者ごとに保存し、
前記表示手段は、前記保存手段に保存されている前記血管の位置のデータのうち前記画像取得手段が新たに取得した前記生体の画像と測定対象者と一致する前記血管の位置のデータを基に表示を行うことを特徴とする請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記保存手段に保存されている前記血管の位置のデータを取得した際に前記光学特性が測定された領域と同一の領域において前記光学特性の測定を行うことを特徴とする請求項２または３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記画像取得手段と前記測定手段とを一体のモジュールとして位置を移動させる駆動手段と、
前記画像取得手段が前記生体の画像を取得する位置と、前記測定手段が前記光学特性を測定する位置の差を補正する補正手段と、
前記補正手段による補正結果に基づいて、前記測定手段が前記光学特性を測定する位置を設定し、前記駆動手段を制御する制御手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の測定装置。
【請求項６】
生体の画像を取得し、
取得した前記生体の画像を基に、血管の位置を検出し、
検出した前記血管の位置を表示し
前記生体の内部の光学特性を測定し、
前記光学特性の測定を行った領域のうち、検出した前記血管の位置以外の領域における前記光学特性を基に測定結果を算出することを特徴とする測定方法。
【請求項７】
検出した前記血管の位置のデータを保存し、
保存されている前記血管の位置と、新たに取得した前記生体の画像を基に検出した前記血管の位置とを表示することを特徴とする請求項６に記載の測定方法。
【請求項８】
前記血管の位置のデータを測定対象者ごとに保存し、
保存されている前記血管の位置のデータのうち、新たに取得した前記生体の画像と測定対象者と一致する前記血管の位置の表示を行うことを特徴とする請求項７に記載の測定方法。
【請求項９】
保存されている前記血管の位置のデータを取得した際に前記光学特性が測定された領域と同一の領域において前記光学特性の測定を行うことを特徴とする請求項７または８に記載の測定方法。
【請求項１０】
生体の画像を取得するユニットと前記生体の内部の前記光学特性を測定するユニットとを一体のモジュールとして位置を移動させ、
前記生体の画像を取得する位置と、前記光学特性を測定する位置の差を補正し、
補正結果に基づいて、前記光学特性を測定する位置を設定し、前記モジュールの移動を制御することを特徴とする請求項６から９いずれかに記載の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体の測定技術に関するものであり、特に、非侵襲的に生体を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘルスケア分野の技術発展に伴い、採血などの侵襲的手法を用いて血糖値などの生体情報を取得する方法に加えて、採血など体を傷つける操作を行わない非侵襲的手法によって生体情報を推定する技術の開発が進められている。非侵襲的手法による血糖値などの生体情報を推定する手法は、様々なものが提案されている。非侵襲的手法としては、例えば、近赤外光による光学測定の手法が用いられる。近赤外光を用いた非侵襲的に生体情報を推定する方法では、例えば、生体組織に近赤外光を照射し、生体組織内を拡散反射した光を測定して得られる信号を解析することで生体情報の推定が行われる。
【０００３】
測定対象者が日常的に測定を行う場合に、自ら機器を操作して測定を実施することも多く、測定装置の操作や測定の動作は容易に行えることが望ましい。また、ヘルスケア分野では非侵襲的手法で生体を測定する場合においても、測定結果の精度と測定の安定性が要求される。しかし、手のひらなどの生体組織に近赤外光を照射する方法では、血管の脈動によって測定データの変動が生じる恐れがある。そのため、近赤外光の照射による測定は、血管周辺を避けて行うことが必要となる。また、測定ごとに測定位置がずれると吸光度等の測定値が変化し再現性が低下する恐れがあるため、測定は、毎回、同じ領域で行われることが望ましい。しかし、測定対象の装置の利用者が参照情報無しに毎回同じ位置での測定を行うことは困難である。そのため、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を得られることが望ましく、関連する技術の開発が行われる。そのような、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を得るための技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１は、光学測定によって生体を非侵襲的に計測する計測装置に関するものである。特許文献１の計測装置は、波長の異なる２つの半導体レーザによる光源と、ハロゲンランプによる光源と、受光部と、撮像部を備えている。特許文献１の計測装置は、半導体レーザによる光源と、受光部によって非侵襲的に指の測定を行っている。また、特許文献１の計測装置は、測定を行う際に、ハロゲンランプによる光源と撮像部によって、測定対象である指の指紋等の画像を取得している。特許文献１の計測装置は、２回目以降の測定の際に、以前に得られた画像と、新たに得られた画像の指紋等を比較することで、位置の補正を行っている。特許文献１は、そのような方法で測定位置を調整することで、測定部位の位置決めを高精度に行い、高精度の測定を行うことができるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１２８１７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の技術では、手の表面の指紋等の画像を基に位置合わせを行い、半導体レーザによる光源を用いて透過や拡散光の測定を行うことで、生体の計測結果を取得している。そのため、特許文献１の技術では、血管周辺において測定が行われ際に、血管による光の吸収等が、測定結果に大きな影響を与え得る。血管によって測定結果が影響を受けると、測定結果の精度の低下や、測定ごとに測定結果のばらつきの増大が生じて安定した結果を得られない恐れがある。よって、特許文献１の技術は、非侵襲的手法による測定において、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得するため技術としては十分ではない。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するため、非侵襲的手法による測定において、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる測定装置を得ること目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明の測定装置は、画像取得手段と、測定手段と、検出手段と、表示手段と、測定結果処理手段を備えている。画像取得手段は、生体の画像を取得する。測定手段は、生体の内部の光学特性を測定する。検出手段は、画像取得手段が取得した生体の画像を基に、血管の位置を検出する。表示手段は、検出手段が検出した血管の位置を表示する。測定結果処理手段は、測定手段が測定を行った領域のうち検出手段が検出した血管の位置以外の領域における光学特性を基に測定結果を算出する。
【０００９】
本発明の測定方法は、生体の画像を取得し、取得した生体の画像を基に、血管の位置を検出し、検出した血管の位置を表示する。本発明の測定方法は、生体の内部の光学特性を測定し、光学特性の測定を行った領域のうち、検出した血管の位置以外の領域における光学特性を基に測定結果を算出する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の制御部の構成を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態における動作フローを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における測定の例を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における測定位置の例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態の制御部の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態における動作フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の測定装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の測定装置は、画像取得手段１と、測定手段２と、検出手段３と、表示手段４と、測定結果処理手段５を備えている。画像取得手段１は、生体の画像を取得する。測定手段２は、生体の内部の光学特性を測定する。検出手段３は、画像取得手段１が取得した生体の画像を基に、血管の位置を検出する。表示手段４は、検出手段３が検出した血管の位置を表示する。測定結果処理手段５は、測定手段２が測定を行った領域のうち検出手段３が検出した血管の位置以外の領域における光学特性を基に測定結果を算出する。
【００１３】
本実施形態の測定装置では、画像取得手段１で取得した生体の画像を基に検出手段３が検出した血管の位置を表示手段４において表示することで、測定位置を参照することが可能になる。また、本実施形態の測定装置では、測定結果処理手段５において測定手段２が測定した生体の内部の光学特性のデータを基に測定結果を算出する際に、検出手段３が検出した血管の位置以外の領域おいて測定結果の算出を行っている。そのため、本実施形態の測定装置では、血管の影響を受けていない測定結果を得ることができるので、測定の精度や安定性が向上する。以上より、本実施形態の測定装置は、非侵襲的手法による測定において、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる。
【００１４】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２および図３は、本実施形態の測定装置の構成の概要を示したものである。図２は、本実施形態の測定装置の平面図を示している。また、図３は、本実施形態の測定装置の断面図を示している。本実施形態の測定装置は、測定モジュール１０と、操作部２０と、ガラス３１と、蓋３２を備えている。本実施形態の測定装置は、手のひらを光学測定による非侵襲的な手法によって測定し、生体情報を取得する装置である。
【００１５】
測定モジュール１０の構成について説明する。測定モジュール１０は、光源１１と、受光部１２と、密着センサ１３と、モータ１４と、制御部１５と、位置検出センサ１６と、フィルタ１７を備えている。
【００１６】
光源１１は、測定用の光源としての近赤外光を出力する。本実施形態の光源１１には、近赤外の波長領域の光を出力するＬＥＤ（Light Emitting Diode）によって構成されている。ＬＥＤが出力する光の波長は、例えば、グルコースによる吸収を水と区別して検出できる波長に設定される。ＬＥＤが出力する光の波長は、例えば、１６００ナノメートル付近に設定される。また、ＬＥＤの出力光の強度は、手の内部の透過する強度に設定されている。
【００１７】
受光部１２は、光源１１から出力された光を検出する。本実施形態の受光部１２は、フォトダイオードによって構成されている。受光部１２には、光源１１から出力された光が、測定対象物およびフィルタ１７を介して入力される。また、本実施形態の光源１１および受光部１２は、第１の実施形態の測定手段２に相当する。
【００１８】
密着センサ１３は、測定対象物である手の位置を検出する。本実施形態の密着センサ１３は、密着イメージセンサ（ＣＩＳ：Contact Image Sensor）を用いて構成されている。密着イメージセンサは、例えば、ＲＧＢそれぞれに対応するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサと光源等によって構成されている。密着センサ１３の光源が出力する光の波長は、血液によって光の吸収が生じる帯域を含むように設定される。本実施形態の測定装置は、血液によって光の吸収が生じた領域を血管の位置として判断する。すなわち、本実施形態の測定装置は、近赤外光による測定に影響を与えないような毛細血管について、血管として判別しない。本実施形態の密着センサ１３は、第１の実施形態の画像取得手段１に相当する。
【００１９】
モータ１４は、測定モジュール１０の位置を移動する駆動部である。モータ１４は、制御部１５のモジュール駆動部２１１の制御に基づいて動作する。測定モジュール１０は、モータ１４の動作によって光源１１、受光部１２および密着センサ１３の位置を変えることで、測定位置を変化させる。
【００２０】
制御部１５の構成について説明する。図４は、本実施形態の制御部１５の構成を示したものである。制御部１５は、測定制御部２０１と、通信部２０２と、ユーザインタフェース部２０３と、測定結果処理部２０４と、アナログデジタル変換部２０５と、増幅部２０６と、発光制御部２０７を備えている。また、制御部１５は、画像処理部２０８と、メモリ制御部２０９と、画像入力部２１０と、モジュール駆動部２１１をさらに備えている。また、制御部１５は、記憶部２２０をさらに備えている。
【００２１】
測定制御部２０１は、測定装置における測定動作全般を制御する機能を有する。測定制御部２０１は、制御部１５の各部位とバスを介して接続されている。測定制御部２０１は、ユーザインタフェース部２０３を介して、操作部２０からスタートキー２３やプリスキャンキー２４が押されたことを示す情報を受け取る。測定制御部２０１は、スタートキー２３やプリスキャンキー２４が押されたこと検知すると、発光制御部２０７、画像入力部２１０およびモジュール駆動部２１１を介して手のひらの測定に関する動作を制御する。
【００２２】
通信部２０２は、スマートデバイス等の端末装置と通信を行う機能を有する。通信部２０２は、端末装置と通信を行い、端末装置に測定結果のデータ等を送信する。測定結果のデータは、例えば、測定値、測定対象者の情報および測定日時の情報によって構成されている。通信部２０２は、例えば、短距離無線通信方式や無線ＬＡＮ（Local Area Network）方式によって端末装置と無線通信を行う。通信部２０２は、端末装置と有線回線を介して通信を行ってもよい。
【００２３】
ユーザインタフェース部２０３は、操作部２０の各部位を制御して、利用者に情報を伝達する機能と、利用者による情報の入力を受け付ける機能を有する。ユーザインタフェース部２０３は、測定完了時に点灯部２２のＬＥＤを点灯させて、利用者に測定が完了したことを通知する。また、ユーザインタフェース部２０３は、スタートキー２３およびプリスキャンキー２４の状態を監視し、キーが押されたことを検知したときに、キーが押されたことを示す情報を測定制御部２０１に送る。
【００２４】
また、ユーザインタフェース部２０３は、表示部２１の表示装置に、以前、測定した際の手の血管の位置を示す画像と、プリスキャンで取得した血管の位置の画像を重ねて表示する。ユーザインタフェース部２０３は、複数の画像を表示部２１の表示装置に表示する際に、例えば、画像ごとに色分けを行うことで利用者の視認性を向上させる。
【００２５】
測定結果処理部２０４は、測定結果の処理を行い、測定結果をあらかじめ設定された形式のデータとして出力する。本実施形態の測定結果処理部２０４は、測定領域のうち、血管が検出されていない領域の吸光度の平均値を算出し、測定結果のデータとして出力する。測定結果のデータは、通信部２０２を介して端末装置等に送られる。測定結果のデータは、操作部２０の表示部２１に表示されるようにしてもよい。また、本実施形態の測定結果処理部２０４は、第１の実施形態の測定結果処理手段５に相当する。
【００２６】
アナログデジタル変換部２０５は、入力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して測定結果処理部２０４に出力する。アナログデジタル変換部２０５は、例えば、入力されるアナログ信号を１６ビットのデジタル信号に変換して、測定結果処理部２０４に出力する。
【００２７】
増幅部２０６は、受光部１２のフォトダイオードから入力される信号を増幅して、アナログデジタル変換部２０５に出力する増幅器である。
【００２８】
発光制御部２０７は、手の測定を行う際に光源１１の発光を制御する。発光制御部２０７は、測定制御部２０１の制御に基づいて測定用の光源のＬＥＤの発光および消灯を制御し、測定用の近赤外光の出力を制御する。
【００２９】
画像処理部２０８は、画像入力部２１０から送られてくる手のひらの画像データから画像処理により血管位置を推定する。画像処理部２０８は、手のひらの画像データに２値化処理を施し、黒と判定した箇所を血管と判断する。血管は、光源１１から出力された光を吸収するため、黒と判定した箇所を血管として判断する。また、画像処理部２０８は、所定の基準の太さ以上の血管について血管と判断する。所定の基準は、血管の脈動によって近赤外光による測定に影響を与えない太さを判断する基準として設定されている。
【００３０】
画像処理部２０８は、血管位置の画像データを、メモリ制御部２０９を介して、記憶部２２０に保存する。本実施形態の画像処理部２０８は、第１の実施形態の検出手段３に相当する。
【００３１】
メモリ制御部２０９は、測定データおよび血管の位置の検出が行われた手の画像データの記憶部２２０への書き込みと、記憶部２２０に保存されている手の画像データの読み出しを制御する。
【００３２】
画像入力部２１０は、密着センサ１３の制御を行って、手のひらの画像データを取得する。画像入力部２１０は、密着センサ１３から送られてくる画像データを画像処理部２０８に送る画像入力部２１０は、手のひらの画像データの取得を行う際に、黒レベルや白レベルの補正およびダイナミックレンジの調整を行う。
【００３３】
モジュール駆動部２１１は、モータ１４を制御して測定モジュール１０の位置を移動させる機能を有する。モジュール駆動部２１１は、手のひらの画像データと赤外データ、すなわち、近赤外光による測定データを取得する位置の設定に基づいて測定モジュール１０の位置を動かす。モジュール駆動部２１１は、測定モジュール１０の位置を動かす際に、位置検出センサ１６から基準位置のデータを取得する。
【００３４】
記憶部２２０は、手の画像データおよび測定データを保存する。記憶部２２０は、例えば、不揮発性の半導体メモリ素子によって構成されている。記憶部２２０は、他の不揮発性の半導体メモリ素子以外の記憶素子を用いたものであってもよい。また、記憶部２２０は、制御部１５の外部に形成されていてもよい。
【００３５】
位置検出センサ１６は、測定モジュールの基準位置を検出する。位置検出センサ１６は、検出した測定モジュール１０の基準位置のデータを制御部１５のモジュール駆動部２１１に送る。位置検出センサ１６には、例えば、測定モジュール１０の端部を検出するフォトセンサが用いられる。
【００３６】
フィルタ１７は、測定に用いる近赤外光など所定の波長帯域の光を透過させ、所定の波長帯域以外の光をカットするバンドパスフィルタである。
【００３７】
操作部２０の構成について説明する。操作部２０は、表示部２１と、点灯部２２と、スタートキー２３と、プリスキャンキー２４を備えている。
【００３８】
表示部２１は、手のひらの血管の位置等の情報を表示する。表示部２１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等の表示装置によって構成されている。表示部２１は、第１の実施形態の表示手段４に相当する。
【００３９】
点灯部２２は、点灯によって測定が完了したことを示す機能を有する。点灯部２２は、ＬＥＤによって構成されている。
【００４０】
スタートキー２３は、測定のスタートの指示を入力するキーである。スタートキー２３は、キーが押されたときに、キーが押されたことを示す情報をユーザインタフェース部２０３に送る。
【００４１】
プリスキャンキー２４は、キャリブレーションおよび手の測定のスタートの指示を入力するキーである。プリスキャンキー２４は、キーが押されたときに、キーが押されたことを示す情報をユーザインタフェース部２０３に送る。
【００４２】
表示部２１、点灯部２２、スタートキー２３およびプリスキャンキー２４の一部または全ては一体のモジュールとして形成されていてもよい。例えば、点灯部２２の情報が表示部２１と一体であってもよく、タッチパネル式の表示装置を用いることで、スタートキー２３およびプリスキャンキー２４が表示部２１と一体のモジュールとして形成されていてもよい。また、操作部２０の一部または全ては、測定装置から独立した装置として備えられていてもよい。操作部２０が測定装置から独立した構成とする場合には、操作部２０と測定モジュール１０は、有線または無線通信によって信号の送受信を行う。
【００４３】
ガラス３１は、測定時に手を載せるステージである。ガラス３１は、光源１１から出力される光に対して透明である。ガラス３１は、透明なアクリル樹脂等で形成されていてもよい。
【００４４】
蓋３２は、黒レベルおよび白レベルの補正時に上部を覆い外部からの光を遮断する。また、蓋３２の内側、すわなち、測定モジュール１０には白基準が備えられている。白基準は、例えば、光学濃度（Optical Density）が１．５程度の部材が用いられる。
【００４５】
本実施形態の測定装置の動作について説明する。図５は、本実施形態の測定装置の動作フローを示したものである。手のひらの測定が開始されると、始めにプリスキャンの動作が行われる。
【００４６】
利用者が蓋３２を閉じた状態でプリスキャンキー２４を押すと、ユーザインタフェース部２０３は、プリスキャンキー２４が押されたことを検知する（ステップ１０１）。
【００４７】
プリスキャンキー２４が押されたことを検知すると、ユーザインタフェース部２０３は、プリスキャンキー２４が押されたことを示す情報を測定制御部２０１に送る。測定制御部２０１は、プリスキャンキー２４が押されたことを示す情報を受け取ると、画像入力部２１０にプリスキャンの開始を示す情報を送る。
【００４８】
画像入力部２１０は、プリスキャンの開始を示す情報を受け取ると、密着センサ１３を制御して白レベルと黒レベルの補正を開始する（ステップ１０２）。画像入力部２１０は、密着センサ１３の照明光を消した状態で黒レベルの画像を取得する。黒レベルの画像を取得すると、画像入力部２１０は、密着センサ１３の照明光を点灯した状態で白レベルの画像を取得する。
【００４９】
画像入力部２１０は、密着センサ１３の照明光を点灯した状態で密着センサ１３が受光する蓋３２に取り付けられた白基準の測定を行うことで白レベルの補正を行う。画像入力部２１０は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するそれぞれの受光素子ごとに、受光する光の強度がターゲットのレベルになるようにゲイン調整を行う。
【００５０】
ゲイン調整を行う際の調整値は、例えば、次のように算出される。ターゲットレベルが２５５階調のとき、黒レベルの画像を取得した際のＲ、Ｇ、Ｂに対応する各受光素子の取得レベルの値がＸであったとする。また、白レベルの画像を取得した際のＲ、Ｇ、Ｂに対応する各受光素子の取得レベルの値がＹであったとする。このとき、ゲイン調整値Ｇは、Ｇ＝２５５÷（Ｙ−Ｘ）として算出される。
【００５１】
また、Ｒ、Ｇ，Ｂそれぞれの画像データＤは、取得データがＤｍであったとすると、Ｄ＝Ｇ×（Ｄｍ−Ｘ）で算出される。
【００５２】
レベル補正が完了すると、画像入力部２１０は、補正が完了したことを示す情報を測定制御部２０１に送る。測定制御部２０１は、レベル補正が完了したことを示す情報を受け取ると、手のひら画像の取得を開始する（ステップ１０３）。手の画像の取得を開始すると、測定制御部２０１は、発光制御部２０７を制御して点灯部２２のＬＥＤを点灯させ、測定対象の手のセットを利用者に通知する。
【００５３】
利用者は、蓋３２を開けて、手のひらをガラス３１に密着させる。図６は、利用者が手のひらをガラス３１上に密着させている例を示している。利用者が手をガラス３１に密着させると、画像入力部２１０は、手のひらの画像の取得を開始する。手の測定は、例えば、親指の付け根部分の周辺において行われる。図７は、測定開始位置と測定終了位置の例を示したものである。また、図７の斜線部は、近赤外光による赤外データの測定範囲の例を模式的に示したものである。赤外データの測定位置は、図７に示した以外の箇所であってもよい。また、赤外データの測定位置は、複数の箇所であってもよい。
【００５４】
手のひらがガラス３１上に置かれると、モジュール駆動部２１１は、モータ１４を制御し、密着センサ１３が中指の付け根付近から読み取りを開始し、手のひらの付け根部分まで読み取りを行えるように測定モジュール１０を動かす。手のひらの読み取りは、利用者がプリスキャンキー２４を再度、押すことで開始される。手のひらの読み取りの開始は、手のひらがガラス３１上に置かれたことを自動で検知して開始されるようにしてもよい。
【００５５】
モジュール駆動部２１１は、読み取りの動作の開始時に、位置検出センサ１６から読み取り開始の基準位置の情報を取得し、モータ１４を制御して測定モジュール１０の位置を手のひらの画像の取得に対応した位置に動かす。
【００５６】
画像入力部２１０は、密着センサ１３から手のひらの画像データを取得すると、取得した手のひらの画像データを、メモリ制御部２０９を介して記憶部２２０に保存する。
【００５７】
また、手のひらの画像の取得の際に、近赤外光での測定の際の赤外データの測定位置の情報の取得が行われる。赤外データの測定位置の情報は、次のように算出される。モータ１４の動作スピードをＡミリメートル／秒、受光部１２と密着センサ１３の位置の差をＢミリメートル、１ラインの画像取得に要する時間をＣ秒とする。モータ１４の動作スピードは、例えば、装置の設計上の値が用いられる。このとき、赤外線の測定位置と画像の副走査方向のライン数の差Ｄは、Ｄ＝Ｂ÷Ａ÷Ｃで算出される。
【００５８】
このとき、副走査方向の測定間隔をＮとすると、赤外線測定の副走査方向の位置ＩＲＹ（ｉ）は、ＩＲＹ（ｉ）＝ｉ×Ｎ−Ｄで算出される。ｉは、副走査方向の１回の測定範囲を１ブロックとして、測定位置をブロック数で示したものであり、０から（副走査ライン数÷Ｎ−１）の値である。また、主走査方向の測定位置ＩＲＸは、装置の設計に基づく固定値となる。算出された赤外線測定位置の情報は、メモリ制御部２０９を介して記憶部２２０に保存される。
【００５９】
手のひらの画像データの保存等が行われると（ステップ１０４でＹｅｓ）、画像処理部２０８は、手のひらの画像データから血管位置の検出を行い、血管の位置を示す血管検出データを生成する（ステップ１０５）。血管の位置検出は、例えば、２値化処理を行って、２値画像を基に血管の位置の判定することによって行われる。画像処理部２０８は、例えば、２値画像を基に、所定の基準の太さ以上の血管と判断される領域を、血管として判定する。手のひらの画像データの保存が未了の場合は（ステップ１０４でＮｏ）、ステップ１０３の動作が継続される。
【００６０】
手のひらの画像データが記憶部２２０に保存されると、画像処理部２０８は、手のひらの画像データの２値化処理行うことで血管検出データを生成する。手のひらの画像データの２値化処理は、次のように行われる。２値化処理において、主走査方向と副走査方向の有効画素の範囲は、あらかじめ設定されている。主走査方向の有効画素の範囲には、光源１１のＬＥＤの発光位置が必ず含まれる。
【００６１】
画像処理部２０８は、取得された画像データの有効画素範囲内の先頭のラインから、１ラインずつ処理を行う。始めに、画像処理部２０８は、１ライン内でのＲ、Ｇ、Ｂの平均値をそれぞれ算出する。１ライン内での平均値を算出すると、画像処理部２０８は、Ｒ、Ｇ、Ｂの値が平均値よりも３画素以上連続で閾値以上大きいときに「１」、閾値未満を「０」と判断して２値化する。Ｒ、Ｇ、Ｂの値と平均値の差の閾値は、あらかじめ設定されている。画像処理部２０８は、１ブロック内の最初のラインから最終ラインまで２値化処理を繰り返すと、最終ブロックまで同様に２値化処理を繰り返す。
【００６２】
最終ブロックまで同様に２値化処理を終えると、画像処理部２０８は、２値化処理を行った画像データを、メモリ制御部２０９を介して記憶部２２０に血管検出データとして保存する（ステップ１０６）。画像処理部２０８は、２値化処理で「０」、すなわち、黒と判断した箇所を血管の位置として検出する。
【００６３】
画像処理部２０８は、血管の位置を検出すると、血管を検出した位置の画像と、赤外データの測定を行う位置の情報を、表示部２１に表示して利用者に通知する（ステップ１０７）。画像処理部２０８は、例えば、赤外データの測定位置を血管の位置等と色分けして表示することで利用者に通知する。また、過去の測定に基づく血管の位置の画像データが保存されている場合には、画像処理部２０８は、保存されている過去の測定に基づく血管の位置の情報も、表示部２１に表示する。
【００６４】
測定位置を確認すると、利用者は、赤外データの測定を開始するスタートキー２３を押す。ユーザインタフェース部２０３を介してスタートキー２３が押されたことを検知すると（ステップ１０８）、測定制御部２０１は、測定モジュール１０の各部位に赤外データの取得の開始を示す情報を送る。測定位置が大幅にずれていると判断した場合には、利用者は、プリスキャンからの動作をやり直す。利用者がプリスキャンからの動作をやり直す場合には、白レベルと黒レベルの補正の動作は、省略してもよい。
【００６５】
赤外データの取得の開始を示す情報を受けとると、光源１１は、ＬＥＤを発光させることで光源の点灯を行い光の出力を開始する（ステップ１０９）。光源１１から出力される光は、連続的に出力されてもよく、発光と消灯を繰り返すパルス波であってもよい。光源１１から出力された光は手を介して、受光部１２に入光する。受光部１２が受光した光は、アナログデジタル変換部２０５でデジタル信号に変換され、測定結果処理部２０４に送られる。測定結果処理部２０４は、測定データを受け取ると、受け取ったデータを測定位置の情報と関連づけて記憶部２２０にメモリ制御部２０９を介して保存する（ステップ１１０）。
【００６６】
モジュール駆動部２１１は、基準位置を検出し、測定モジュール１０を赤外データの測定を行う範囲内で測定モジュール１０を移動させる。設定されている測定範囲について測定が終わると、測定結果処理部２０４は、血管と判定された位置以外での赤外データの平均値を算出する。測定結果処理部２０４は、赤外データの平均値を算出すると、算出した値を基に吸光度を算出する（ステップ１１１）。
【００６７】
測定結果処理部２０４は、吸光度の算出を完了すると（ステップ１１２でＹｅｓ）、測定が完了したことを示す情報と測定を測定制御部２０１に送る。測定が完了したことを示す情報を受け取ると、測定制御部２０１は、光源１１を制御してＬＥＤの発光を停止させ、光源を消灯する（ステップ１１３）。吸光度の算出が未了の場合は（ステップ１１２でＮｏ）、ステップ１１０および１１１の動作が継続して行われる。
【００６８】
ステップ１１３において光源１１のＬＥＤの発光を停止させると、測定制御部２０１は、通信部２０２を介して端末装置に吸光度のデータを送信し、結果の出力を行う（ステップ１１４）。利用者は、端末装置を介して吸光度のデータを得ることで、測定結果の情報を得ることができる。
【００６９】
本実施形態の測定装置では、密着センサ１３によって取得した手のひらの画像データを基に、画像処理部２０８が血管の位置の検出を行っている。また、本実施形態の測定装置は、測定を行う際に新たに取得した血管の位置の画像と、記憶部２２０に保存されている過去に測定を行なった際の画像データを表示部２１に重ねて表示している。そのため、測定装置の利用者は、表示部２１の表示を参照して容易に測定位置を把握することが可能になるため測定位置の精度を向上することが可能になる。
【００７０】
本実施形態の測定装置では、測定モジュール１０内において光源１１、受光部１２および密着センサ１３は一体のユニットとして構成されているため、互いの位置は、固定されている。また、本実施形態の測定装置では、測定の際に、近赤外光の測定用の受光部１２の位置と密着センサ１３の位置の差を補正して、測定モジュール１０の位置の制御が行われている。そのため、密着センサ１３が取得した画像に基づく血管の位置を参照して、近赤外光による手のひらの測定を行う場合に、血管の位置を検出したときと近赤外光の測定のときの間で位置のずれが生じない。
【００７１】
また、本実施形態の測定装置は、光源１１および受光部１２における測定によって得た光学データを基に透過率の算出を行う際に、血管が検出された位置以外で測定された光学データを用いている。そのため、本実施形態の測定装置では、血管の影響を受けていない透過率のデータを得ることができるので高い制度の測定結果を安定して得ることができる。以上より、本実施形態の測定装置は、測定位置の精度の向上し、血管の影響の抑制した状態で測定結果を得ることができる。その結果、本実施形態の測定装置は、非侵襲的手法による測定において、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる。
【００７２】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図８および図９は、本実施形態の測定装置の構成の概要を示したものである。図８は、本実施形態の測定装置の平面図を示している。また、図９は、本実施形態の測定装置の断面図を示している。
【００７３】
本実施形態の測定装置は、測定モジュール４０と、操作部５０と、ガラス３１と、蓋３２を備えている。本実施形態のガラス３１および蓋３２の構成と機能は、第２の実施形態と同様である。本実施形態の測定装置は、第２の実施形態の測定装置と同様に手のひらを光学測定による非侵襲的な手法によって測定し、生体情報を取得する装置である。第２の実施形態の測定装置は、測定対象者の区別を行わずにデータの取得を行っていたが、本実施形態の測定装置は、取得したデータを利用者、すなわち、測定対象者ごとに保存して利用することを特徴とする。
【００７４】
測定モジュール４０は、光源１１と、受光部１２と、密着センサ１３と、モータ１４と、制御部４１と、位置検出センサ１６と、フィルタ１７を備えている。本実施形態の測定モジュール４０の光源１１、受光部１２、密着センサ１３、モータ１４、位置検出センサ１６およびフィルタ１７の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。
【００７５】
制御部４１の構成について説明する。図１０は、本実施形態の制御部４１の構成を示したものである。制御部４１は、測定制御部３０１と、通信部３０２と、ユーザインタフェース部３０３と、測定結果処理部３０４と、アナログデジタル変換部３０５と、増幅部３０６と、発光制御部３０７を備えている。また、制御部１５は、画像処理部３０８と、メモリ制御部３０９と、画像入力部３１０と、モジュール駆動部３１１をさらに備えている。また、制御部１５は、利用者データ記憶部３２０をさらに備えている。
【００７６】
本実施形態の通信部３０２、測定結果処理部３０４、アナログデジタル変換部３０５、増幅部３０６、発光制御部３０７、画像入力部３１０、画像処理部３０８およびモジュール駆動部３１１の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。
【００７７】
測定制御部３０１は、第２の実施形態の測定制御部２０１と同様の機能を有する。また、測定制御部３０１は、操作部５０の利用者選択キー５５が押されたことを検知すると、選択された利用者の情報を画像処理部３０８に送る。
【００７８】
ユーザインタフェース部３０３は、第２の実施形態のユーザインタフェース部２０３と同様の機能を有する。また、ユーザインタフェース部３０３は、操作部５０の利用者選択キー５５から選択された利用者に情報の入力を受け付け、選択された利用者の情報を測定制御部３０１に送る。
【００７９】
画像処理部３０８は、第２の実施形態の画像処理部２０８と同様の機能を有する。また、画像処理部３０８は、メモリ制御部３０９を介して、利用者データ記憶部３２０に測定データを保存する。画像処理部３０８は、利用者データ記憶部３２０上に利用者ごとに割り当てられた領域に測定データを保存する。
【００８０】
メモリ制御部２０９は、手の画像データおよび測定データの利用者データ記憶部３２０への書き込みと、利用者データ記憶部３２０に保存されている手の画像データの読み出しを制御する。メモリ制御部２０９は、手の画像データおよび測定データを利用者データ記憶部３２０上の利用者ごとに割り当てられた領域に書き込む。また、メモリ制御部２０９は、手の画像データを利用者データ記憶部３２０の利用者ごとに割り当てられた領域から読み出す。
【００８１】
利用者データ記憶部３２０は、手の画像データおよび測定データを、利用者ごとに割り当てられた領域に保存する。利用者ごとへの記憶領域の割り当てはあらかじめ行われていてもよく、新規に利用者が増えるごとに空き領域が利用者に割り当てられるようにしてもよい。
【００８２】
操作部５０の構成について説明する。操作部５０は、表示部５１と、点灯部５２と、スタートキー５３と、プリスキャンキー５４と、利用者選択キー５５を備えている。本実施形態の表示部５１、点灯部５２、スタートキー５３およびプリスキャンキー５４の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。
【００８３】
利用者選択キー５５は、利用者、すなわち、測定対象者の情報を入力する機能を有する。利用者選択キー５５は、例えば、利用者ごとに割り当てられたボタンによって構成されている。利用者は、例えば、利用者選択キー５５に備えられている自身に割り当てられたボタンを押すことで利用者の情報を入力する。利用者選択キー５５は、選択された利用者の情報をユーザインタフェース部３０３に出力する。利用者選択キー５５による測定対象者の選択は、他の方法に基づくものであってもよい。例えば、利用者選択キー５５のボタンを繰り返し押すことで、測定対象者を変更して選択する構成であってもよい。
【００８４】
本実施形態の測定装置の動作について説明する。図１１は、本実施形態の測定装置の動作フローを示したものである。
【００８５】
手の測定を開始する際に、利用者は、自身に割り当てられた利用者選択キー５５のボタンを押す。利用者選択キー５５のボタンが押されると、利用者選択キー５５は、選択された利用者の情報を、ユーザインタフェース部３０３を介して測定制御部３０１に送る。測定制御部３０１は、利用者の情報を受け取ると、受け取った利用者の情報を画像処理部３０８に送る。
【００８６】
次に、利用者が蓋３２を閉じた状態でプリスキャンキー５４を押すと、第２の実施形態のステップ１０２と同様に黒レベルと白レベルの補正およびダイナミックレンジの調整が行われる（ステップ１２３）。黒レベルと白レベルの補正等が終わると、利用者は、蓋３２を開けて手のひらをガラス３３に密着させる。利用者が手のひらをセットすると、第２の実施形態のステップ１０３から１０６と同様に手の画像の取得、血管の位置の検出および検出した血管の位置の保存の動作が行われる（ステップ１２４から１２７）。ステップ１２７において血管の位置の情報を保存する際に、画像処理部３０８は、手のひらの画像を基にした血管の位置のデータおよび赤外線測定位置の情報を利用者データ記憶部３２０の測定対象者ごとに割り当てられた領域に保存する。
【００８７】
取得した手の画像データおよび赤外データの測定位置等を保存すると、画像処理部３０８は、過去に測定した同一の利用者の血管位置の画像と、新たに取得した血管位置の画像と、赤外線測定位置を表示部５１に表示する（ステップ１２８）。画像処理部３０８は、各画像をそれぞれ色分けして利用者が視認しやすい状態で、各画像を重ねて表示部５１に表示する。
【００８８】
血管位置の画像および赤外データの測定位置の情報が表示されると、利用者は、表示された情報を確認すると、スタートキー５３を押す。スタートキー５３が押されたことを検知すると（ステップ１２９）、測定制御部３０１は、各部位を制御して第２の実施形態のステップ１０９からステップ１１４と同様に、手のひらの測定および結果の出力を行う（ステップ１３０から１３５）。
【００８９】
本実施形態の測定装置は、第２の実施形態の測定装置と同様の効果を有する。また、本実施形態の測定装置では、測定対象者、すなわち、測定装置の利用者ごとに血管の位置の検出データ等を利用者データ記憶部３２０に保存している。そのため、本実施形態の測定装置では、測定を行う際に、保存されているデータのうち測定対象者に一致する血管の位置の情報を提示することができる。本実施形態の測定装置では、測定対象者に一致する血管の位置の情報を参照することで、測定対象者、すなわち、測定装置の利用者が複雑な判断を行うことなく測定ごとの測定箇所のばらつきを抑制し、安定した測定結果を得ることができる。そのため、本実施形態の測定装置は、複数の利用者が１つの装置を共有する場合においても、利用者の複雑な判断等を必要とすることなく、精度の高い測定結果を取得することができる。
【００９０】
第２の実施形態および第３の実施形態では、手のひらの透過率のデータを測定結果として出力する例について示したが、出力される測定結果は、透過率以外のデータであってよい。例えば、測定結果処理部は、各実施形態の測定装置で測定した透過率と他の手法による測定結果を基に測定対象者の身体の各成分の組成等を算出して測定結果として出力するようにしてもよい。また、測定結果処理部は、各実施形態の測定装置で測定した透過率と、測定対象者の年齢や性別等に基づいてあらかじめ設定されたデータを基に身体の各成分の組成等を算出して測定結果として出力するようにしてもよい。
【００９１】
第２の実施形態および第３の実施形態では、保存されていた血管の位置と、新たに取得された血管の位置のデータを表示部に表示し、利用者が測定位置の妥当性を判断しているが、血管の位置の差を自動で判別して、利用者に通知する構成としてもよい。そのような構成とする場合には、例えば、血管の構造のうち特徴的な部分を基に基準となる位置を判断し、基準となる位置の差に基づいて血管の位置の差を算出する。また、血管の位置の差の算出結果に基づいて、前回の測定時と、新たに行われた測定時の血管の位置の差があらかじめ設定されている基準値以上の差があるときに利用者に通知するようにする。差が大きいときに自動的に利用者に通知する構成とすることで、測定装置の利用者は、より容易に測定装置を扱うことができる。
【００９２】
第２の実施形態および第３の実施形態において保存されていた血管の位置と、新たに取得された血管の位置の差を算出して、赤外データの測定位置の補正を行う構成としてもよい。そのような構成とすることで、測定装置の利用者は、細かな位置のずれを意識せずにより容易に測定を行うことができる。
【００９３】
第３の実施形態では、利用者が利用者選択キーを操作することで、利用者の情報の入力を行っているが、手のひらの画像から検出された血管パターンの一致の有無を判別することで利用者が自動で判断されるようにしてもよい。そのような構成とすることで、測定装置の利用者は、自身のデータの有無を意識せずにより容易に測定を行うことができる。
【００９４】
第２の実施形態および第３の実施形態の測定装置では、手のひらの測定を行っているが生体の一部であれば、測定対象は手のひら以外であってもよい。例えば、第２の実施形態および第３の実施形態の測定装置を、足の指付近の測定の測定に用いてもよい。また、第２の実施形態および第３の実施形態の測定装置による測定対象は、人体以外であってもよく動物を対象としてもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１    画像取得手段
２    測定手段
３    検出手段
４    表示手段
５    測定結果処理手段
１０    測定モジュール
１１    光源
１２    受光部
１３    密着センサ
１４    モータ
１５    制御部
１６    位置検出センサ
１７    フィルタ
２０    操作部
２１    表示部
２２    点灯部
２３    スタートキー
２４    プリスキャンキー
３１    ガラス
３２    蓋
４０    測定モジュール
４１    制御部
５０    操作部
５１    表示部
５２    点灯部
５３    スタートキー
５４    プリスキャンキー
５５    利用者選択キー
２０１    測定制御部
２０２    通信部
２０３    ユーザインタフェース部
２０４    測定結果処理部
２０５    アナログデジタル変換部
２０６    増幅部
２０７    発光制御部
２０８    画像処理部
２０９    メモリ制御部
２１０    画像入力部
２１１    モジュール駆動部
２２０    記憶部
３０１    測定制御部
３０２    通信部
３０３    ユーザインタフェース部
３０４    測定結果処理部
３０５    アナログデジタル変換部
３０６    増幅部
３０７    発光制御部
３０８    画像処理部
３０９    メモリ制御部
３１０    画像入力部
３１１    モジュール駆動部
３２０    利用者データ記憶部
【図１】
2018075068.tif 000003
【図２】
2018075068.tif 000004
【図３】
2018075068.tif 000005
【図４】
2018075068.tif 000006
【図５】
2018075068.tif 000007
【図６】
2018075068.tif 000008
【図７】
2018075068.tif 000009
【図８】
2018075068.tif 000010
【図９】
2018075068.tif 000011
【図１０】
2018075068.tif 000012
【図１１】
2018075068.tif 000013