(57)【要約】      （修正有）【課題】使用角度による分光部の波長シフトを抑制し、精度良く生体情報を測定できる、生体情報測定装置及び生体情報測定方法を提供する。【解決手段】生体情報測定装置１の設置角度を角度検出部８０によって検出し、その設置角度に基づいて、分光素子２６の制御電圧を補正することで、分光素子２６の波長シフトを抑制する。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を照射する光を射出するための発光部と、
前記被検体で反射した反射光を各波長の反射光に分光するための分光部と、
分光された前記反射光を受光して光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、を備えた生体情報測定装置であって、
前記分光部の設置角度を検出する角度検出部を有し、
前記設置角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正する補正手段を備えたことを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体情報測定装置において、
前記分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、前記制御電圧によって２つの前記反射板の間の距離が可変な分光部であり、
前記補正手段は、２つの前記反射板の中の１つの前記反射板に直交する方向と、重力加速度が印加される方向と、のなす角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正することを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定装置において、
前記角度検出部は、前記分光部において分光する波長ごとに、前記設置角度を取得することを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定装置において、
前記角度検出部は、前記分光部において分光する少なくとも１つ以上の波長について、前記設置角度を取得することを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項５】
被検体を照射する光を射出するための発光部と、
前記被検体で反射した反射光を各波長の反射光に分光するための分光部と、
分光された前記反射光を受光して光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、を備えた生体情報測定装置の生体情報測定方法であって、
前記分光部の設置角度を検出する角度情報取得工程と、
前記設置角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正する補正工程と、
を有することを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項６】
請求項５に記載の生体情報測定方法において、
前記分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、前記制御電圧によって２つの前記反射板の間の距離が可変な分光部であり、
前記補正工程は、２つの前記反射板の中の１つの前記反射板に直交する方向と重力加速度が印加される方向と、のなす角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正することを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６に記載の生体情報測定方法において、
前記角度情報取得工程は、前記分光部において分光する波長ごとに前記設置角度を取得することを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項８】
請求項５又は請求項６に記載の生体情報測定方法において、
前記角度情報取得工程は、前記分光部において分光する少なくとも１つ以上の波長について、前記設置角度を取得することを特徴とする生体情報測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報測定装置及び当該生体情報測定装置を用いた生体情報測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照射位置に存在する発光素子から照射された光を、受光位置に存在する受光素子が受光結果として取得し、その受光結果を用いて、血管や血管中の血液に関する生体情報を取得する生体情報測定装置が知られている。該生体情報測定装置は、外観は腕時計型を成しており、本体ケースに設けられたバンドで被験者の腕・足・頸などの身体部位へ装着・固定して使用される。
【０００３】
ここで該生体情報測定装置は、被検体の分光反射特性を計測するものであり、使用環境や使用方法により分光部の出力特性が変化し、受光結果が波長分光方向にシフトしてしまい、測定精度が低下してしまうという問題がある。
【０００４】
この問題に対し特許文献１では、レーザーなどの輝線スペクトルを用いてシフト量を導出し、波長分光方向のシフトを補正することで測定精度の低下を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−１９２７４７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に記載の技術では、該生体情報測定装置にレーザーなどの輝線スペクトル発生装置を備える必要があり、被験者の腕・足・頸などの身体部位へ装着・固定して使用する該生体情報測定装置としては、小型化という点で課題となっていた。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る生体情報測定装置は、被検体を照射する光を射出するための発光部と、前記被検体で反射した反射光を各波長の反射光に分光するための分光部と、分光された前記反射光を受光して光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、を備えた生体情報測定装置であって、前記分光部の設置角度を検出する角度検出部を有し、前記設置角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正する補正手段を備えたことを特徴とする。
【０００９】
本適用例によれば、角度検出部によって検出した分光部の設置角度に基づいて、分光部の制御電圧を補正する補正手段により波長分光方向のシフトを補正するため、測定精度の低下を抑制することができる。さらに、輝線スペクトル発生装置のような光源を別途設ける必要がないため、生体情報測定装置の小型化を図ることができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、前記制御電圧によって２つの前記反射板の間の距離が可変な分光部であり、前記補正手段は、２つの前記反射板の中の１つの前記反射板に直交する方向と、重力加速度が印加される方向と、のなす角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正することが好ましい。
【００１１】
分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、２つの反射板の間の距離が可変な分光部を採用する場合がある。この場合、反射板に直交する方向と重力加速度が印加される方向とのなす角度が変化すると、２つの反射板の間の距離が変化し、分光結果が不正確になるという課題もあった。本適用例によれば、前記反射板に直交する方向と重力加速度が印加される方向とのなす角度の変化によって２つの反射板の間の距離が変化しても、正確な分光結果を得ることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記角度検出部は、前記分光部において分光する波長ごとに前記設置角度を取得することが好ましい。
【００１３】
本適用例によれば、分光部の制御電圧を波長ごとに補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載の生体情報測定装置において、前記角度検出部は、前記分光部において分光する少なくとも１つ以上の波長について、前記設置角度を取得することが好ましい。
【００１５】
本適用例によれば、角度検出部による設置角度取得にかかる時間を短縮しつつ、分光部の制御電圧を補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例に係る生体情報測定方法は、被検体を照射する光を射出するための発光部と、前記被検体で反射した反射光を各波長の反射光に分光するための分光部と、分光された前記反射光を受光して光強度に応じた受光信号を出力する受光部と、を備えた生体情報測定装置の生体情報測定方法であって、前記分光部の設置角度を検出する角度情報取得工程と、前記設置角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正する補正工程と、を有することを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、角度検出部によって検出した設置角度に基づいて、分光部の制御電圧を補正する補正手段により波長分光方向のシフトを補正するため、測定精度の低下を抑制することができる。さらに、輝線スペクトル発生装置のような光源を別途設ける必要がないため、生体情報測定装置の小型化を図ることができる。
【００１８】
［適用例６］上記適用例に記載の生体情報測定方法において、前記分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、２つの前記反射板の間の距離が可変な分光部であり、前記補正工程は、２つの前記反射板の中の１つの前記反射板に直交する方向と、重力加速度が印加される方向と、のなす角度に基づいて、前記分光部の制御電圧を補正することが好ましい。
【００１９】
分光部は、お互いに対向する反射面を有する２つの反射板を有し、２つの反射板の間の距離が可変な分光部を採用する場合がある。この場合、反射板に直交する方向と重力加速度が印加される方向とのなす角度が変化すると、２つの反射板の間の距離が変化し、分光結果が不正確になるという課題もあった。本適用例によれば、反射板に直交する方向と重力加速度が印加される方向とのなす角度の変化によって２つの反射板の間の距離が変化しても、正確な分光結果を得ることができる。
【００２０】
［適用例７］上記適用例に記載の生体情報測定方法において、前記角度情報取得工程は、前記分光部において分光する波長ごとに前記設置角度を取得することが好ましい。
【００２１】
本適用例によれば、分光部の制御電圧を波長ごとに補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【００２２】
［適用例８］上記適用例に記載の生体情報測定方法において、前記角度情報取得工程は、前記分光部において分光する少なくとも１つ以上の波長について、前記設置角度を取得することが好ましい。
【００２３】
本適用例によれば、角度検出部による設置角度取得にかかる時間を短縮しつつ、分光部の制御電圧を補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１の実施形態に係る生体情報測定装置の設置例を説明するための模式図。
【図２】生体情報測定装置の表面の構造を示す模式平面図。
【図３】生体情報測定装置の裏面の構造を示す模式平面図。
【図４】生体情報測定装置の構造を示す分解斜視図。
【図５】センサーモジュールの構造を示す模式平面図。
【図６】センサーモジュールの構造を示す模式側断面図。
【図７】センサーモジュールの動作を説明するための部分模式側断面図。
【図８】生体情報測定装置の電気制御ブロック図。
【図９】生体情報測定方法全体のフローチャート。
【図１０】ステップＳ２の生体情報測定工程を詳細に示すフローチャート。
【図１１】ステップＳ３の測定データ分析工程を説明するための模式図。
【図１２】ステップＳ３の測定データ分析工程を説明するための模式図。
【図１３】ステップＳ５の対処方法表示工程を説明するための模式図。
【図１４】第２の実施形態に係るステップＳ２の生体情報測定工程を詳細に示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００２６】
（第１の実施形態）
＜生体情報測定装置＞
本実施形態では、生体情報測定装置１と、この生体情報測定装置１を用いて血液の成分を分析する、生体情報測定方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第１の実施形態に係る生体情報測定装置について図１〜図８に従って説明する。図１は、生体情報測定装置１の設置例を説明するための模式図である。図１に示すように、情報取得装置としての生体情報測定装置１は、被検体としての被検者４の手首に設置される。生体情報測定装置１は、非侵襲式で被検者４の血液成分を測定する医療用の測定装置であり、医療機器である。生体情報測定装置１は手首の血管を流れる血液中の成分を測定する。本実施形態では例えば、血液成分としてグルコース濃度を測定する。グルコース濃度を測定することにより血糖値を測定することができる。
【００２７】
図２及び図３は生体情報測定装置１の構造を示す模式平面図である。図２は生体情報測定装置１の表面を示し、図３は生体情報測定装置１の裏面を示す。図２に示すように、生体情報測定装置１は腕時計と類似した形状になっている。生体情報測定装置１は外装部５を備えている。外装部５の図中左右には固定バンド６が設置され、固定バンド６は被検者４の手首や腕等の被測定部に生体情報測定装置１を固定する。固定バンド６にはマジックテープ（登録商標）が用いられている。生体情報測定装置１において固定バンド６が延在する方向をＹ方向とし、被検者４の腕が延在する方向をＸ方向とする。生体情報測定装置１が被検者４を向く方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は互いに直交する。
【００２８】
外装部５の表面５ａは被検者４に装着したときに外向きになる面である。外装部５の表面５ａには、操作スイッチ７、タッチパネル８及び警報部としてのスピーカー９が設置されている。操作スイッチ７やタッチパネル８を用いて被検者４が測定開始指示の入力を行う。そして、測定結果のデータがタッチパネル８に表示される。スピーカー９からは生体情報測定装置１から被検者４に注意を喚起する警告音が発せられる。
【００２９】
図３に示すように、外装部５の裏面５ｂ側には受光部が含まれるセンサーモジュール１０が設置されている。センサーモジュール１０は被検者４の皮膚に接近させて用いられる。センサーモジュール１０は被検者４の皮膚に測定光を照射し、反射光を受光するデバイスである。センサーモジュール１０は光源とフォトセンサーアレイを内蔵する薄型のイメージセンサーである。外装部５の裏面５ｂには、外部装置（図示せず）と通信するための通信コネクター１１が設置されている。他にも、外部充電器（図示せず）により内蔵する充電式畜電池を充填するための電源コネクター１２が設置されている。
【００３０】
図４は生体情報測定装置１の構造を示す分解斜視図である。図４に示すように、生体情報測定装置１はＺ方向側から裏蓋１３、センサーモジュール１０、回路ユニット１４、スペーサー１５、タッチパネル８、警報部としての振動装置１６、表ケース１７の順に重ねて構成されている。裏蓋１３及び表ケース１７により外装部５が構成されている。そして、センサーモジュール１０、回路ユニット１４、スペーサー１５、タッチパネル８、及び振動装置１６が外装部５に収納されている。また、回路ユニット１４上には、センサーモジュール１０の重力加速度が印加される方向に対する角度である設置角度を検出する重力センサー等の角度検出部８０が配置されている。
【００３１】
裏蓋１３は板状の部材であり、被検者４と接触する部材である。裏蓋１３はＸ方向側に四角形の第１窓部１３ａが設置され、第１窓部１３ａはセンサーモジュール１０が露出する場所になっている。第１窓部１３ａにはガラス等の光透過性の板を配置してもよい。第１窓部１３ａを通して外装部５の内部に塵が入ることを防止することができる。また、センサーモジュール１０が汚れることを防止することができる。裏蓋１３は−Ｘ方向側に四角形の第２窓部１３ｂ及び第３窓部１３ｃが設置されている。第２窓部１３ｂは通信コネクター１１が露出する場所であり、第３窓部１３ｃは電源コネクター１２が露出する場所である。
【００３２】
センサーモジュール１０には発光部としての発光素子２５（図６参照）、受光部としての受光素子３３（図７参照）、分光部としての分光素子２６（図６参照）が格子状に設置され被検者４に光を照射し特定の波長の反射光の光強度を検出するセンサーである。回路ユニット１４は回路基板１８を備えている。回路基板１８には振動装置１６、センサーモジュール１０、角度検出部８０、及びタッチパネル８を駆動し制御する電気回路２１が設置されている。電気回路２１は複数の半導体チップにより構成されている。他にも、回路基板１８には操作スイッチ７、スピーカー９、通信コネクター１１、電源コネクター１２、充電式蓄電池２２が設置されている。充電式蓄電池２２は電源コネクター１２と電気的に接続され、電源コネクター１２を介して充電することができる。
【００３３】
スペーサー１５は回路ユニット１４とタッチパネル８との間に設置される構造体である。回路ユニット１４の−Ｚ方向側の面には複数の素子が設置されているので凹凸ができている。スペーサー１５は回路基板１８に被せて設置され、タッチパネル８側の面を平坦にする。スペーサー１５には複数の孔１５ａが設置され、操作スイッチ７、スピーカー９。及び振動装置１６が孔１５ａを貫通する。
【００３４】
タッチパネル８は警報部としての表示部２３上に操作入力部２４が設置された構造になっている。表示部２３は電子データを画像にして表示可能であれば良く特に限定されず、液晶表示装置やＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）表示装置を用いることができる。本実施形態では、例えば、表示部２３にＯＬＥＤを用いている。
【００３５】
操作入力部２４は透明板の表面に透明電極を格子状に配置した入力装置である。操作者が透明電極に触れるとき電流が交差する電極間に流れるので操作者が触れた場所を検出することが可能になっている。透明板は光透過性のある板であれば良く樹脂シートやガラス板を用いることができる。透明電極は光透過性があり導電性の有る膜であれば良く、例えば、ＩＧＯ（Indium Gallium Oxide）、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）、ＩＣＯ（Indium Cerium Oxide）を用いることができる。表示部２３には測定の状況や測定結果等が表示される。操作スイッチ７は操作入力部２４と同様に生体情報測定装置１を操作するスイッチである。操作者は操作入力部２４及び操作スイッチ７を操作して血糖値の測定開始指示や測定条件等の各種指示入力を行う。
【００３６】
表ケース１７の＋Ｚ方向側には振動装置１６が設置されている。振動装置１６は外装部５を振動させることができる。そして、生体情報測定装置１は外装部５を振動させて、被検者４に注意を喚起させる機能を備えている。振動装置１６は外装部５を振動できれば良く振動装置１６を構成する部材は特に限定されない。本実施形態では、例えば、振動装置１６に圧電素子を用いている。
【００３７】
表ケース１７には複数の孔１７ａが設置され、孔１７ａから操作入力部２４、操作スイッチ７、及びスピーカー９が露出する。そして、裏蓋１３と表ケース１７とでセンサーモジュール１０〜タッチパネル８を挟んで収納する。
【００３８】
図５は、センサーモジュール１０の構造を示す模式平面図であり、センサーモジュール１０を裏面５ｂ側から見た図である。図６は、センサーモジュール１０の構造を示す模式側断面図である。図７は、センサーモジュール１０の動作を説明するための部分模式側断面図である。図５に示すように、センサーモジュール１０には発光素子２５が格子状に二次元配列されている。そして、隣り合う発光素子２５の間には分光素子２６が設置されている。
【００３９】
発光素子２５及び分光素子２６が配列する方向をＸ方向及びＹ方向とする。発光素子２５及び分光素子２６におけるＸ方向及びＹ方向の配置間隔は同一になっている。そして、発光素子２５と分光素子２６とはＸ方向及びＹ方向の位置が互いに所定の長さだけずらして配置されている。これにより、裏面５ｂ側から見て分光素子２６は発光素子２５と重なっていない部分が広い配置になっている。そして、被検者４側から進行する光が分光素子２６に到達する構造になっている。
【００４０】
発光部としての発光素子２５は、被検者４を照射する光（測定光）を射出する。図中下側から＋Ｙ方向に向けて順に１行目、２行目とし、１つの分光素子２６を囲んで４つの発光素子２５が設置されている。
【００４１】
血液中のグルコース濃度を検出するときに発光素子２５から被検者４に光を照射する。発光素子２５が照射する光の波長は１４５０ｎｍを中心にして９００ｎｍ〜２０００ｎｍになっている。血液中のグルコースは波長が１２００ｎｍ、１６００ｎｍ、２０００ｎｍの光をよく吸収する。従って、被検者４に発光素子２５から光を照射して血液中のグルコース濃度を検出することができる。尚、グルコースはブドウ糖とも称される。
【００４２】
図を見やすくするために発光素子２５は９行９列の配列になっている。発光素子２５及び分光素子２６の配列の行数及び列数は特に限定されず、適宜設定可能である。例えば、配置間隔は、１μｍ〜１５００μｍにすると好適であり、製造コストと測定精度との兼ね合いから、例えば１００μｍ〜１５００μｍ程度とするのが好ましい。また、発光素子２５と分光素子２６とが積層された構成に限らず、発光素子２５と分光素子２６とが平面に並置されていても良い。本実施形態では例えば２５０行×２５０列の発光素子２５が設置されている。発光素子２５間の間隔も特に限定されないが、本実施形態では例えば発光素子２５間の間隔は０．１ｍｍになっている。
【００４３】
図６に示すように、発光素子２５の配列が光源としての発光層２７を構成している。発光素子２５は測定光２９を照射する発光部である。発光素子２５は皮下組織に対して透過性を有する近赤外線を発光できれば良く特に限定されない。発光素子２５には、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）等を用いることができる。
【００４４】
発光層２７と重ねて遮光層２８が設置されている。発光層２７が被検者４に向けて射出した測定光２９は被検者４の皮下組織にて反射し反射光３０となる。遮光層２８は分光素子２６へ向かう光を通過させて、それ以外の光を選択的に遮蔽する。遮光層２８に重ねて分光層３１が設置されている。分光層３１では分光素子２６が格子状に配列されている。
【００４５】
分光部としての分光素子２６は、被検者４で反射した反射光３０を各波長の反射光３０に分光する。分光素子２６は、お互いに対向する反射面を有する反射板２６ａおよび反射板２６ｂを有している。反射板２６ａおよび反射板２６ｂには電極が設けられており、反射板２６ａと反射板２６ｂとの間の電圧を制御することができる構成になっている。分光素子２６は、反射板２６ａと反射板２６ｂとの間の電圧を制御することによって、反射板２６ａと反射板２６ｂとの間の距離を変化させ、所定の波長の反射光３０が分光素子２６を透過するように構成されている。
【００４６】
グルコースのピーク波長は１２００ｎｍ、１６００ｎｍ、２０００ｎｍである。この３波長の透過率を検出することにより血中糖度を測定することができる。分光素子２６が通過する反射光３０の波長は特に限定されないが、本実施形態では、例えば、グルコースを検出するときは分光素子２６が１６００ｎｍを中心にして１５００ｎｍ〜１７００ｎｍの波長の光を通過させているが、これに限定されることはなく、上述した波長以外の複数の波長や、全ての波長でも構わない。
【００４７】
分光層３１と重ねて受光層３２が設置されている。受光層３２では受光素子３３が格子状に二次元配列されている。受光素子３３の配列は分光素子２６の配列と同じ配列になっている。そして、反射光３０の進行方向から見たとき各受光素子３３は分光素子２６と重なるように配置されている。
【００４８】
受光部としての受光素子３３は、分光された反射光３０を受光して光強度に応じた受光信号を出力する、つまり、反射光３０を受光して受光量に応じた電気信号を出力する。受光素子３３は光の強度を受光信号（電気信号）に変換できる素子であれば良く、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device image sensor）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor image sensor）等の撮像素子を用いることができる。また、１つの受光素子３３は検量に必要な各波長成分を受光する複数の素子を含む構成になっていても良い。そして、このセンサーモジュール１０は発光層２７の側の面が正面側であり、正面側が被検者４の皮膚面に向かうように、外装部５の裏面５ｂに設置されている。
【００４９】
発光素子２５の光軸と受光素子３３の光軸とは同じ方向を向いている。発光素子２５は測定光２９を所定の指向特性で射出する。この測定光２９の指向特性の中で最も光量の高い方向を発光素子の光軸とする。受光素子３３は反射光３０を検出する感度が所定の指向特性になっている。この感度の指向特性の中で最も感度の高い方向を受光素子３３の光軸とする。そして、センサーモジュール１０では光の発光量が高い方向と光の受光する感度が最も高い方向とが同じ向きになっている。つまり、測定光２９の光軸と受光素子３３の光軸とは同じ向きになっている。従って、発光素子２５の光軸及び受光素子３３の光軸の方向に被検者４を設置するときセンサーモジュール１０は感度良く反射光３０を受光することができる。
【００５０】
図７に示すように、血管３４の配置を撮影するときにはセンサーモジュール１０の総ての発光素子２５を一斉に発光させる。センサーモジュール１０と対向する場所を被測定部４ａと称す。そして、被検者４の被測定部４ａの全域に測定光２９を照射する。測定光２９は被測定部４ａにて反射して反射光３０になる。そして、総ての受光素子３３にて反射光３０を受光し、生体画像を取得する。血液成分を測定するときには特定の発光素子２５を発光させて、特定の受光素子３３が反射光３０を受光する。
【００５１】
図８は生体情報測定装置１の電気制御ブロック図である。図８において、生体情報測定装置１は生体情報測定装置１の動作を制御する制御装置４７を備えている。そして、制御装置４７はプロセッサーとして各種の演算処理を行うＣＰＵ４８（Central Processing Unit）と、各種情報を記憶するメモリー４９とを備えている。センサー駆動回路５０、操作入力部２４、表示部２３、角度検出部８０、操作スイッチ７、スピーカー９、振動装置１６、送信部としての通信装置５１及び充電式蓄電池２２は入出力インターフェイス５２及びデータバス５３を介してＣＰＵ４８に接続されている。
【００５２】
センサー駆動回路５０はセンサーモジュール１０を駆動する回路である。センサー駆動回路５０はセンサーモジュール１０を構成する発光素子２５、分光素子２６、及び受光素子３３を駆動する。センサーモジュール１０には発光素子２５、分光素子２６、及び受光素子３３が格子状に二次元配列されている。センサー駆動回路５０はＣＰＵ４８の指示信号に従って発光素子２５を点灯及び消灯する。そして、センサー駆動回路５０はＣＰＵ４８の指示信号に従って分光素子２６を通過させる反射光３０の波長を設定する。さらに、センサー駆動回路５０は受光素子３３が受光した光の光強度の信号を増幅しデジタル信号に変換してＣＰＵ４８に送信する。
【００５３】
表示部２３はＣＰＵ４８の指示により所定の情報を表示する。表示内容に基づき操作者が操作入力部２４を操作して指示内容を入力する。そして、この指示内容はＣＰＵ４８に伝達される。
【００５４】
角度検出部８０は、ＣＰＵ４８の指示により生体情報測定装置１に備えられた分光素子２６の重力加速度が印加される方向に対する設置角度を検出する。検出した設置角度は、ＣＰＵ４８の角度補正部８１に送信され、その情報に基づきメモリー４９にある角度補正データ８２を選択する。従って、角度検出部８０によって検出した設置角度に基づいて、波長ごと分光素子２６の制御電圧を補正する補正手段により、波長分光方向のシフトを補正することができるため、測定精度の低下を抑制することができる。
【００５５】
スピーカー９は音声の出力装置であり、ＣＰＵ４８からの指示により各種の音声出力を行う。スピーカー９によって、血糖値測定開始や測定終了、エラー発生等の報知音が出力される。
【００５６】
振動装置１６は外装部５を振動させる装置である。外装部５は被検者４に接触しているので、生体情報測定装置１は外装部５を振動させることにより被検者４に注意を喚起させることができる。生体情報測定装置１の使用環境によりスピーカー９から音を出せないときには振動装置１６を用いて被検者４に注意を喚起させることができる。
【００５７】
通信装置５１は、有線通信回路や通信制御回路等の回路により構成された装置であり、通信コネクター１１を介して外部装置（図示せず）との通信を行う。なお、通信装置５１を無線通信回路にして無線通信を行っても良い。
【００５８】
充電式蓄電池２２は生体情報測定装置１を駆動する電力を供給する。充電式蓄電池２２は充電量を示すデータをＣＰＵ４８に出力する。ＣＰＵ４８は充電式蓄電池２２に蓄電された電力を検出可能になっている。充電式蓄電池２２は電源コネクター１２と接続され、外部充電器（図示せず）により充電される。
【００５９】
メモリー４９は、ＲＡＭ、ＲＯＭ等といった半導体メモリーや、ハードディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭといった外部記憶装置を含む概念である。機能的には、生体情報測定装置１の動作の制御手順が記述されたシステムプログラム５４を記憶する記憶領域や、血液成分を推定する演算手順が記述された血液成分測定プログラム５５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、発光素子２５の位置を示すデータである発光素子リスト５６を記憶するための記憶領域が設定される。
【００６０】
他にも、受光素子３３の位置を示すデータである受光素子リスト５７を記憶するための記憶領域が設定される。
【００６１】
他にも、メモリー４９には測定した血液の光透過率のデータである吸光スペクトルデータ６４を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、メモリー４９には測定した血液成分の血中濃度を示す血液成分値データ６５を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、メモリー４９には角度検出部８０により検出した設置角度に基づく角度補正データ８２を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、血液成分値データ６５を判定する基準のデータである判定基準データ８８を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、血液成分値データ６５を判定した結果が異常であるときの対処方法のデータである対処方法データ８９を記憶するための記憶領域が設定される。他にも、ＣＰＵ４８のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域が設定される。
【００６２】
ＣＰＵ４８は、メモリー４９内に記憶されたシステムプログラム５４及び血液成分測定プログラム５５に従って、血液中のグルコース濃度を測定する制御を行うものである。具体的な機能実現部としてＣＰＵ４８は発光制御部６６を有する。発光制御部６６は複数の発光素子２５を選択的に発光させる制御と消灯させる制御を行う。他にも、ＣＰＵ４８は受光制御部６７を有する。受光制御部６７は、複数の受光素子３３が受光した光量のデジタルデータを取得する制御を行う。他にも、ＣＰＵ４８はフィルター制御部６８を有する。フィルター制御部６８は、センサー駆動回路５０に分光素子２６が通過する波長を切り換えさせる制御を行う。
【００６３】
他にも、ＣＰＵ４８は測定制御部７１を有する。測定制御部７１はセンサー駆動回路５０に発光素子２５を点灯させる。そして、センサー駆動回路５０に受光素子３３を駆動させて反射光３０の光強度を検出する。この光強度は血管３４を通過した光の光強度である。
【００６４】
他にも、ＣＰＵ４８は吸光スペクトル算出部７２を有する。吸光スペクトル算出部７２は、測定した血管３４の吸光スペクトルを生成する。具体的には、受光素子３３が受光した光の光強度をもとに、血管３４の透過率Ｔを算出し、吸光スペクトルを生成する。算出した吸光スペクトルは吸光スペクトルデータ６４としてメモリー４９に記憶される。測定する波長λの数は複数でなくても良く、１つだけでも良い。波長λは測定する血液成分により変更する。
【００６５】
他にも、ＣＰＵ４８は血糖値演算部としての成分値算出部７３を有する。成分値算出部７３は吸光スペクトルに基づいてグルコース濃度を算出する。吸光スペクトルの算出方法には重回帰分析法、主成分回帰分析法、ＰＬＳ回帰分析法、独立成分分析方等の分析法を用いることができる。算出した値は、血液成分値データ６５としてメモリー４９に記憶される。
【００６６】
他にも、ＣＰＵ４８は分析演算部９２を有する。分析演算部９２は、血液成分値データ６５が変化する傾向を演算する。
【００６７】
他にも、ＣＰＵ４８は対処方法選択部９３を有する。血液成分値データ６５が変化する傾向が被検者４にとって良くない傾向であるとき、対処方法選択部９３は対処方法データ８９に記憶された対処方法の中から被検者４に適した対処方法を選択し表示部２３に表示する。
【００６８】
他にも、ＣＰＵ４８は角度補正部８１を有する。角度補正部８１は、角度検出部８０により検出した設置角度に基づき角度補正データ８２から所定の補正テーブルを読み出し、それをフィルター制御部６８へ送信する。
【００６９】
尚、本実施形態では、生体情報測定装置１の上記の各機能がＣＰＵ４８を用いてプログラムソフトで実現することとしたが、上記の各機能がＣＰＵ４８を用いない単独の電子回路（ハードウェア）によって実現できる場合には、そのような電子回路を用いることも可能である。
【００７０】
以上述べたように、本実施形態に係る生体情報測定装置１によれば、角度検出部８０によって検出した分光素子２６の重力加速度が印加される方向に対する設置角度に基づいて、分光素子２６の制御電圧を補正する補正手段により波長分光方向のシフトを補正するため、測定精度の低下を抑制することができる。さらに、シフト補正のために輝線スペクトル発生装置のような光源を別途設ける必要がないため、生体情報測定装置１の小型化を図ることができる。
【００７１】
また、分光素子２６の制御電圧を波長ごとに補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【００７２】
＜生体情報測定方法＞
次に、上述した生体情報測定装置１を用いた情報取得方法について図９〜図１３にて説明する。図９は、生体情報測定方法の全体を示すフローチャートである。図９のフローチャートにおいて、ステップＳ１はユニット装着工程であり、操作者が生体情報測定装置１を被検者４に設置する工程である。ステップＳ２は生体情報測定工程である。この工程は、被測定部４ａに測定光２９を照射し、受光素子３３が反射光３０を検出する。そして、血中グルコースを測定する工程である。ステップＳ３は測定データ分析工程である。この工程は、分析演算部９２が血液成分値データ６５を分析して血中グルコース濃度が変化する傾向を分析する工程である。次にステップＳ４に移行する。ステップＳ４は対処方法選択工程である。この工程は、血中グルコース濃度が増加傾向にあるとき被検者４が行う対処方法を対処方法データ８９から選択する工程である。次にステップＳ５に移行する。ステップＳ５は対処方法表示工程である。この工程は、ステップＳ４にて選択した対処方法を表示する工程である。以上の工程により被検者４からグルコース濃度の情報を取得する工程を終了する。
【００７３】
図１０は、ステップＳ２の生体情報測定工程をより詳細に示すフローチャートである。図１０のフローチャートにおいて、ステップＳ２１は角度情報取得工程であり、角度検出部８０により生体情報測定装置１の設置角度を検出する。次に、ステップＳ２２に移行する。ステップＳ２２は補正工程である。検出した設置角度は、ＣＰＵ４８の角度補正部８１に送信され、その情報に基づきメモリー４９にある角度補正データ８２を選択する。そして、選択されたデータはフィルター制御部６８に転送され、センサー駆動回路５０にて分光素子２６へ出力する指示信号（制御電圧）の値を補正させる制御を行う。次にステップＳ２３に移行する。ステップＳ２３は被検体測定工程であり、発光素子２５から被測定部４ａに測定光２９を照射し、受光素子３３が受光する反射光３０の光強度を測定する工程である。そして、ステップＳ２４では、上記したステップＳ２１とステップＳ２３を分光素子２６の出力波長ごと繰り返し行い、全波長域の被検体測定工程が終了したところで、ステップＳ２５に移行する。
【００７４】
ステップＳ２５は吸光スペクトル演算工程である。この工程は、測定結果のデータを用いて吸光スペクトル算出部７２が血液の透過率を演算する工程である。次にステップＳ２６に移行する。ステップＳ２６は平均吸光スペクトル演算工程であり、複数の測定場所における血液の透過率を用いて透過率の平均値を演算する工程である。次にステップＳ２７に移行する。ステップＳ２７は血中成分濃度演算工程である。この工程は、血中グルコース濃度を演算する工程である。以上の工程により図９に示すステップＳ２の生体情報測定工程を終了する。
【００７５】
図１１及び図１２はステップＳ３の測定データ分析工程に対応する図である。図１１に示すように、図９に示すステップＳ３において、血中グルコース濃度の推移を分析する。図の縦軸は血糖値を示し図中上側が下側より高い値になっている。尚、血糖値は血中グルコース濃度とも称される。横軸は測定時刻を示し、時刻は図中左側から右側へ推移する。そして、血糖値測定線９６は被検者４における血糖値が推移する例を示している。分析演算部９２は血糖値測定線９６から最小二乗近似法を用いて血糖値近似線９６ａを算出する。血糖値近似線９６ａの傾きにより血糖値が上昇しているのか下降しているのかを明確にすることができる。さらに、血糖値近似線９６ａの傾きから変化率を明確にすることができる。
【００７６】
分析演算部９２は血糖値近似線９６ａを上限判定値９７及び下限判定値９８と比較する。血糖値近似線９６ａが上限判定値９７以下であり下限判定値９８以上であれば正常と判断する。血糖値近似線９６ａが上限判定値９７より高くなる傾向のとき高血糖と判断する。また、血糖値近似線９６ａが下限判定値９８より低くなる傾向のとき低血糖と判断する。血糖値測定線９６の例では被検者４の血糖値が高血糖であることが分かる。尚、血糖値の高低の判断方法はこれに限らず、各種の方法を採用しても良い。
【００７７】
図１２は、被検者４における血糖値が推移する別の例を示している。血糖値測定線１０１は被検者４における血糖値が推移する例を示している。血糖値近似線１０１ａは血糖値測定線１０１の近似線を示す。そして、血糖値近似線１０１ａは上限判定値９７より高い値から上限判定値９７と下限判定値９８との間に下降しているので正常になっていることが分かる。
【００７８】
図９に示すステップＳ４の対処方法選択工程では、血糖値を上限判定値９７及び下限判定値９８に比較して高いか低いかと血糖値近似線の傾きを参考にする。メモリー４９の対処方法データ８９には高血糖の場合、低血糖の場合、の各対処方法が記憶されている。対処方法選択部９３は対処方法データ８９の対処方法のリストから最適と思われる方法を選択する。
【００７９】
対処方法データ８９の対処方法にはそれぞれインデックスが設置され、高血糖の程度、低血糖の程度に合わせて対処方法が用意されている。従って、対処方法選択部９３は被検者４における血糖値近似線の傾き、上限判定値９７及び下限判定値９８と比較した結果とにより容易に選択することが可能になっている。
【００８０】
図１３はステップＳ５の対処方法表示工程に対応する図である。図１３に示すように、図９におけるステップＳ５において、対処方法選択部９３は被検者４の血糖値の状況と選択した対処方法を、例えば、「血糖値が上がり気味です。糖分の摂取を控え、軽い運動をしましょう。」とタッチパネル８に表示する。
【００８１】
以上述べたように、本実施形態に係る生体情報測定装置１を用いた生体情報測定方法によれば、角度検出部８０によって検出した分光素子２６の重力加速度が印加される方向に対する設置角度に基づいて、波長ごと分光素子２６の制御電圧を補正する補正手段により波長分光方向のシフトを補正するため、測定精度の低下を抑制することができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
図１４は、第２の実施形態における生体情報測定工程をより詳細に示すフローチャートである。本実施形態に係る生体情報測定装置１を用いた生体情報測定方法について、この図を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を使用し、重複する説明は省略する。
【００８３】
図１４のフローチャートにおいて、ステップＳ３１は角度情報取得工程である。第１の実施形態においては、分光素子２６の出力波長ごと角度検出部８０により生体情報測定装置１の設置角度を検出したが、本実施形態においては、任意の１波長のみ設置角度を検出する。次にステップＳ３２に移行する。ステップＳ３２は補正工程である。検出した設置角度は、ＣＰＵ４８の角度補正部８１に送信され、その情報に基づきメモリー４９にある角度補正データ８２を選択する。そして、選択されたデータはフィルター制御部６８に転送され、センサー駆動回路５０にて分光素子２６へ出力する指示信号（制御電圧）の値を補正させる制御（補正手段）を行う。次にステップＳ３３に移行する。ステップＳ３３は被検体測定工程であり、発光素子２５から被測定部４ａに測定光２９を照射し、受光素子３３が受光する反射光３０の光強度を測定する工程である。そして、ステップＳ３３が全波長終了したところで、ステップＳ３４に移行する。
【００８４】
ステップＳ３４は吸光スペクトル演算工程である。この工程は、測定結果のデータを用いて吸光スペクトル算出部７２が血液の透過率を演算する工程である。次にステップＳ３５に移行する。ステップＳ３５は平均吸光スペクトル演算工程であり、複数の測定場所における血液の透過率を用いて透過率の平均値を演算する工程である。次にステップＳ３６に移行する。ステップＳ３６は血中成分濃度演算工程である。この工程は、血中グルコース濃度を演算する工程である。以上の工程により図９に示すステップＳ２の生体情報測定工程を終了する。なお、本実施形態において、分光素子２６の出力波長において任意の１波長のみ設置角度を検出しているが、これに限定されることはなく、出力波長の中から任意の２つ以上の波長について設置角度を検出する方法でも構わない。
【００８５】
以上述べたように、本実施形態に係る生体情報測定装置１を用いた生体情報測定方法によれば、分光素子２６において分光する少なくとも１つ以上の波長についての設置角度を取得することで、第１の実施形態での効果に加えて、角度検出部８０による設置角度取得にかかる時間を短縮しつつ、分光素子２６の制御電圧を補正するため、測定精度の低下をより抑制することができる。
【００８６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００８７】
（変形例１）
上述した第２の実施形態では、任意の１波長のみ設置角度を検出したが、複数の波長の設置角度を検出してもよい。
【００８８】
（変形例２）
上述した第１の実施形態では、血液成分の内グルコース濃度を演算した。これに限らず、ヘモグロビンの透過率を用いて血中酸素濃度を測定しても良い。ヘモグロビンは波長が６５０ｎｍ付近の測定光２９にて検出することができる。従って、分光素子２６が通過させる反射光３０の波長を６５０ｎｍ付近にする。そして、透過率を演算することにより、血中酸素濃度を測定することができる。他にも、脂質等の他の成分濃度を演算しても良い。また、血管に限らず、リンパ管におけるリンパ液成分の濃度を測定し演算しても良い。他にも、脳脊髄液の成分濃度を測定し演算しても良い。他にも、人体以外の動物の検査に用いても良い。さらに、動物以外でも植物の果実等の液体の成分や濃度の測定装置に生体情報測定装置１を用いても良い。
【００８９】
（変形例３）
上述した第１の実施形態では、センサーモジュール１０に発光素子２５が設置されていた。発光素子２５はセンサーモジュール１０から除かれても良い。そして、発光素子２５とは異なる光源から測定光２９を被測定部４ａに照射しても良い。センサーモジュール１０に発光素子２５がないので生産性良くセンサーモジュール１０を製造することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１…生体情報測定装置、４…被検体としての被験者、８…タッチパネル、１０…センサーモジュール、２３…表示部、２５…発光部としての発光素子、２６…分光部としての分光素子、２９…測定光、３０…反射光、３３…受光部としての受光素子、４７…制御装置、４８…ＣＰＵ、４９…メモリー、５０…センサー駆動回路、５２…入出力インターフェイス、５３…データーバス、５４…システムプログラム、５５…血液成分測定プログラム、６５…血液成分値データ、７３…成分値算出部、８０…角度検出部、８１…角度補正部、８２…角度補正データ、８８…判定基準データ、８９…対処方法データ、９２…分析演算部、９３…対処方法選択部。
【図１】
2018094286.tif 000003
【図２】
2018094286.tif 000004
【図３】
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【図４】
2018094286.tif 000006
【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】
2018094286.tif 000011
【図１０】
2018094286.tif 000012
【図１１】
2018094286.tif 000013
【図１２】
2018094286.tif 000014
【図１３】
2018094286.tif 000015
【図１４】
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