(57)【要約】【課題】生体に対する測定に支障の無い時間に、光音響検出手段の特性変化や故障を検出し、さらには光音響検出手段の増幅率を補正する非侵襲生体情報測定装置を提供する。【解決手段】架台検出手段１１２が、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０上に置かれたことを検出すると、制御手段１０３は、光音響波信号を発生するための波長成分を含む光源１０２に、生体表面の代わりに光音響波信号を発生する光音響波発生手段１１１を照射させ、光音響波発生手段１１１を照射することで発生する光音響波信号１１６を光音響検出手段１０４により検出し、光音響検出手段１０４が生成した検出信号１１７が閾値以下か否かをエラー検出手段１０７により検出し、閾値以下のときにエラー検出手段で出力された検出エラー信号をエラー表示手段１０８により通知するようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、
該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、
該起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号を検出して検出信号を生成する光音響検出手段と、
該光音響検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、
該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、
前記光源からの光の照射によって、前記生体表面の代わりに光音響波信号を発生する光音響波発生手段と、
該光音響波発生手段からの光音響波信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が閾値以下のときに検出エラー信号を出力するエラー検出手段と、
該エラー検出手段で出力された前記検出エラー信号を表示するエラー表示手段とを備えた、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２】
生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、
該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、
前記起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号を検出して検出信号を生成する光音響検出手段と、
該光音響検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、
該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、
前記光源からの光の照射によって、前記生体表面の代わりに光音響波信号を発生する光音響波発生手段と、
該光音響波発生手段からの光音響波信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が第１の閾値よりも大きいとき、あるいは前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値よりも小さいときに、増幅エラー信号を出力するエラー検出手段と、
該エラー検出手段で出力された前記増幅エラー信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が第１の閾値と第２の閾値の間の値となるように、前記光音響検出手段の増幅率を変化させる増幅率可変手段とを備えた、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも前記光源および前記光音響検出手段が載置される架台手段を備え、
前記光音響波発生手段は、前記光源および前記光音響検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記光源および前記光音響検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも前記光源および前記光音響検出手段が載置される架台手段を備え、
前記光音響波発生手段は、前記光源および前記光音響検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記光源および前記光音響検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
繰り返し充電可能な電源と、
前記電源を充電する充電手段とを備え、
前記光音響波発生手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項６】
請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
繰り返し充電可能な電源と、
前記電源を充電する充電手段とを備え、
前記光音響波発生手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響検出手段は、
圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項８】
請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響検出手段は、
圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波発生手段は、
前記光源の波長成分に対して光音響波を発生する天然高分子材料あるいは人工高分子材料からなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１０】
請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波発生手段は、
前記光源の波長成分に対して光音響波を発生する天然高分子材料あるいは人工高分子材料からなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１１】
生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、
該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、
該起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号または前記光源の照射光の反射光を検出して検出信号を生成する光音響・反射光検出手段と、
該光音響・反射光検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、
該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、
前記光源からの光の照射があったとき、前記生体表面の代わりに該光源からの照射光を反射する光反射手段と、
該光反射手段による反射光に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が閾値以下のときに検出エラー信号を出力するエラー検出手段と、
該エラー検出手段で出力された前記検出エラー信号を表示するエラー表示手段とを備えた、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１２】
生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、
該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、
前記起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号または前記光源の照射光の反射光を検出して検出信号を生成する光音響・反射光検出手段と、
該光音響・反射光検出手段で生成された検出信号から特徴量を求める特徴量推定手段と、
該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、
前記光源からの光の照射があったとき、前記生体表面の代わりに前記光源の照射光を反射する光反射手段と、
該光反射手段による反射光に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が第１の閾値よりも大きいとき、あるいは前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値よりも小さいときに、増幅エラー信号を出力するエラー検出手段と、
前記エラー検出手段で出力された前記増幅エラー信号に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が第１の閾値と第２の閾値との間の値となるように、前記光音響・反射光検出手段の増幅率を変化させる増幅率可変手段とを備えた、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１３】
請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも前記光源および前記光音響・反射光検出手段が載置される架台手段を備え、
前記光反射手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響・反射光検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記光源および前記光音響・反射光検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１４】
請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも前記光源および前記光音響・反射光検出手段が載置される架台手段を備え、
前記光反射手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響・反射光検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記光源および前記光音響・反射光検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１５】
請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
繰り返し充電可能な電源と、
前記電源を充電する充電手段とを備え、
前記光反射手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響・反射光検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１６】
請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
繰り返し充電可能な電源と、
前記電源を充電する充電手段とを備え、
前記光反射手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響・反射光検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、
前記制御手段は、
前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１７】
請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響・反射光検出手段は、
圧電効果と焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１８】
請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記光音響・反射光検出手段は、
圧電効果と焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体を侵襲することなく生体情報の測定が可能な非侵襲生体情報測定装置に関し、より詳細には、光音響波を検出する検出素子の特性変化あるいは故障を検出し、さらには検出感度を補正することが可能な非侵襲生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
代表的な生活習慣病である糖尿病の患者数は世界的に増加傾向にある。糖尿病患者は、糖尿病による合併症を抑制し、患者の生活の質を向上するために、日常的な血糖コントロールが必要である。そのため、患者は医師の指導のもと、毎日定期的に血糖値を測定しなければならない。
【０００３】
血糖値を測定する代表的な方法としては、患者の指を穿刺して血液を採取し血糖値を測定する侵襲型の血糖測定装置がある。侵襲型の血糖測定装置では、指を穿刺して血液を採取する際に手間と痛みを伴うこと、さらに感染症などの危険が伴うことから、血液の採取を必要としない、非侵襲型の血糖測定装置が既に提案されている。
【０００４】
この非侵襲型の血糖測定装置の一例として、光音響効果を用いた「生物学的測定システム」が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
光音響効果を用いた「生物学的測定システム」は、グルコースに吸収される波長の光を、生物学的測定システムから指先のような生体の一部分に照射し、照射された光は生体内の比較的小さい焦点領域に集光される。また、一般的に、集光された光はグルコースに吸収されて、焦点領域と隣接する領域の組織内で運動エネルギーに変換される。
【０００６】
組織内で変換された運動エネルギーは、照射光がグルコースに吸収された組織の領域（以下、吸収組織領域と称す）の温度及び圧力を増大させ、音波を生成する。この音波を、以下「光音響波信号」と表記する。光音響波信号は吸収組織領域から放射され、生物学的測定システムが備える音響センサによって検出される。音響センサは生体表面と接するよう装着される。光音響波信号の強度は、吸収組織領域内のグルコースの量の関数であり、音響センサによって計測された強度は血糖値を調べるために使用される。
【０００７】
また、複数の音響信号検出部を有し、生体情報の２次元分布あるいは３次元分布を得られる非侵襲生体情報測定装置も既に提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００８】
さらに、非侵襲生体情報測定装置をその使用形態で分類すると、据置型と携帯型とが考えられる。図９に非侵襲生体情報測定装置の主要な構成を示す。
【０００９】
図９（ａ）は据置型非侵襲生体情報測定装置９０１を示しており、少なくとも非侵襲生体情報測定部９０２と、非侵襲生体情報測定部９０２に供給される電源９０３と、生体に対する測定を行っていないときにその上に非侵襲生体情報測定部９０２を載せる据置手段（架台手段）９０４とを備えている。
【００１０】
非侵襲生体情報測定部９０２は、生体と生体情報測定装置９０１とのインタフェース部分に該当し、例えば特許文献２の図１に示される「インタフェース部」に該当する。据置型非侵襲生体情報測定装置９０１は、通常、病院や家庭内で常時電源の供給を受けて使用されるので、消費電力や機器寸法は比較的大きくてもかまわない。
【００１１】
これに対し、図９（ｂ）は携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１を示しており、少なくとも非侵襲生体情報測定部９１２と、非侵襲生体情報測定部９１２に電力を供給する電池９１３と、電池９１３を充電するときにその上に電池９１３および非侵襲生体情報測定部９１２を載せる充電手段９１４とを備えている。
【００１２】
非侵襲生体情報測定部９１２は生体と生体情報測定装置９１１とのインタフェース部分に該当し、例えば特許文献２の図１に示される「インタフェース部」に該当する。携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１は、通常、使用者が持ち運びながら血糖値を測定するので、消費電力や機器寸法ができるだけ小さいことが要求される。
【特許文献１】特表２００１−５２６５５７号公報
【特許文献２】特開２００４−１４７９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２に記載された技術では、音響センサの特性変化あるいは故障が生じた場合には正常な光音響波信号を得ることができなくなり、誤った光音響波信号の強度に基づき血糖値を推定してしまうことがある。そのため、患者が誤った血糖値に基づき、インスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまう危険性があるという課題を有していた。
【００１４】
本発明は、上記のような従来の課題を解決するためになされたもので、光音響検出手段の特性変化あるいは故障を検出し、さらには光音響検出手段の増幅率を補正することが可能な非侵襲生体情報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】
【００１５】
従来の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る非侵襲生体情報測定装置は、生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、該起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号を検出して検出信号を生成する光音響検出手段と、該光音響検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、前記光源からの光の照射によって、前記生体表面の代わりに光音響波信号を発生する光音響波発生手段と、該光音響波発生手段からの光音響波信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が閾値以下のときに検出エラー信号を出力するエラー検出手段と、該エラー検出手段で出力された前記検出エラー信号を表示するエラー表示手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係る非侵襲生体情報測定装置は、生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、前記起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号を検出して検出信号を生成する光音響検出手段と、該光音響検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、前記光源からの光の照射によって、前記生体表面の代わりに光音響波信号を発生する光音響波発生手段と、該光音響波発生手段からの光音響波信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が第１の閾値よりも大きいとき、あるいは前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値よりも小さいときに、増幅エラー信号を出力するエラー検出手段と、該エラー検出手段で出力された前記増幅エラー信号に基づき、前記光音響検出手段が生成した検出信号が第１の閾値と第２の閾値の間の値となるように、前記光音響検出手段の増幅率を変化させる増幅率可変手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００１７】
また、本発明の請求項３に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも前記光源および前記光音響検出手段が載置される架台手段を備え、前記光音響波発生手段は、前記光源および前記光音響検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記光源および前記光音響検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００１８】
また、本発明の請求項４に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも前記光源および前記光音響検出手段が載置される架台手段を備え、前記光音響波発生手段は、前記光源および前記光音響検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記光源および前記光音響検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００１９】
また、本発明の請求項５に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、繰り返し充電可能な電源と、前記電源を充電する充電手段とを備え、前記光音響波発生手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明の請求項６に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、繰り返し充電可能な電源と、前記電源を充電する充電手段とを備え、前記光音響波発生手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００２１】
また、本発明の請求項７に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響検出手段は、圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなることを特徴としたものである。
【００２２】
また、本発明の請求項８に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響検出手段は、圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなることを特徴としたものである。
【００２３】
また、本発明の請求項９に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波発生手段は、前記光源の波長成分に対して光音響波を発生する天然高分子材料あるいは人工高分子材料からなることを特徴としたものである。
【００２４】
また、本発明の請求項１０に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波発生手段は、前記光源の波長成分に対して光音響波を発生する天然高分子材料あるいは人工高分子材料からなることを特徴としたものである。
【００２５】
また、本発明の請求項１１に係る非侵襲生体情報測定装置は、生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、該起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号または前記光源の照射光の反射光を検出して検出信号を生成する光音響・反射光検出手段と、該光音響・反射光検出手段で生成された検出信号から前記生体情報の特徴量を求める特徴量推定手段と、該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、前記光源からの光の照射があったとき、前記生体表面の代わりに該光源からの照射光を反射する光反射手段と、該光反射手段による反射光に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が閾値以下のときに検出エラー信号を出力するエラー検出手段と、該エラー検出手段で出力された前記検出エラー信号を表示するエラー表示手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００２６】
また、本発明の請求項１２に係る非侵襲生体情報測定装置は、生体表面に光を照射して生体情報の特徴量を含んだ生体内部からの光音響波信号を検出する非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響波信号を発生するための波長成分を含む照射光を発生する光源と、該光源の点灯タイミングを制御し、起動信号を出力する制御手段と、前記起動信号に基づき、前記生体内部からの光音響波信号または前記光源の照射光の反射光を検出して検出信号を生成する光音響・反射光検出手段と、該光音響・反射光検出手段で生成された検出信号から特徴量を求める特徴量推定手段と、該特徴量推定手段で求めた特徴量を表示する特徴量表示手段と、前記光源からの光の照射があったとき、前記生体表面の代わりに前記光源の照射光を反射する光反射手段と、該光反射手段による反射光に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が第１の閾値よりも大きいとき、あるいは前記第１の閾値よりも小さな第２の閾値よりも小さいときに、増幅エラー信号を出力するエラー検出手段と、前記エラー検出手段で出力された前記増幅エラー信号に基づき、前記光音響・反射光検出手段が生成した検出信号が第１の閾値と第２の閾値との間の値となるように、前記光音響・反射光検出手段の増幅率を変化させる増幅率可変手段とを備えたことを特徴としたものである。
【００２７】
また、本発明の請求項１３に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも前記光源および前記光音響・反射光検出手段が載置される架台手段を備え、前記光反射手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響・反射光検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００２８】
また、本発明の請求項１４に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも前記光源および前記光音響・反射光検出手段が載置される架台手段を備え、前記光反射手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が該架台手段に載置されたときに該光源および該光音響・反射光検出手段と対向するように該架台手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記光源および前記光音響・反射光検出手段が前記架台手段に置かれたときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００２９】
また、本発明の請求項１５に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、繰り返し充電可能な電源と、前記電源を充電する充電手段とを備え、前記光反射手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響・反射光検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００３０】
また、本発明の請求項１６に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、繰り返し充電可能な電源と、前記電源を充電する充電手段とを備え、前記光反射手段は、前記充電手段により前記電源が充電されるときに、前記光源および前記光音響・反射光検出手段と対向するように該充電手段に取り付けられ、前記制御手段は、前記充電手段による充電の途中あるいは充電が完了したときに、前記起動信号を出力することを特徴としたものである。
【００３１】
また、本発明の請求項１７に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響・反射光検出手段は、圧電効果と焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなることを特徴としたものである。
【００３２】
また、本発明の請求項１８に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光音響・反射光検出手段は、圧電効果と焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムからなることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明の非侵襲生体情報測定装置によれば、生体に対する測定に支障の無い時間に、光音響検出手段の特性変化あるいは故障を検出し、さらには光音響検出手段の増幅率を補正することができる。このため、測定する生体情報が血糖値である場合、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまうことを未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明の非侵襲生体情報測定装置の実施の形態を図面とともに詳細に説明する。
本発明の非侵襲生体情報測定装置は、生体に対する測定に支障の無い時間に、光音響検出手段の特性変化あるいは故障を検出し、さらには光音響検出手段の増幅率を補正するようにしたものである。
【００３５】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における非侵襲生体情報測定装置は、図９（ａ）に示した据置型非侵襲生体情報測定装置９０１のように構成され、非侵襲的に測定する生体情報が血糖値である非侵襲血糖測定装置を想定している。
【００３６】
図１は、本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置の構成図である。
図１において、１０１は図９（ａ）に示す据置型非侵襲生体情報測定装置９０１に相当する非侵襲生体情報測定部であり、以下に詳説する構成要素からなる。
【００３７】
光源１０２は、グルコース分子が吸収しやすい波長の照射光１１３を放出する。生体に対する透過性をも考慮すると、照射光１１３は赤外光が適している。また、生体が散乱体として作用し、光の減衰が大きいため、光源１０２の光量は大きいほどよい。ただし、生体に対する安全性の観点から、その光量は照射により生体が損傷しない光量であることが望ましい。さらに、光源１０２は小型であるほうが望ましく、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などが適している。
【００３８】
制御手段１０３は、光源１０２の点灯タイミングなどの制御信号１１４を出力し、光源１０２を点灯するとともに、起動信号１１５を出力する。
【００３９】
光音響検出手段１０４は、制御手段１０３からの起動信号１１５に基づき、光音響波信号１１６を検出し、検出信号１１７を生成する。
【００４０】
特徴量推定手段１０５は、光音響検出手段１０４で生成された検出信号１１７から推定を行うことで、特徴量としての血糖値１１８を求める。
【００４１】
特徴量表示手段１０６は、特徴量推定手段１０５で求めた血糖値１１８を、非侵襲血糖測定装置の使用者に対して表示する。
【００４２】
エラー検出手段１０７は、検出信号１１７があらかじめ設定された閾値以下の値となったときに検出エラー信号１１９を出力する。
【００４３】
エラー表示手段１０８は、エラー検出手段１０７で出力された検出エラー信号１１９をもとに、非侵襲血糖測定装置の使用者にエラーが発生したことを通知する。
【００４４】
電源１０９は、病院内あるいは家庭内の一般商用電源から、非侵襲生体情報測定部１０１が必要とする電圧あるいは電流を発生し、ケーブル１２０を介して非侵襲生体情報測定部１０１に供給する。
【００４５】
架台手段１１０は、生体に対する測定を行っていないときに、非侵襲生体情報測定部１０１をその上部に置くことができる台である。
【００４６】
光音響波発生手段１１１は、架台手段１１０上に配置され、光源１０２が発する照射光１１３を受けて、光音響波信号１１６を発生するものであり、天然ゴムのような天然高分子材料あるいはポリエチレンのような人工高分子材料からなる。
【００４７】
架台検出手段１１２は、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０の上に置かれているかどうかを検出する。
【００４８】
図２は、本発明の実施の形態１における光音響検出手段１０４およびエラー検出手段１０７の詳細構成図である。
図２において、光音響検出手段１０４内の検出素子２０１は、光音響波信号１１６を電気信号に変換する圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムにより構成されるもので、予め、光音響波信号１１６の信号振幅や周波数に適合する圧電素子を選択しておく。
【００４９】
信号増幅部２０２は、検出素子２０１が出力する微小な電気信号２０８を増幅する。また、制御手段１０３からの増幅調整信号１２３により、その増幅率を変化させることができる。
【００５０】
カウンタ２０３は、制御手段１０３からの起動信号１１５を基点としてカウントを行うカウンタである。
【００５１】
サンプリング手段２０４は、カウンタ２０３のカウント値に応じて、信号増幅部２０２からの増幅信号２０９をサンプリングする。
【００５２】
比較器２０５は、第１の閾値２０６と検出信号１１７の値とを比較するとともに、第１の閾値２０６よりも小さな第２の閾値２０７と検出信号１１７の値とを比較し、増幅エラー信号１２２を出力する。
【００５３】
本実施の形態１による非侵襲血糖測定装置を用いて、生体の血糖値を測定するときには、生体に非侵襲生体情報測定部１０１を装着し、その光源１０２および光音響検出手段１０４を生体表面に対向させて、生体からの光音響波信号１１６を測定する。
【００５４】
光音響波信号１１６は、検出素子２０１により電気信号２０８へ変換され、信号増幅部２０２で増幅信号２０９となる。制御手段１０３が発する起動信号１１５によってカウンタ２０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段２０４を動作させる。サンプリング手段２０４は、増幅信号２０９をサンプリングして検出信号１１７を出力する。
【００５５】
例えば、血糖値を非侵襲的に測定する場合には、血管や皮下細胞からの光音響波信号から得た検出信号１１７の信号強度をグルコース濃度に相関付けし、血糖値を推定することができる。
【００５６】
一方、生体の血糖値を測定しないときには、非侵襲生体情報測定部１０１を架台手段１１０の上に置くことにより、光音響検出手段１０４の特性変化あるいは故障を検出できる。
【００５７】
架台検出手段１１２は、機械的あるいは電気的なスイッチやセンサなどからなり、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０の上に置かれているかどうかを検出し、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０の上に置かれている時、その旨を示す据置信号１２１を制御手段１０３へ出力する。
【００５８】
制御手段１０３は、据置信号１２１が入力されると、起動信号１１５を発生し光音響検出手段１０４を起動するとともに、制御信号１１４により光源１０２を駆動する。これにより、光源１０２は照射光１１３を放出し、照射光１１３は非侵襲生体情報測定部１０１と対向する位置に配置された光音響波発生手段１１１を照射し、光音響波発生手段１１１は光音響波信号１１６を発生し、その光音響波信号１１６を光音響波検出手段１０４で検出することができる。
【００５９】
この動作は、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０の上に置かれている時に行われるため、生体に対する測定を妨げるものではない。
【００６０】
この時、生体の血糖値を測定する場合と同様に、検出素子２０１、信号増幅部２０２、カウンタ２０３、サンプリング手段２０４が動作し、光音響波発生手段１１１からの光音響波信号１１６に対する検出信号１１７が得られる。即ち、光音響波発生手段１１１からの光音響波信号１１６は、検出素子２０１により電気信号２０８へ変換され、信号増幅部２０２で増幅信号２０９となる。制御手段１０３が発する起動信号１１５によってカウンタ２０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段２０４を動作させる。サンプリング手段２０４は、増幅信号２０９をサンプリングして検出信号１１７を出力する。
【００６１】
ここで、検出素子２０１が正常に動作しているときには、検出信号１１７が、第１の閾値２０６と第２の閾値２０７との間の数値となるように、予め第１の閾値２０５および第２の閾値２０６の値を設定している。
【００６２】
例えば、経時劣化などにより検出素子２０１の感度が低下した場合には、検出信号１１７が第２の閾値２０７を下回り、増幅エラー信号１２２が出力される。この時、制御手段１０３は、増幅エラー信号１２２に基づき、信号増幅部２０２の増幅率を大きくして、検出信号１１７が第１の閾値２０６と第２の閾値２０７との間に収まるように制御する。
【００６３】
しかしながら、検出素子２０１の感度が大幅に低下した場合には、単に信号増幅部２０２の増幅率を大きくしただけでは電気信号２０８がノイズ成分に埋もれてしまうため、測定精度を確保できなくなってくる。そのため信号増幅部の増幅率の可変幅に制限を設けることが望ましい。
【００６４】
例えば、許容される最大の増幅率を５０００倍とした場合、増幅率を５０００倍にしても検出信号１１７が第１の閾値２０６と第２の閾値２０７との間に収まらない、あるいは検出信号１１７を第１の閾値２０６と第２の閾値２０７との間に収めるためには、制御手段１０３からの信号増幅部２０２への増幅調整信号１２３を比較器２０５にも入力すること等により、その増幅率が５０００倍を超えてしまうといった状態を検出して、検出エラー信号１１９を出力できるようにする。
【００６５】
エラー表示手段１０８は、検出エラー信号１１９に基づき、使用者に故障が発生していることを通知する。これにより、使用者は、非侵襲生体情報測定装置の使用を中止したり、修理に出したりすることができる。
【００６６】
以上のように、本発明の実施の形態１によれば、架台手段１１０に光音響波発生手段１１１を設けるとともに、架台検出手段１１２により、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０上に置かれたか否かを検出し、非侵襲生体情報測定部１０１が架台手段１１０上に置かれ、生体に対する測定を行っていない期間に、光音響波発生手段１１１に向けて照射光１１３を照射し、光音響波発生手段１１１からの光音響波信号１１６が適切な大きさか否かを判定することにより、光音響検出手段１０４の劣化あるいは故障を検出することが可能となり、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまうことを未然に防ぐことができる。
【００６７】
なお、本発明の実施の形態１では、増幅エラー信号１２２に基づき、増幅調整信号１２３を用いて信号増幅部２０２の増幅率を変化させる場合について述べたが、光源１０２の光量が低下した場合に、増幅エラー信号１２２に基づき、制御信号１１４を用いて光源１０２の光量を変化させてもよく、同様の効果を得ることができる。
【００６８】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２においても、非侵襲生体情報測定装置は、図９（ｂ）に示した携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１のように構成され、非侵襲的に測定する生体情報が血糖値である非侵襲血糖測定装置を想定している。
【００６９】
図３は、本発明の実施の形態２による非侵襲血糖測定装置の構成図である。
図３において、３０１は図９（ｂ）に示した携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１に相当する非侵襲生体情報測定部であり、以下に詳説する構成要素からなる。
【００７０】
光源３０２は、グルコース分子が吸収しやすい波長の照射光３１３を放出する。生体に対する透過性をも考慮すると、照射光３１３は赤外光が適している。また、生体が散乱体として作用し、光の減衰が大きいため、光源３０２の光量は大きいほどよい。ただし、生体に対する安全性の観点から、その光量は照射により生体が損傷しない光量であることが望ましい。さらに、光源３０２は小型であるほうが望ましく、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などが適している。
【００７１】
制御手段３０３は、光源３０２の点灯タイミングなどの制御信号３１４を出力し、光源３０２を点灯するとともに、起動信号３１５を出力する。
【００７２】
光音響検出手段３０４は、制御手段３０３からの起動信号３１５に基づき、光音響波信号３１６を検出し、検出信号３１７を生成する。
【００７３】
特徴量推定手段３０５は、光音響検出手段３０４で生成された検出信号３１７から推定を行うことで、特徴量としての血糖値３１８を求める。
【００７４】
特徴量表示手段３０６は、特徴量推定手段３０５で求めた血糖値３１８を、非侵襲血糖測定装置の使用者に対して表示する。
【００７５】
エラー検出手段３０７は、検出信号３１７があらかじめ設定された閾値以下の値となったときに検出エラー信号３１９を出力する。
【００７６】
エラー表示手段３０８は、エラー検出手段３０７で出力された検出エラー信号３１９をもとに、非侵襲血糖測定装置の使用者にエラーが発生したことを通知する。
【００７７】
電池３０９は、非侵襲生体情報測定部３０１で必要な電圧源あるいは電流源である。
【００７８】
充電手段３１０は、病院内あるいは家庭内の一般商用電源と接続され、生体に対する測定を行っていないときに、電池３０９を充電することができる。
【００７９】
光音響波発生手段３１１は、充電手段３１０上に配置され、光源３０２が発する照射光３１３を受けて、光音響波信号３１６を発生するものであり、天然ゴムのような天然高分子材料あるいはポリエチレンのような人工高分子材料からなる。
【００８０】
充電検出手段３１２は、非侵襲生体情報測定部３０１が充電手段３１０の上に置かれて、充電中であるかどうかを検出する。
【００８１】
図４は、本発明の実施の形態２における光音響検出手段３０４およびエラー検出手段３０７の詳細構成図である。
図４において、光音響検出手段３０４内の検出素子４０１は、光音響波信号３１６を電気信号に変換する圧電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムにより構成されるもので、予め、光音響波信号３１６の信号振幅や周波数に適合する圧電素子を選択しておく。
【００８２】
信号増幅部４０２は、検出素子４０１が出力する微小な電気信号４０８を増幅する。また、制御手段３０３からの増幅調整信号３２２により、その増幅率を変化させることができる。
【００８３】
カウンタ４０３は、制御手段３０３からの起動信号３１５を基点としてカウントを行うカウンタである。
【００８４】
サンプリング手段４０４は、カウンタ４０３のカウント値に応じて、信号増幅部４０２からの増幅信号４０９をサンプリングする。
【００８５】
比較器４０５は、第１の閾値４０６と検出信号３１７の値とを比較するとともに、第１の閾値４０６よりも小さな第２の閾値４０７と、検出信号３１７の値とを比較し、増幅エラー信号３２１を出力する。
【００８６】
本実施の形態２による非侵襲血糖測定装置を用いて、生体の血糖値を測定するときには、生体に非侵襲生体情報測定部３０１を装着し、その光源３０２および光音響検出手段３０４を生体表面に対向させて、生体からの光音響波信号３１６を測定する。
【００８７】
光音響波信号３１６は、検出素子４０１により電気信号４０８へ変換され、信号増幅部４０２で増幅信号４０９となる。制御手段３０３が発する起動信号３１５によってカウンタ４０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段４０４を動作させる。サンプリング手段４０４は、増幅信号４０９をサンプリングして検出信号３１７を出力する。
【００８８】
例えば、血糖値を非侵襲的に測定する場合には、血管や皮下細胞からの光音響波信号から得た検出信号３１７の信号強度をグルコース濃度に相関付けし、血糖値を推定することができる。
【００８９】
一方、生体の血糖値を測定しないときには、非侵襲生体情報測定部３０１および電池３０９を充電手段３１０の上に置くことにより、光音響検出手段３０４の特性変化あるいは故障を検出できる。
【００９０】
充電検出手段３１２は、機械的あるいは電気的なスイッチやセンサなどからなり、電池３０９が充電中かどうかを検出し、充電中であれば、その旨を示す充電信号３２０を制御手段３０３へ出力する。
【００９１】
制御手段３０３は、充電信号３２０が入力されると、起動信号３１５を発生し光音響検出手段３０４を起動するとともに、制御信号３１４により光源３０２を駆動する。これにより、光源３０２は照射光３１３を放出し、照射光３１３は非侵襲生体情報測定部３０１と対向する位置に配置された光音響波発生手段３１１を照射し、光音響波発生手段３１１は光音響波信号３１６を発生し、その光音響波信号３１６を光音響波検出手段３０４で検出することができる。
【００９２】
この動作は、少なくとも充電中および充電完了時に行われるため、生体に対する測定を妨げるものではない。
【００９３】
この時、生体の血糖値を測定する場合と同様に、検出素子４０１、信号増幅部４０２、カウンタ４０３、サンプリング手段４０４が動作し、光音響波発生手段３１１からの光音響波信号３１６に対する検出信号３１７が得られる。即ち、光音響波発生手段３１１からの光音響波信号３１６は、検出素子４０１により電気信号４０８へ変換され、信号増幅部４０２で増幅信号４０９となる。制御手段３０３が発する起動信号３１５によってカウンタ４０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段４０４を動作させる。サンプリング手段４０４は、増幅信号４０９をサンプリングして検出信号３１７を出力する。
【００９４】
ここで、検出素子４０１が正常に動作しているときには、検出信号３１７が、第１の閾値４０６と第２の閾値４０７との間の数値となるように、予め第１の閾値４０５および第２の閾値４０６の値を設定している。
【００９５】
例えば、何らかの要因により検出素子４０１の感度が増加した場合には、検出信号３１７が第１の閾値４０６を上回り、増幅エラー信号３２１が出力される。この時、制御手段３０３は、増幅エラー信号３２１に基づき、信号増幅部４０２の増幅率を小さくして、検出信号３１７が第１の閾値４０６と第２の閾値４０７との間に収まるように制御する。
【００９６】
しかしながら、検出素子４０１の感度が大幅に増加した場合には、信号増幅部４０２が調整可能な増幅率の範囲を超えてしまうことが考えられる。
【００９７】
例えば、許容される最小の増幅率を１０倍とした場合、増幅率を１０倍にしても検出信号３１７が第１の閾値４０６と第２の閾値４０７との間に収まらない、あるいは検出信号３１７を第１の閾値４０６と第２の閾値４０７との間に収めるためには、制御手段３０３からの信号増幅部４０２への増幅調整信号３２２を比較器４０５にも入力すること等により、その増幅率が１０倍を下回ってしまうといった状態を検出して、検出エラー信号３１９を出力できるようにする。
【００９８】
エラー表示手段３０８は、検出エラー信号３１９に基づき、使用者に故障が発生していることを通知する。これにより、使用者は、非侵襲生体情報測定装置の使用を中止したり、修理に出したりすることができる。
【００９９】
以上のように、本発明の実施の形態２によれば、充電手段３１０に光音響波発生手段３１１を設けるとともに、充電検出手段３１２により、非侵襲生体情報測定部３０１が充電手段３１０上に置かれたか否かを検出し、非侵襲生体情報測定部３０１が充電手段３１０上に置かれ、生体に対する測定を行っていない期間に、光音響波発生手段３１１に向けて照射光３１３を照射し、光音響波発生手段３１１からの光音響波信号３１６が適切な大きさか否かを判定することにより、光音響検出手段３０４の劣化あるいは故障を検出することが可能となり、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまうことを未然に防ぐことができる。
【０１００】
なお、本発明の実施の形態２では、増幅エラー信号３２１に基づき、増幅調整信号３２２を用いて信号増幅部４０２の増幅率を変化させる場合について述べたが、光源３０２の光量が増加した場合に、増幅エラー信号３２１に基づき、制御信号３１４を用いて光源３０２の光量を変化させてもよく、同様の効果を得ることができる。
【０１０１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３においても、非侵襲生体情報測定装置は、図９（ａ）に示した据置型非侵襲生体情報測定装置９０１のように構成され、非侵襲的に測定する生体情報が血糖値である非侵襲血糖測定装置を想定している。
【０１０２】
図５は、本発明の実施の形態３による非侵襲血糖測定装置の構成図である。
図５において、５０１は図９（ａ）に示す据置型非侵襲生体情報測定装置９０１に相当する非侵襲生体情報測定部であり、以下に詳説する構成要素からなる。
【０１０３】
光源５０２は、グルコース分子が吸収しやすい波長の照射光５１３を放出する。生体に対する透過性をも考慮すると、照射光５１３は赤外光が適している。また、生体が散乱体として作用し、光の減衰が大きいため、光源５０２の光量は大きいほどよい。ただし、生体に対する安全性の観点から、その光量は照射により生体が損傷しない光量であることが望ましい。さらに、光源５０２は小型であるほうが望ましく、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などが適している。
【０１０４】
制御手段５０３は、光源５０２の点灯タイミングなどの制御信号５１４を出力し、光源５０２を点灯するとともに、起動信号５１５を出力する。
【０１０５】
光音響・反射光検出手段５０４は、制御手段５０３からの起動信号５１５に基づき、光音響波信号あるいは反射光５１６を検出し、検出信号５１７を生成する。
【０１０６】
特徴量推定手段５０５は、光音響・反射光検出手段５０４で生成された検出信号５１７から推定を行うことで、特徴量としての血糖値５１８を求める。
【０１０７】
特徴量表示手段５０６は、特徴量推定手段５０５で求めた血糖値５１８を、非侵襲血糖測定装置の使用者に対して表示する。
【０１０８】
エラー検出手段５０７は、検出信号５１７があらかじめ設定された閾値以下の値となったときに検出エラー信号５１９を出力する。
【０１０９】
エラー表示手段５０８は、エラー検出手段５０７で出力された検出エラー信号５１９をもとに、非侵襲血糖測定装置の使用者にエラーが発生したことを通知する。
【０１１０】
電源５０９は、病院内あるいは家庭内の一般商用電源から、非侵襲生体情報測定部５０１が必要とする電圧あるいは電流を発生し、ケーブル５２０を介して非侵襲生体情報測定部５０１に供給する。
【０１１１】
架台手段５１０は、生体に対する測定を行っていないときに、非侵襲生体情報測定部５０１をその上部に置くことができる台である。
【０１１２】
光反射手段５１１は、架台手段５１０上に配置され、光源５０２が発する照射光５１３を反射して、反射光５１６を発生するものであり、金属板あるいは金属皮膜あるいは樹脂成型物などからなる。
【０１１３】
架台検出手段５１２は、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０の上に置かれているかどうかを検出する。
【０１１４】
図６は、本発明の実施の形態３における光音響・反射光検出手段５０４およびエラー検出手段５０７の詳細構成図である。
図６において、光音響・反射光検出手段５０４内の検出素子６０１は、生体からの光音響波信号（図示せず）を電気信号に変換する圧電効果を有するとともに、光反射手段５１１からの反射光５１６を電気信号に変換する焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムにより構成されるもので、光音響波信号の信号振幅や周波数に適合するとともに、反射光５１６の光量や波長にも適合する焦電素子を予め選択しておく。
【０１１５】
信号増幅部６０２は、検出素子６０１が出力する微小な電気信号６０８を増幅する。また、制御手段５０３からの増幅調整信号５２３により、その増幅率を変化させることができる。
【０１１６】
カウンタ６０３は、制御手段５０３からの起動信号５１５を基点としてカウントを行うカウンタである。
【０１１７】
サンプリング手段６０４は、カウンタ６０３のカウント値に応じて、信号増幅部６０２からの増幅信号６０９をサンプリングする。
【０１１８】
比較器６０５は、第１の閾値６０６と検出信号５１７の値とを比較するとともに、第１の閾値６０６よりも小さな第２の閾値６０７と検出信号５１７の値とを比較し、増幅エラー信号５２２を出力する。
【０１１９】
本実施の形態３による非侵襲血糖測定装置を用いて、生体の血糖値を測定するときには、生体に非侵襲生体情報測定部５０１を装着し、その光源５０２および光音響・反射光検出手段５０４を生体表面に対向させて、生体からの光音響波信号を測定する。
【０１２０】
光音響波信号は、検出素子６０１により電気信号６０８へ変換され、信号増幅部６０２で増幅信号６０９となる。制御手段５０３が発する起動信号５１５によってカウンタ６０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段６０４を動作させる。サンプリング手段６０４は、増幅信号６０９をサンプリングして検出信号５１７を出力する。
【０１２１】
例えば、血糖値を非侵襲的に測定する場合には、血管や皮下細胞からの光音響波信号から得た検出信号５１７の信号強度をグルコース濃度に相関付けし、血糖値を推定することができる。
【０１２２】
一方、生体の血糖値を測定しないときには、非侵襲生体情報測定部５０１を架台手段５１０の上に置くことにより、光音響・反射光検出手段５０４の特性変化あるいは故障を検出できる。
【０１２３】
架台検出手段５１２は、機械的あるいは電気的なスイッチやセンサなどからなり、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０の上に置かれているかどうかを検出し、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０の上に置かれている時、その旨を示す据置信号５２１を制御手段５０３へ出力する。
【０１２４】
制御手段５０３は、据置信号５２１が入力されると、起動信号５１５を発生し光音響・反射光検出手段５０４を起動するとともに、制御信号５１４により光源５０２を駆動する。これにより、光源５０２は照射光５１３を放出し、照射光５１３は非侵襲生体情報測定部５０１と対向する位置に配置された光反射手段５１１により反射し、その反射光５１６を光音響・反射光検出手段５０４で検出することができる。
【０１２５】
この動作は、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０の上に置かれている時に行われるため、生体に対する測定を妨げるものではない。
【０１２６】
この時、生体の血糖値を測定する場合と同様に、検出素子６０１、信号増幅部６０２、カウンタ６０３、サンプリング手段６０４が動作し、光反射手段５１１からの反射光５１６に対する検出信号５１７が得られる。即ち、光反射手段５１１からの反射光５１６は、検出素子６０１により電気信号６０８へ変換され、信号増幅部６０２で増幅信号６０９となる。制御手段５０３が発する起動信号５１５によってカウンタ６０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段６０４を動作させる。サンプリング手段６０４は、増幅信号６０９をサンプリングして検出信号５１７を出力する。
【０１２７】
ここで、検出素子６０１が正常に動作しているときには、検出信号５１７が、第１の閾値６０６と第２の閾値６０７との間の数値となるように、予め第１の閾値６０５および第２の閾値６０６の値を設定している。
【０１２８】
例えば、経時劣化などにより検出素子６０１の感度が低下した場合には、検出信号５１７が第２の閾値６０７を下回り、増幅エラー信号５２２が出力される。この時、制御手段５０３は、増幅エラー信号５２２に基づき、信号増幅部６０２の増幅率を大きくして、検出信号５１７が第１の閾値６０６と第２の閾値６０７との間に収まるように制御する。
【０１２９】
しかしながら、検出素子６０１の感度が大幅に低下した場合には、単に信号増幅部６０２の増幅率を大きくしただけでは電気信号６０８がノイズ成分に埋もれてしまうため、測定精度を確保できなくなってくる。そのため信号増幅部の増幅率の可変幅に制限を設けることが望ましい。
【０１３０】
例えば、許容される最大の増幅率を５０００倍とした場合、増幅率を５０００倍にしても検出信号５１７が第１の閾値６０６と第２の閾値６０７との間に収まらない、あるいは検出信号５１７を第１の閾値６０６と第２の閾値６０７との間に収めるためには、制御手段５０３からの信号増幅部６０２への増幅調整信号５２３を比較器６０５にも入力すること等により、その増幅率が５０００倍を超えてしまうといった状態を検出して、検出エラー信号５１９を出力できるようにする。
【０１３１】
エラー表示手段５０８は、検出エラー信号５１９に基づき、使用者に故障が発生していることを通知する。これにより、使用者は、非侵襲生体情報測定装置の使用を中止したり、修理に出したりすることができる。
【０１３２】
以上のように、本発明の実施の形態３によれば、架台手段５１０に光反射手段５１１を設けるとともに、架台検出手段５１２により、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０上に置かれたか否かを検出し、非侵襲生体情報測定部５０１が架台手段５１０上に置かれ、生体に対する測定を行っていない期間に、光反射手段５１１に向けて照射光５１３を照射し、光反射手段５１１からの反射光５１６が適切な大きさか否かを判定することにより、光音響・反射光検出手段５０４の劣化あるいは故障を検出することが可能となり、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまうことを未然に防ぐことができる。
【０１３３】
なお、本発明の実施の形態３では、増幅エラー信号５２２に基づき、増幅調整信号５２３を用いて信号増幅部６０２の増幅率を変化させる場合について述べたが、光源５０２の光量が低下した場合に、増幅エラー信号５２２に基づき、制御信号５１４を用いて光源５０２の光量を変化させてもよく、同様の結果を得ることができる。
【０１３４】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４においても、非侵襲生体情報測定装置は、図９（ｂ）に示した携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１のように構成され、非侵襲的に測定する生体情報が血糖値である非侵襲血糖測定装置を想定している。
【０１３５】
図７は、本発明の実施の形態４による非侵襲血糖測定装置の構成図である。
図７において、７０１は図９（ｂ）に示した携帯型非侵襲生体情報測定装置９１１に相当する非侵襲生体情報測定部であり、以下に詳説する構成要素からなる。
【０１３６】
光源７０２は、グルコース分子が吸収しやすい波長の照射光７１３を放出する。生体に対する透過性をも考慮すると、照射光７１３は赤外光が適している。また、生体が散乱体として作用し、光の減衰が大きいため、光源７０２の光量は大きいほどよい。ただし、生体に対する安全性の観点から、その光量は照射により生体が損傷しない光量であることが望ましい。さらに、光源７０２は小型であるほうが望ましく、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）などが適している。
【０１３７】
制御手段７０３は、光源７０２の点灯タイミングなどの制御信号７１４を出力し、光源７０２を点灯するとともに、起動信号７１５を出力する。
【０１３８】
光音響・反射光検出手段７０４は、制御手段７０３からの起動信号７１５に基づき、光音響波信号あるいは反射光７１６を検出し、検出信号７１７を生成する。
【０１３９】
特徴量推定手段７０５は、光音響・反射光検出手段７０４で生成された検出信号７１７から推定を行うことで、特徴量としての血糖値７１８を求める。
【０１４０】
特徴量表示手段７０６は、特徴量推定手段７０５で求めた血糖値７１８を、非侵襲血糖測定装置の使用者に対して表示する。
【０１４１】
エラー検出手段７０７は、検出信号７１７があらかじめ設定された閾値以下の値となったときに検出エラー信号７１９を出力する。
【０１４２】
エラー表示手段７０８は、エラー検出手段７０７で出力された検出エラー信号７１９をもとに、非侵襲血糖測定装置の使用者にエラーが発生したことを通知する。
【０１４３】
電池７０９は、非侵襲生体情報測定部７０１で必要な電圧源あるいは電流源である。
【０１４４】
充電手段７１０は、病院内あるいは家庭内の一般商用電源と接続され、生体に対する測定を行っていないときに、電池７０９を充電することができる。
【０１４５】
光反射手段７１１は、充電手段７１０上に配置され、光源７０２が発する照射光７１３を反射して、反射光７１６を発生するものであり、金属板あるいは金属皮膜あるいは樹脂成型物からなる。
【０１４６】
充電検出手段７１２は、非侵襲生体情報測定部７０１が充電手段７１０の上に置かれて、充電中であるかどうかを検出する。
【０１４７】
図８は、本発明の実施の形態４における光音響・反射光検出手段７０４およびエラー検出手段７０７の詳細構成図である。
図８において、光音響・反射光検出手段７０４内の検出素子８０１は、生体からの光音響波信号（図示せず）を電気信号に変換する圧電効果を有するとともに、光反射手段７１１からの反射光７１６を電気信号に変換する焦電効果を有するチタン酸ジルコン酸鉛などのセラミックスあるいはポリフッ化ビニリデンなどの高分子フィルムにより構成されるもので、光音響波信号の信号振幅や周波数に適合するとともに、反射光７１６の光量や波長にも適合する焦電素子を予め選択しておく。
【０１４８】
信号増幅部８０２は、検出素子８０１が出力する微小な電気信号８０８を増幅する。また、制御手段７０３からの増幅調整信号７２２により、その増幅率を変化させることができる。
【０１４９】
カウンタ８０３は、制御手段７０３からの起動信号７１５を基点としてカウントを行うカウンタである。
【０１５０】
サンプリング手段８０４は、カウンタ８０３のカウント値に応じて、信号増幅部８０２からの増幅信号８０９をサンプリングする。
【０１５１】
比較器８０５は、第１の閾値８０６と検出信号７１７の値とを比較するとともに、第１の閾値８０６よりも小さな第２の閾値８０７と検出信号７１７の値とを比較し、増幅エラー信号７２１を出力する。
【０１５２】
本実施の形態４による非侵襲血糖測定装置を用いて、生体の血糖値を測定するときには、生体に非侵襲生体情報測定部７０１を装着し、その光源７０２および光音響・反射光検出手段７０４を生体表面に対向させて、生体からの光音響波信号を測定する。
【０１５３】
光音響波信号は、検出素子８０１により電気信号８０８へ変換され、信号増幅部８０２で増幅信号８０９となる。制御手段７０３が発する起動信号７１５によってカウンタ８０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段８０４を動作させる。サンプリング手段８０４は、増幅信号８０９をサンプリングして検出信号７１７を出力する。
【０１５４】
例えば、血糖値を非侵襲的に測定する場合には、血管や皮下細胞からの光音響波信号から得た検出信号７１７の信号強度をグルコース濃度に相関付けし、血糖値を推定することができる。
【０１５５】
一方、生体の血糖値を測定しないときには、非侵襲生体情報測定部７０１および電池７０９を充電手段７１０の上に置くことにより、光音響・反射光検出手段７０４の特性変化あるいは故障を検出できる。
【０１５６】
充電検出手段７１２は、機械的あるいは電気的なスイッチやセンサなどからなり、電池７０９が充電中かどうかを検出し、充電中であれば、その旨を示す充電信号７２０を制御手段７０３へ出力する。
【０１５７】
制御手段７０３は、充電信号７２０が入力されると、起動信号７１５を発生し光音響・反射光検出手段７０４を起動するとともに、制御信号７１４により光源７０２を駆動する。これにより、光源７０２は照射光７１３を放出し、照射光７１３は非侵襲生体情報測定部７０１と対向する位置に配置された光反射手段７１１により反射し、その反射光７１６を光音響・反射光検出手段７０４で検出することができる。
【０１５８】
この動作は、少なくとも充電中および充電完了時に行われるため、生体に対する測定を妨げるものではない。
【０１５９】
この時、生体の血糖値を測定する場合と同様に、検出素子８０１、信号増幅部８０２、カウンタ８０３、サンプリング手段８０４が動作し、光反射手段７１１からの反射光７１６に対する検出信号７１７が得られる。即ち、光反射手段７１１からの反射光７１６は、検出素子８０１により電気信号８０８へ変換され、信号増幅部８０２で増幅信号８０９となる。制御手段７０３が発する起動信号７１５によってカウンタ８０３が動作し、所定の期間にわたってサンプリング手段８０４を動作させる。サンプリング手段８０４は、増幅信号８０９をサンプリングして検出信号７１７を出力する。
【０１６０】
ここで、検出素子８０１が正常に動作しているときには、検出信号７１７が、第１の閾値８０６と第２の閾値８０７との間の数値となるように、予め第１の閾値８０５および第２の閾値８０６の値を設定している。
【０１６１】
例えば、何らかの要因により検出素子８０１の感度が増加した場合には、検出信号７１７が第１の閾値８０６を上回り、増幅エラー信号７２１が出力される。この時、制御手段７０３は、増幅エラー信号７２１に基づき、信号増幅部８０２の増幅率を小さくして、検出信号７１７が第１の閾値８０６と第２の閾値８０７との間に収まるように制御する。
【０１６２】
しかしながら、検出素子８０１の感度が大幅に増加した場合には、信号増幅部８０２が調整可能な増幅率の範囲を超えてしまうことが考えられる。
【０１６３】
例えば、許容される最小の増幅率を１０倍とした場合、増幅率を１０倍にしても検出信号７１７が第１の閾値８０６と第２の閾値８０７との間に収まらない、あるいは検出信号７１７を第１の閾値８０６と第２の閾値８０７との間に収めるためには、制御手段７０３からの信号増幅部８０２への増幅調整信号７２２を比較器８０５にも入力すること等により、その増幅率が１０倍を下回ってしまうといった状態を検出して、検出エラー信号７１９を出力できるようにする。
【０１６４】
エラー表示手段７０８は、検出エラー信号７１９に基づき、使用者に故障が発生していることを通知する。これにより、使用者は、非侵襲生体情報測定装置の使用を中止したり、修理に出したりすることができる。
【０１６５】
以上のように、本発明の実施の形態４によれば、充電手段７１０に光反射手段７１１を設けるとともに、充電検出手段７１２により、非侵襲生体情報測定部７０１が充電手段７１０上に置かれたか否かを検出し、非侵襲生体情報測定部７０１が充電手段７１０上に置かれ、生体に対する測定を行っていない期間に、光反射手段７１１に向けて照射光７１３を照射し、光反射手段７１１からの反射光７１６が適切な大きさか否かを判定することにより、光音響・反射光検出手段７０４の劣化あるいは故障を検出することが可能となり、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を行ってしまうことを未然に防ぐことができる。
【０１６６】
なお、本発明の実施の形態４では、増幅エラー信号７２１に基づき、増幅調整信号７２２を用いて信号増幅部８０２の増幅率を変化させる場合について述べたが、光源７０２の光量が増加した場合に、増幅エラー信号７２１に基づき、制御信号７１４を用いて光源７０２の光量を変化させてもよく、同様の効果を得ることができる。
【０１６７】
また、本発明の実施の形態１ないし４では、血糖値を測定するものとして説明したが、光音響波信号を発生する生体内の組織や成分の生体情報を測定する装置であってもよく、同様の効果を得ることができる。
【０１６８】
さらに、本発明の実施の形態１ないし４では、１個の光源と１個の光音響検出手段あるいは１個の光源と１個の光音響・反射光検出手段とを有するものとして説明したが、複数の光源と複数の光音響検出手段あるいは複数の光源と複数の光音響・反射光検出手段を備えた場合においても、それぞれの光音響検出手段あるいは光音響・反射光検出手段に対して、順次、閾値との比較を行うことによって同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１６９】
以上のように、本発明にかかる非侵襲生体情報測定装置は、光音響波発生手段あるいは光反射手段を設けることにより、生体に対する測定に支障の無い時間に、光音響検出手段あるいは光音響・反射光検出手段の特性変化あるいは故障を検出し、さらには光音響検出手段あるいは光音響・反射光検出手段の増幅率を補正することができ、患者が誤った血糖値に基づきインスリン投与あるいは糖分摂取を未然に防ぐ際に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における光音響検出手段１０４およびエラー検出手段１０７の詳細構成図
【図３】本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態２における光音響検出手段３０４およびエラー検出手段３０７の詳細構成図
【図５】本発明の実施の形態３における非侵襲血糖測定装置の構成図
【図６】本発明の実施の形態３における光音響・反射光検出手段５０４およびエラー検出手段５０７の詳細構成図
【図７】本発明の実施の形態４における非侵襲血糖測定装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態４における光音響・反射光検出手段７０４およびエラー検出手段７０７の詳細構成図
【図９】図（ａ）は従来の据置型非侵襲生体情報測定装置の構成図、図（ｂ）は従来の携帯型非侵襲生体情報測定装置の構成図
【符号の説明】
【０１７１】
１０１  非侵襲生体情報測定部
１０２  光源
１０３  制御手段
１０４  光音響検出手段
１０５  特徴量推定手段
１０６  特徴量表示手段
１０７  エラー検出手段
１０８  エラー表示手段
１０９  電源
１１０  架台手段
１１１  光音響波発生手段
１１２  架台検出手段
１１３  照射光
１１４  制御信号
１１５  起動信号
１１６  光音響波
１１７  検出信号
１１８  血糖値
１１９  検出エラー信号
１２０  ケーブル
１２１  据置信号
１２２  増幅エラー信号
１２３  増幅調整信号
２０１  検出素子
２０２  信号増幅部
２０３  カウンタ
２０４  サンプリング手段
２０５  比較器
２０６  第１の閾値
２０７  第２の閾値
３０１  非侵襲生体情報測定部
３０２  光源
３０３  制御手段
３０４  光音響検出手段
３０５  特徴量推定手段
３０６  特徴量表示手段
３０７  エラー検出手段
３０８  エラー表示手段
３０９  電池
３１０  充電手段
３１１  光音響波発生手段
３１２  充電検出手段
３１３  照射光
３１４  制御信号
３１５  起動信号
３１６  光音響波
３１７  検出信号
３１８  血糖値
３１９  検出エラー信号
３２０  充電信号
３２１  増幅エラー信号
３２２  増幅調整信号
４０１  検出素子
４０２  信号増幅部
４０３  カウンタ
４０４  サンプリング手段
４０５  比較器
４０６  第１の閾値
４０７  第２の閾値
５０１  非侵襲生体情報測定部
５０２  光源
５０３  制御手段
５０４  光音響・反射光検出手段
５０５  特徴量推定手段
５０６  特徴量表示手段
５０７  エラー検出手段
５０８  エラー表示手段
５０９  電源
５１０  架台手段
５１１  光反射手段
５１２  架台検出手段
５１３  照射光
５１４  制御信号
５１５  起動信号
５１６  反射光
５１７  検出信号
５１８  血糖値
５１９  検出エラー信号
５２０  ケーブル
５２１  据置信号
５２２  増幅エラー信号
５２３  増幅調整信号
６０１  検出素子
６０２  信号増幅部
６０３  カウンタ
６０４  サンプリング手段
６０５  比較器
６０６  第１の閾値
６０７  第２の閾値
７０１  非侵襲生体情報測定部
７０２  光源
７０３  制御手段
７０４  光音響・反射光検出手段
７０５  特徴量推定手段
７０６  特徴量表示手段
７０７  エラー検出手段
７０８  エラー表示手段
７０９  電池
７１０  充電手段
７１１  光反射手段
７１２  充電検出手段
７１３  照射光
７１４  制御信号
７１５  起動信号
７１６  反射光
７１７  検出信号
７１８  血糖値
７１９  検出エラー信号
７２０  充電信号
７２１  増幅エラー信号
７２２  増幅調整信号
８０１  検出素子
８０２  信号増幅部
８０３  カウンタ
８０４  サンプリング手段
８０５  比較器
８０６  第１の閾値
８０７  第２の閾値
９０１  据置型非侵襲生体情報測定装置
９０２  非侵襲生体情報測定部
９０３  電源
９０４  架台手段
９１１  携帯型非侵襲生体情報測定装置
９１２  非侵襲生体情報測定部
９１３  電池
９１４  充電手段
【図１】
2008253482.tif 000003
【図２】
2008253482.tif 000004
【図３】
2008253482.tif 000005
【図４】
2008253482.tif 000006
【図５】
2008253482.tif 000007
【図６】
2008253482.tif 000008
【図７】
2008253482.tif 000009
【図８】
2008253482.tif 000010
【図９】
2008253482.tif 000011