(57)【要約】      （修正有）【課題】光を用いた生体情報の測定精度の向上を図る装置を提供する。【解決手段】生体情報取得装置１０は、本体ケース１２に内蔵した加圧機構により、被検者２の測定部位である皮膚面を最適押圧力で押圧した状態で、センサーモジュール５０を用いた光測定によって生体情報である血糖値を測定する。最適押圧力は、押圧力を変化させながらセンサーモジュールを用いて検出した容積脈波の振幅が最大となる押圧力である。【選択図】図１
2016112042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生体に照射する発光部と、
前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、
前記生体の測定部位を押圧する押圧部と、
前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御する制御部と、
を備える生体情報取得装置。
【請求項２】
前記制御部に前記押圧力が制御された状態における前記受光光に基づいて、生体情報を測定する生体情報測定部、
を更に備える請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項３】
前記生体情報測定部は、前記押圧力が制御された状態における前記受光光に基づいて容積脈波を取得し、前記容積脈波の極大値と極小値との差を用いて生体情報を測定することを特徴とする請求項２に記載の生体情報取得装置。
【請求項４】
前記生体情報測定部は、前記生体情報として血糖値を測定する、
請求項２又は３に記載の生体情報取得装置。
【請求項５】
光を生体に照射する発光部と、前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、を備える生体情報取得装置が実行する生体情報取得方法であって、
前記生体の測定部位を押圧することと、
前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御することと、
を含む生体情報取得方法。
【請求項６】
本体部と、前記本体部を生体の測定部位に装着固定するためのバンド部と、を備える電子機器であって、
本体部は、
光を生体に照射する発光部と、
前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、
前記測定部位を押圧する押圧部と、
前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御し、前記押圧力を制御した状態における前記受光光に基づいて生体情報を測定する演算制御部と、
を有する電子機器。
【請求項７】
生体に装着固定される光学プローブと、本体装置と、が通信接続された電子機器であって、
前記光学プローブは、
光を生体に照射する発光部と、
前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、
前記受光部による受光信号を前記本体装置へ送信する送信部と、
前記生体の測定部位を押圧する押圧部と、
を有し、
前記本体装置は、
前記受光信号に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御し、前記押圧力を制御した状態における前記受光光に基づいて生体情報を測定する演算制御部と、
を有する、
電子機器。
【請求項８】
請求項１〜４の何れかに記載の生体情報取得装置を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を用いて生体情報を測定する生体情報取得装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
光を用いて非侵襲に生体情報を測定する生体情報取得装置の一例として、近赤外線を含む測定光を生体に照射し、血液中のグルコース濃度である血糖値を測定する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、吸光波長が物質の種類や濃度に依存するという現象を利用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−７０８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような光を用いた血糖値の測定では、血管（血液）を透過した光の微少な光強度の変化を捉えており、僅かな光強度の違いが測定結果の誤差に繋がる。そのため、受光強度を高精度化する等のデバイス技術が求められる。一方、測定対象となる部位に圧力を加える等の測定手技によっても、同一血管に対する光強度の測定精度（この場合、測定感度ともいえる）が変化し得る。その測定手技を再現ないし支援する装置を実現できれば、より高精度な測定を実現することが可能となる。なお、一例として血糖値の測定を取り上げて説明したが、血糖値以外の脂質などの血液成分の他、脈拍など、光を用いて血液に係る生体情報を測定する場合に共通する課題である。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、光を用いた生体情報の測定精度の向上を図ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための第１の発明は、光を生体に照射する発光部と、前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、前記生体の測定部位を押圧する押圧部と、前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御する制御部と、を備える生体情報取得装置である。
【０００７】
また、他の発明として、光を生体に照射する発光部と、前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、を備える生体情報取得装置が実行する生体情報取得方法であって、前記生体の測定部位を押圧することと、前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御することと、を含む生体情報取得方法を構成しても良い。
【０００８】
この第１の発明等によれば、容積脈波の振幅が最大条件を満たす押圧力となるように押圧力が制御される。生体の測定部位を押圧すると、その測定部位の血管が変形して血液容積が変化し得る。また、容積脈波は、受光光の光量の変動、すなわち受光光が通過した血管の血液容積の変動を表し、受光光が通過した血管の血液容積変化量が多いほど、容積脈波の振幅が大きくなる。従って、受光光が通過する血液容積が最大となる結果、受光光に含まれる血液情報が多くなり、この状態で生体情報を測定することで測定精度の向上を図ることができる。
【０００９】
すなわち、第２の発明として、第１の発明の生体情報取得装置であって、前記制御部に前記押圧力が制御された状態における前記受光光に基づいて、生体情報を測定する生体情報測定部、を更に備えた生体情報取得装置を構成することができる。
【００１０】
また、第３の発明として、第２の発明の生体情報取得装置であって、前記生体情報測定部は、前記押圧力が制御された状態における前記受光光に基づいて容積脈波を取得し、前記容積脈波の極大値と極小値との差を用いて生体情報を測定することを特徴とする生体情報取得装置を構成することとしても良い。
【００１１】
第４の発明として、第２又は第３の発明の生体情報取得装置であって、前記生体情報測定部は、前記生体情報として血糖値を測定する、生体情報取得装置を構成しても良い。
【００１２】
この第４の発明によれば、生体情報として、血糖値を測定することができる。
【００１３】
第６の発明は、本体部と、前記本体部を生体の測定部位に装着固定するためのバンド部と、を備える電子機器であって、本体部は、光を生体に照射する発光部と、前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、前記測定部位を押圧する押圧部と、前記受光部の受光光に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御し、前記押圧力を制御した状態における前記受光光に基づいて生体情報を測定する演算制御部と、を有する電子機器である。
【００１４】
この第６の発明によれば、第１及び第２の発明と同様の効果を得る電子機器を実現することができる。また、本体部をバンド部によって生体の測定部位に装着固定できるため、例えば腕時計型といった構成とすることで、携帯性に優れ、場所や時間が問われないことから、比較的長時間の間、連続的あるいは断続的ないしは定期的に生体情報の取得を行うことができる。
【００１５】
第７の発明は、生体に装着固定される光学プローブと、本体装置と、が通信接続された電子機器であって、前記光学プローブは、光を生体に照射する発光部と、前記発光部の照射光が生体内で反射或いは透過した光を受光する受光部と、前記受光部による受光信号を前記本体装置へ送信する送信部と、前記生体の測定部位を押圧する押圧部と、を有し、前記本体装置は、前記受光信号に基づく容積脈波の振幅が所定の最大条件を満たすように前記押圧部の押圧力を制御し、前記押圧力を制御した状態における前記受光光に基づいて生体情報を測定する演算制御部と、を有する、
電子機器である。
【００１６】
この第７の発明によれば、第１及び第２の発明と同様の効果を得る電子機器を実現することができる。
【００１７】
第８の発明は、第１〜第４の何れかの発明の生体情報取得装置を備えた電子機器である。
【００１８】
この第８の発明によれば、第１〜第４の発明と同様の効果を得る電子機器を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】生体情報取得装置の全体構成例。
【図２】センサーモジュールの構成図。
【図３】加圧機構の構成図。
【図４】生体内での光の通過の説明図。
【図５】測定用素子の選択の説明図。
【図６】容積脈波の一例。
【図７】押圧力に応じた容積脈波の変化の説明図。
【図８】生体情報取得装置の機能構成図。
【図９】生体情報取得処理のフローチャート。
【図１０】生体情報取得装置の他のシステム構成例。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は、本実施形態における生体情報取得装置１０の全体構成例を示す外観図である。この生体情報取得装置１０は、光を用いて被検者２の生体情報を非侵襲に測定する電子機器である。本実施形態では、生体情報として、被検者２の血液中のグルコース濃度、すなわち血糖値を測定する。図１に示すように、生体情報取得装置１０は、腕時計型を成し、本体ケース１２と、本体ケース１２を被検者２の手首や腕等の測定部位に装着固定するための、例えば面ファスナーを有するバンド部である固定バンド１４とを備えて構成される。
【００２１】
本体ケース１２の表面（被検者が装着したときに外向きとなる面）には、タッチパネル１６や操作スイッチ１８、スピーカー２０が設けられている。このタッチパネル１６や操作スイッチ１８を用いて被検者２が測定開始指示の入力を行ったり、測定に係る音声ガイダンスがスピーカー２０から出力されたり、測定結果がタッチパネル１６に表示されたりする。
【００２２】
また、本体ケース１２の側面には、外部装置と通信するための通信装置２２と、メモリーカード２４のリーダーライタ２６とが設けられている。通信装置２２は、有線ケーブルを接続するためのジャックや、或いは、無線通信を行うための無線通信モジュール及びそのアンテナにより実現される。メモリーカード２４は、フラッシュメモリーや強誘電体メモリー（ＦｅＲＡＭ：Ferroelectric Random Access Memory）、磁気抵抗メモリー（ＭＲＡＭ：Magnetoresistive Random Access Memory）等のデータ書き換え可能な不揮発性メモリーである。
【００２３】
また、本体ケース１２の裏面には、センサーモジュール５０が、被検者２の皮膚面に接触可能に設けられている。センサーモジュール５０は、被検者２の皮膚面に測定光を照射しその反射透過光を受光する測定用のデバイスであり、光源内蔵型の薄型イメージセンサーである。
【００２４】
更に、本体ケース１２には、充電式のバッテリー２８と、制御基板３０と、加圧機構６０（図３参照）と、が内蔵されている。バッテリー２８への充電方式としては、本体ケース１２の背面側に電気接点を設け、家庭用電源に接続されたクレードルにセットし、電気接点を介してクレードル経由で充電される構成でも良いし、無線式充電でも良い。
【００２５】
制御基板３０には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メインメモリーと、測定データ用メモリーと、タッチパネルコントローラーと、センサーモジュールコントローラーとが搭載されている。メインメモリーは、プログラムや初期データを格納したり、ＣＰＵの演算値を格納することができる記憶媒体であり、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリー等で実現される。なお、プログラムや初期データは、メモリーカード２４に記憶されている構成でも良い。測定データ用メモリーは、測定データを記憶するための記憶媒体であり、フラッシュメモリーや強誘電体メモリー、磁気抵抗メモリー等のデータ書き換え可能な不揮発性メモリーによって実現される。なお、測定データをメモリーカード２４に記憶する構成でも良い。
【００２６】
図２は、センサーモジュール５０の概略構成を示す図である。図２（１）は平面図を示し、図２（２）は断面図を示している。センサーモジュール５０は、多数の発光素子５２を平面状に二次元配列した発光層５１と、センサーモジュール５０の厚み方向へ向かう光以外を選択的に遮断する遮光層５３と、近赤外線を選択的に透過させる透過層５５と、多数の受光素子５８を平面状に二次元配列した受光層５７と、を積層して構成されたデバイスである。このセンサーモジュール５０は、正面側（発光層の側の面）が被検者２の皮膚面に向くように、本体ケース１２の裏面側に設けられている。
【００２７】
発光素子５２は、測定光を照射する発光部であり、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）等により実現される。本実施形態では、血糖値（血液中のグルコース濃度）を測定するため、発光素子５２は、皮膚透過性を有する近赤外線を含む光を発光可能な素子とする。
【００２８】
受光素子５８は、測定光の透過光や反射光を受光し、受光量に応じた電気信号を出力する受光部であり、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の撮像素子で実現される。また、１つの受光素子５８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。
【００２９】
発光層５１における発光素子５２、及び、受光層５７における受光素子５８は、共通のＸｓ−Ｙｓ直交座標系で定義されるマトリクス状に配置されている。そして、発光層５１の発光素子５２と受光層５７の受光素子５８とは、それぞれにおけるＸｓ，Ｙｓ軸方向それぞれの配置間隔は同一であるが、Ｘｓ−Ｙｓ平面において互い違いとなるように配置されている（図２（１）参照）。すなわち、発光素子５２と受光素子５８とのＸｓ，Ｙｓ軸方向の位置が、互いに所定長だけずれるように積層されて構成されている。これにより、被検者２の生体内を透過した光や反射した光（反射透過光）が受光素子５８に到達可能なように構成されている。
【００３０】
なお、発光素子５２の大きさや配置間隔、受光素子の大きさや配置間隔等は、適宜設定可能である。例えば、配置間隔は、１〜５００［μｍ］とすると好適であり、製造コストと測定精度との兼ね合いから、例えば５０〜２００［μｍ］程度とすることもできる。また、センサーモジュール５０には、発光素子５２から照射される測定光の照射範囲を絞ったり、偏光する目的、或いは、生体内を透過・反射した光を受光素子に的確に集める目的で、更なる光学素子を有する集光層を設けることもできる。また、表面の損傷を防止する保護層を適宜設けても良い。また、発光素子５２と受光素子５８とが積層された構成に限らず、発光素子５２と受光素子５８とが並置された構成としても良い。
【００３１】
図３は、生体情報取得装置１０を被検者２の手首に装着した状態における概略断面図である。本体ケース１２内において、センサーモジュール５０の直上に加圧機構６０が配置され、その上方に制御基板３０が配置されている。加圧機構６０は、センサーモジュール５０を本体ケース１２から押し出すようにして、センサーモジュール５０を被検者２の皮膚面に加圧する機構部である。固定バンド１４によって本体ケース１２が被検者２の手首に固定されているため、加圧機構６０の加圧によりセンサーモジュール５０が皮膚面に一層密着するとともに、被検者２の測定部位が押圧されることとなる。その結果、測定部位を流れる血管（この場合、橈骨動脈）の断面形状が変形して、血液容積が変化し得る状態となる。
【００３２】
加圧機構６０は、電磁モーター６２と、伝達歯車６４と、ウォームギア６６と、ウォームギアホイール６８と、円筒カム機構７０と、加圧板７２と、センサー用水袋７４と、を有して構成される。加圧機構６０は、バッテリー２８から電力を受けて電磁モーター６２が回転することによって伝達歯車６４が回転し、伝達歯車６４に螺合するウォームギア６６が回転する。それに伴い、ウォームギアホイール６８が回転することによって円筒カム機構７０の突出量が制御され、突出量を増加させることで、加圧板７２及びセンサー用水袋７４が手首側に押し出される。そして、加圧板７２及びセンサー用水袋７４が押し出されることにより、その下方のセンサーモジュール５０が被検者２の皮膚面に向けて加圧（押圧）される。
【００３３】
［原理］
被検者２の生体情報の測定にあたり、生体情報取得装置１０は、センサーモジュール５０が被検者２の皮膚面に密着するようにして固定バンド１４で固定装着される。そして、センサーモジュール５０の直下における生体内の血管を対象として生体情報を測定する。本実施形態では、加圧機構６０によって被検者２の測定部位である皮膚面を加圧（押圧）した状態で、センサーモジュール５０を用いて生体情報である血糖値を測定する。つまり、血管は弾性体であり、押圧によってその皮膚面の下方に在る血管が変形し、当該血管内の血液容積が変化する。センサーモジュール５０による生体情報の測定は光を用いて行うため、測定光が透過する血液容積の変化によって、生体情報の取得精度も変化し得る。本実施形態では、測定部位である被検者２の皮膚面の押圧力を適切に設定することで、生体情報の測定精度の向上を実現している。具体的には、血液容積の変動波形である容積脈波から生体情報の取得に最適な押圧力を求め、この最適押圧力で被検者の測定部位を押圧した状態で、生体情報の測定を行う。
【００３４】
（Ａ）測定用素子の選択
図４は、生体内での光の伝播を説明する図であり、被検者２の生体内の深さ方向に沿った断面を示している。センサーモジュール５０のある発光素子５２から照射された測定光は、皮膚面から生体内に進入して拡散反射し、そのうちの一部がある受光素子５８に到達する。その光の伝播経路は、いわゆるバナナ形状（２つの弧で挟まれた領域）を成し、ほぼ中央付近で深さ方向の幅が最も広くなる。この伝播経路の深さ（到達可能な深さ）Ｄは、発光素子と受光素子との間隔Ｗが小さいほど浅く、間隔Ｗが大きいほど深くなる。
【００３５】
このようにして受光素子５８にて受光された光（受光光）のうち、生体内を伝搬する過程で血液を通過した光、すなわち血管に到達して血管を流れる血液によって反射・吸収・透過された光は、血液に関する情報を多く含んでいるといえる。従って、測定精度を上げるため、血管（血液）を通過する光が多くなるよう、測定用の発光素子５２（以下、「測定用発光素子」という）及び受光素子５８（以下、「測定用受光素子」という）を選択する。なお、測定用発光素子及び測定用受光素子は、１つに限らず複数であっても良い。そして、この測定用発光素子及び測定用受光素子を用いて、容積脈波の検出や生体情報（血糖値）の取得を行う。
【００３６】
測定用発光素子及び測定用受光素子の選択は、次のように行う。先ず、血管パターン（血管の位置）を取得する。血管パターンの取得は、公知の静脈認証技術における静脈パターンと同様に実現することができる。すなわち、センサーモジュール５０の全ての発光素子５２を一斉発光させ、被検者２の皮膚面に測定光を照射する。そして、全ての受光素子５８を用いて、測定光が生体内を透過した光（透過光）や反射した光（反射光）を受光、すなわち撮影して生体画像を取得する。血液は、周辺組織と比べて近赤外線を吸収し易いため、生体画像において、血管部分が非血管部分よりも輝度が低く暗くなる。このため、生体画像において、輝度が低くなっている部分を抽出することで、血管パターンを抽出することができる。
【００３７】
次いで、測定対象の血管部位を選択する。具体的には、血管の分岐部分や合流部分、生体画像の端部以外の血管部位であって、所定の長さ及び幅（太さ）を有する血管部位を、測定対象の血管部位として選択する。測定対象の血管部位は、１つとしても良いし、複数としても良い。
【００３８】
続いて、選択した測定対象の血管部位に対して、より多くの当該血管部位の通過光を受光できるよう、測定用発光素子及び測定用受光素子を選択する。測定対象の血管部位が複数の場合には、血管部位それぞれについて、測定用発光素子及び測定用受光素子を選択する。具体的には、図４に示したように、発光素子５２から受光素子５８へ至る光の伝播経路のうち、深さ方向の幅が最も広くなる中央付近を、血管４が通過することが望ましい。従って、図５に示すように、発光素子５２と受光素子５８との間のほぼ中央に血管４が位置し、且つ、その間隔Ｗが対象の血管部位５の深さＤに応じた距離となるよう、測定用発光素子５２ａ及び測定用受光素子５８ａを選択する。例えば、血管の深さＤを３［ｍｍ］程度と想定すると、間隔Ｗは５〜６［ｍｍ］程度となる。
【００３９】
更に、リファレンス用の通過光を受光するための受光素子５８（以下、「リファレンス用受光素子５８ｂ」という）を選択する。リファレンス用の通過光は、血管を通過せず、非血管部分のみを通過した光のことである。リファレンス用受光素子５８ｂは、測定用発光素子５２ａとの間に血管が存在せず、且つ、測定用発光素子５２ａとの間の距離が、測定用発光素子５２ａと測定用受光素子５８ａとの間の距離Ｗに等しい位置の受光素子５８とする。図５では、測定用発光素子５２ａと測定用受光素子５８ａとを結ぶ延長線上であって、測定用発光素子５２ａから見て測定用受光素子５８ａとは反対の位置の受光素子５８をリファレンス用受光素子５８ｂとしているが、これに限らない。
【００４０】
なお、測定用発光素子５２ａ、測定用受光素子５８ａ、及び、リファレンス用受光素子５８ｂは、何れも血管の上に位置しないこととする。また、本実施形態ではリファレンス用受光素子５８ｂを用いることとして説明するが、測定精度上、問題がないようであればリファレンス用受光素子５８ｂを使用しないこととしてもよい。
【００４１】
（Ｂ）容積脈波
容積脈波の検出は、次のように行う。すなわち、心臓の拍動によって血管は収縮拡張を繰り返し、これに伴って血管内の血液容積も変動する。つまり、血管のある部位に対して測定光を照射し続けたとき、血液容積の変動によって、当該血管を通過した光の光量が変動する。従って、測定用発光素子５２ａから測定光を照射させ、測定用受光素子５８ａでの受光量の変動を、容積脈波とする。
【００４２】
この容積脈波は、図６に示した概略波形の例のように、心臓の一心拍期間を周期とする周期関数である。図６の縦軸は、血管の容積を示す。一周期における容積の最小値と最大値との差を振幅Ａとする。なお、実際には、周期毎に振幅Ａが僅かに異なるため、複数周期に亘る振幅Ａ１，Ａ２，・・の平均値を振幅Ａとみなすこととしても良い。
【００４３】
（Ｃ）最適押圧力の設定
また、この容積脈波は、被検者２の皮膚面に対する押圧力によって変化する。例えば、押圧力を変化させた場合の容積脈波の波形の例を図７に示す。押圧力を加えなかった場合の波形を破線で、加えた場合の波形を実線で示す。押圧力の有無に関係なく周期は同じであるが、振幅が変化することが分かる。これは、押圧によって拍動による血管の断面積変化量が変わることによる。血液容積の変化量が多いほど、容積脈波の振幅が大きくなる。また、測定光が通過する血液容積の変化量が多いほど、より精度良く生体情報を取得できると考えられる。このため、本実施形態では、押圧力を様々に変化させて各押圧力に対応する容積脈波を検出し、容積脈波の振幅Ｄが最大となる押圧力を、生体情報の取得に適切な最適押圧力とする。
【００４４】
加圧機構６０による押圧力は、次のように制御する。すなわち、被検者２の皮膚面に対する押圧力は円筒カム機構７０の突出量に比例し、突出量が大きいほど、押圧力が大きくなる。突出量は、電磁モーター６２の回転数に比例する。また、円筒カム機構７０の突出量は、その構造上、ある範囲において変化する。つまり、押圧力は、最小突出量（突出無し）に相当する最小押圧力から最大突出量に相当する最大押圧力までの範囲において制御可能である。従って、押圧力を、この範囲において変化させて、容積脈波の検出を行う。
【００４５】
（Ｄ）生体情報の取得
生体情報の測定は、次のように行う。すなわち、測定用発光素子５２ａから測定光を照射させ、測定用受光素子５８ａ及びリファレンス用受光素子５８ｂそれぞれの受光結果に基づいて、吸光スペクトルを生成する。このとき、測定用発光素子５２ａによる測定光の波長λを変化させることで皮膚面への測定光の波長を近赤外領域内で変化させて、波長λ毎の血管部位の透過率を求める。波長λの変化は、透過波長が異なる図示されないフィルターを画素毎に周期的に内蔵したり、小型分光器を備えることで実現可能である。透過率Ｔ（λ）は、測定用受光素子５８ａによって得られた光強度Ｏｓ（λ）と、リファレンス用受光素子５８ｂによって得られた光強度Ｏｒ（λ）とから、Ｔ（λ）＝Ｏｓ（λ）／Ｏｒ（λ）、として求められる。そして、この透過率から吸光率を求めて吸光スペクトルを生成する。また、測定対象の血管部位が複数の場合には、測定部位それぞれについて吸光スペクトルを求め、これらを平均して平均吸光スペクトルを生成する。そして、吸光スペクトル（或いは、平均吸光スペクトル）に基づき、予め定められた血糖値と吸光度との関係を示す検量線を用いて、血糖値の推定値を算出する。
【００４６】
［機能構成］
図８は、生体情報取得装置１０の機能構成図である。図８によれば、生体情報取得装置１０は、操作部１１６と、表示部１１８と、音出力部１２０と、通信部１２２と、発光部１１０と、受光部１１２と、処理部２００と、記憶部３００とを備えて構成される。
【００４７】
操作部１１６は、ボタンスイッチやタッチパネル、各種センサー等の入力装置であり、なされた操作に応じた操作信号を処理部２００に出力する。この操作部１１６によって、生体情報の測定開始指示等の各種指示入力が行われる。図１では、操作スイッチ１８やタッチパネル１６がこれに該当する。
【００４８】
表示部１１８は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示装置であり、処理部２００からの表示信号に基づく各種表示を行う。この表示部１１８に、測定結果等が表示される。図１では、タッチパネル１６がこれに該当する。
【００４９】
音出力部１２０は、スピーカー等の音出力装置であり、処理部２００からの音信号に基づく各種音出力を行う。この音出力部１２０によって、生体情報の測定開始や測定終了等の報知音や案内音声が出力される。
【００５０】
通信部１２２は、無線通信機やモデム、有線用の通信ケーブルのジャックや制御回路等の通信装置であり、通信回線と接続して外部との通信を実現する。図１では、通信装置２２がこれに該当する。
【００５１】
発光部１１０は、平面状に二次元配列された多数の発光素子を有する。図２に示すセンサーモジュール５０の発光層５１がこれに該当する。受光部１１２は、平面状に二次元配列された多数の受光素子５８を有する。図２に示すセンサーモジュール５０の受光層５７がこれに該当する。押圧部１１４は、被検者２の測定部位を押圧する。図３に示す加圧機構６０がこれに該当する。
【００５２】
処理部２００は、例えばＣＰＵやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のマイクロプロセッサーや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit：特定用途向け集積回路）、ＩＣメモリー等の電子部品によって実現され、所定のプログラムやデータ、操作部１１６からの操作信号等に基づいて各種の演算処理を実行して、生体情報取得装置１０の動作を制御する。図１では、制御基板３０がこれに該当する。また、処理部２００は、発光制御部２０２と、受光制御部２０４と、押圧制御部２０６と、測定用素子選択部２０８と、容積脈波検出部２１０と、最適押圧力設定部２１２と、生体情報算出部２１４とを有する。
【００５３】
発光制御部２０２は、発光部１１０が有する複数の発光素子５２それぞれを選択的に発光制御する。受光制御部２０４は、受光部１１２が有する複数の受光素子５８それぞれにおける受光量に応じた検出値を出力する。
【００５４】
押圧制御部２０６は、所定の押圧力となるよう、押圧部１１４の押圧動作を制御する。
【００５５】
測定用素子選択部２０８は、容積脈波の検出や生体情報の取得に用いる測定用発光素子５２ａ、測定用受光素子５８ａ、及び、リファレンス用受光素子を選択する。具体的には、発光部１１０の全ての発光素子５２を発光（全面発光）させ、受光部１１２の全ての受光素子５８により受光（全面受光）させることで、測定部位の生体画像を取得する。次いで、取得した生体画像に対する所定の画像処理を行って血管パターン（血管位置）を取得し、取得した血管パターンに基づいて、所定の選択条件を満たす血管部位を測定対象として選択する。そして、選択した測定対象の血管部位それぞれについて、所定の相対位置条件を満たすよう、発光部１１０の発光素子５２のうちから測定用発光素子５２ａを選択し、受光部１１２の受光素子５８のうちから、測定用受光素子５８ａ、及び、リファレンス用受光素子５８ｂを選択する。選択した測定用発光素子、測定用受光素子、及び、リファレンス用受光素子は、例えばその位置や識別番号が、測定用素子データ３０４として記憶される。
【００５６】
容積脈波検出部２１０は、受光部１１２による受光結果をもとに、容積脈波を検出する。具体的には、測定用発光素子５２ａを発光させ、そのときの測定用受光素子５８ａの受光量（受光信号の強度）の変化を容積脈波として検出する。このとき、発光及び受光を、心臓の一心拍以上の期間に亘って継続する。
【００５７】
最適押圧力設定部２１２は、生体情報の取得に最適な押圧部１１４による押圧力（最適押圧力）を設定する。具体的には、押圧部１１４に定められている変更可能な押圧力の範囲において、例えば、最小押圧力から最大押圧力まで、段階的に押圧力を変化させる。そして、各段階の押圧力毎に、その状態において容積脈波検出部２１０によって検出された容積脈波の振幅を求める。そして、容積脈波の振幅が最大となったときの押圧力を、最適押圧力として設定する。
【００５８】
ここで、押圧部１１４の変更可能な押圧力の範囲（最小押圧力から最大押圧力）は、押圧力変化範囲データ３０６として記憶されている。また、各段階の押圧力毎に、得られた容積脈波と、容積脈波の振幅とを対応付けて、最適押圧力算出用データ３０８として記憶される。そして、設定した最適押圧力は、最適押圧力データ３１０として記憶される。
【００５９】
生体情報算出部２１４は、受光部１１２による受光結果をもとに、被検者２の生体情報を測定する。具体的には、先ず、押圧部１１４の押圧力を、最適押圧力設定部２１２によって設定された最適押圧力に設定する。この状態において、測定用素子選択部２０８によって選択された測定用発光素子５２ａを発光させ、受光用受光素子５８、及び、リファレンス用受光素子５８ｂそれぞれの受光結果（受光光の強度）をもとに、被検者２の生体情報を測定する。
【００６０】
例えば、生体情報として血糖値を測定する場合には、測定用発光素子５２ａによる測定光の波長λを変化させることで皮膚面への測定光の波長を近赤外領域内で変化させて、波長λ毎の血管部位の透過率を求め、この透過率から吸光率を求めて吸光スペクトルを生成する。そして、予め定められた血液中のグルコース濃度と吸光度との関係を示す検量線を用い、吸光スペクトルから血糖値を算出（推定）する。なお、受光結果から血糖値を算出する手法はこれに限定されるものではなく、公知技術を適宜採用することができる。測定した生体情報は、取得生体情報３１２として記憶される。
【００６１】
記憶部３００は、ＲＯＭやＲＡＭ、ハードディスク等の記憶装置であり、処理部２００が生体情報取得装置１０を統合的に制御するためのプログラムやデータ等を記憶しているとともに、処理部２００の作業領域として用いられ、処理部２００が実行した演算結果や、操作部１１６からの操作データ等が一時的に格納される。図１では、制御基板３０に搭載されるメインメモリーや測定データ用メモリーがこれに該当する。記憶部３００には、生体情報取得プログラム３０２と、測定用素子データ３０４と、押圧力変化範囲データ３０６と、最適押圧力算出用データ３０８と、最適押圧力データ３１０と、取得生体情報３１２と、が記憶される。
【００６２】
［処理の流れ］
図９は、生体情報取得処理の流れを説明するフローチャートである。この処理は、処理部２００が生体情報取得プログラム３０２に従った処理を実行することで実現される。但し、生体情報取得装置１０は、センサーモジュール５０が被検者の手首といった測定部位に密着するように、固定バンド１４によって装着固定されているとする。この状態において、所定の測定開始指示がなされると開始される。
【００６３】
先ず、測定用素子選択部２０８が、生体情報の取得に用いる測定用発光素子、測定用受光素子、及び、リファレンス用受光素子を選択する（ステップＳ１）。次いで、最適押圧力設定部２１２が、最適押圧力の設定を行うための初期設定を行う。すなわち、押圧部１１４の押圧力を、例えば最小押圧力に初期設定する（ステップＳ３）。
【００６４】
続いて、容積脈波検出部２１０が、測定用発光素子を発光させ（ステップＳ５）、そのときの測定用受光素子による受光結果（受光量）から容積脈波を検出し（ステップＳ７）、最適押圧力設定部２１２は、検出された容積脈波の振幅を算出する（ステップＳ９）。そして、例えば、最大押圧力に達したといったことで、変化可能な範囲内での押圧部１１４の押圧力の変化を終了したかを判断し、終了していないならば（ステップＳ１１：ＮＯ）、押圧部１１４の押圧力を、例えば所定量だけ増加させるように変化させた後（ステップＳ１３）、ステップＳ５に戻り、同様の処理を繰り返す。
【００６５】
変化範囲内での押圧部１１４の押圧力の変化を終了したならば（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、段階的に変更した各押圧力のうち、対応する容積脈波の振幅が最大となる押圧力を、最適押圧力として決定する（ステップＳ１５）。そして、押圧部１１４を、決定した最適押圧力に設定する（ステップＳ１７）。
【００６６】
その後、生体情報算出部２１４が、被検者２の生体情報の取得を行う。すなわち、測定用発光素子を発光させ（ステップＳ１９）、そのときの測定用受光素子、及び、リファレンス用受光素子による受光結果をもとに、吸光スペクトルを生成して、血糖値といった生体情報を算出する（ステップＳ２１）。ここで、容積脈波の吸光スペクトルは脈動に応じて時間変化している。そのため、例えば、押圧力が最適に制御された状態において、受光光に基づき、容積脈波が最大値となったときの吸光スペクトルと、極小値となったときの吸光スペクトルとの差分スペクトルを算出する。この差分スペクトルは、血管に係る情報（より正確には血管と血管内を流れる血液の情報ともいえる）が大部分を占めているといえる。そこで、この差分スペクトルを用いて生体情報を算出することで、より高精度に算出することができる。すなわち、押圧力が最適に制御された状態における容積脈波の極大値と極小値との差を用いて、生体情報を測定することができる。
そして、算出した生体情報を、例えば表示部１１８に表示させたり、記憶部３００に記憶させたりする（ステップＳ２３）。以上の処理を行うと、本処理は終了となる。
【００６７】
［作用効果］
このように、本実施形態の生体情報取得装置１０によれば、被検者２の測定部位である皮膚面を適切に押圧することで、生体情報である血糖値の測定精度の向上を実現している。具体的には、押圧によってその皮膚面の下方に在る弾性体である血管が変形し、当該血管内の血液容積が変化する。血液容積の変化量が多いほど、容積脈波の振幅が大きくなる。また、生体情報取得装置１０における生体情報の測定は光を用いて行うが、測定光が通過する血管の血液容積の変化量が多いほど、より精度良く生体情報を取得できると考えられる。このため、容積脈波から生体情報の取得に最適な押圧力を求め、この最適押圧力で被検者２の測定部位を押圧した状態で生体情報の測定を行う。
【００６８】
［変形例］
なお、本発明の適用可能な実施形態は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能なのは勿論である。
【００６９】
（Ａ）生体情報取得装置の全体構成
上述した実施形態では、生体情報取得装置１０を腕時計型の電子機器として説明したが、別の形態としてもよい。例えば、プローブと本体装置とを別体として通信接続した構成とする電子機器としてもよい。
【００７０】
図１０は、生体情報取得装置の他の構成例である。図１０によれば、生体情報取得装置１０Ａは、光学プローブ６０と、本体装置７０と、ビデオモニター８０と、キーボード９０と、を備えた電子機器である。なお、本体装置７０がビデオモニター８０及びキーボード９０を有した構成としてもよい。
【００７１】
光学プローブ６０は、被検者２の測定部位である手首等に貼り付け可能な薄型平面状のパッドタイプであり、被検者２の測定部位に貼り付けて固定されて使用される。また、光学プローブ６０は、センサーモジュール５０、及び、加圧機構６０を内蔵しており、上述の実施形態における生体情報取得装置１０と同様に、センサーモジュール５０が被検者２の皮膚面に密着するように被検者２に固定されるとともに、加圧機構６０によってセンサーモジュール５０を押すことで、被検者２の測定部位を押圧するように構成されている。
【００７２】
加圧機構６０は、本体装置７０からの押圧制御信号に従って、指定された押圧力での押圧動作を行う。また、センサーモジュール５０は、本体装置７０からの発光制御信号に従って発光素子５２の発光制御を行うとともに、受光素子５８それぞれによる受光信号（光量）を、本体装置７０に出力する。
【００７３】
本体装置７０は、ＣＰＵやＧＰＵ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の各種マイクロプロセッサー、ＡＳＩＣや電子回路、ＶＲＡＭやＲＡＭ、ＲＯＭ（等の各種ＩＣメモリーやハードディスク等の情報記憶媒体、外部からのデータ送受を実現するインターフェースＩＣや接続端子、電源回路等により実現される。
【００７４】
本体装置７０は、光学プローブ６０と有線接続されており、光学プローブ６０を用いた光測定を行って、容積脈波の検出や最適押圧力の設定、生体情報（血糖値）の算出等を行い、算出結果をビデオモニター８０に表示させる。
【００７５】
ビデオモニター８０は、画像表示装置であって、フラットパネルディスプレイやタッチパネルディスプレイにより実現される。適宜、スピーカーを内蔵するとしても良い。
【００７６】
キーボード９０は、オペレーターが各種操作を入力するための手段である。同図の例では、キーボード９０はスイングアームで揺動自在に支持されており、必要なときに手前に起こして使用する形態であるが、本体装置７０と一体の構成や、ビデオモニター８０をタッチパネルとすることで兼ねる構成としても良い。更に、マウスやトラックパッド等のその他の操作入力デバイスを追加することもできる。
【００７７】
（Ｂ）生体情報
上述した実施形態では、血糖値を取得することとして説明したが、光計測によって血液に係る生体情報を取得する構成であれば、血糖値以外の脂質などの血液成分を取得したり、脈拍などの情報を取得することとしてもよい。
【００７８】
（Ｃ）センサーモジュール
上述した実施形態では、発光素子５２及び受光素子５８を多数備え、測定に適切な素子を選択することとして説明した。しかし、測定対象の血管部位が予め判明しており、当該部位に対して適切な位置（皮膚面上の位置）に発光素子５２及び受光素子５８を配置することができるのであれば、発光素子５２及び受光素子５８を多数備えておく必要はない。最低１つずつあればよい。その場合、測定用素子選択部２０８の機能を省略することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１０  生体情報取得装置、１２  本体ケース、１６  タッチパネル、１８  操作スイッチ、２０  スピーカー、２２  通信装置、２４  メモリーカード、２６  リーダーライタ、２８  バッテリー、３０  制御基板、５０  センサーモジュール、５１  発光層、５２  発光素子、５３  遮光層、５５  透過層、５７  受光層、５８  受光素子、６０  加圧機構、６２  電磁モーター、６４  伝達歯車、６６  ウォームギア、６８  ウォームギアホイール、７０  円筒カム機構、７２  加圧板、７４  センサー用水袋、１４  固定バンド、１１０  発光部、１１２  受光部、１１４  押圧部、１１６  操作部、１１８  表示部、１２０  音出力部、１２２  通信部、２００  処理部、２０２  発光制御部、２０４  受光制御部、２０６  押圧制御部、２０８  測定用素子選択部、２１０  容積脈波検出部、２１２  最適押圧力設定部、２１４  生体情報算出部、３００  記憶部、３０２  生体情報取得プログラム、３０４  測定用素子データ、３０６  押圧力変化範囲データ、３０８  最適押圧力算出用データ、３１０  最適押圧力データ、３１２  取得生体情報、２  被検者、４  血管
【図１】
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【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】
2016112042.tif 000009
【図８】
2016112042.tif 000010
【図９】
2016112042.tif 000011
【図１０】
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