(57)【要約】  【課題】  低消費電力で高精度に特徴量を推定する非侵襲生体情報測定装置を提供する。  【解決手段】  少なくとも一つの光源２００と、光源２００を制御する制御手段８００と、生体情報を測定する生体情報センサ３００と、生体情報センサ３００の出力信号を増幅する増幅手段４００と、増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段５００と、Ａ／Ｄ変換後のデジタルデータを記憶する記憶手段６００と、記憶手段６００のデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段７００とを備え、デジタルデータから求めた測定対象物までの距離に応じて光源２００の制御内容を変更することにより、低消費電力化を実現することが出来る。【選択図】  図２
2009039268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも一つの光源と、
前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、
生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、
前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、
前記特徴量推定手段は前記デジタルデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて前記光源の制御方法を前記制御手段を通じて変更する、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２】
前記光源の制御方法は、光源の光量であることを特徴とする請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項３】
前記光源の制御方法は、光源の点灯時間であることを特徴とする請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項４】
前記特徴量推定手段は、前記第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記光源の制御方法を変更する、ことを特徴とする請求項２乃至請求項３に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項５】
前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする請求項４に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項６】
生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも一つの光源と、
前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、
生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、
前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、
前記特徴量推定手段は前記デジタルデータから第二の測定位置を抽出し、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差に応じて前記光源の制御方法を前記制御手段を通じて変更する、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項７】
前記光源の制御方法は、光源の光量であることを特徴とする請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項８】
前記光源の制御方法は、光源の点灯時間であることを特徴とする請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項９】
前記特徴量推定手段は、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値を比較し、該領域に応じて前記光源の制御方法を変更する、ことを特徴とする請求項７乃至請求項８に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１０】
前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする請求項９に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１１】
生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも一つの光源と、
前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、
生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、
前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、
前記光源を点灯させてから前記デジタルデータを前記記憶手段に記録するまでの一連の動作を所定回数繰り返し、前記記憶手段に記憶されている所定回数分のデジタルデータを平均化し、前記平均化したデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、
前記特徴量推定手段は、前記平均化したデジタルデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更する、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１２】
前記特徴量推定手段は、前記第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更する、ことを特徴とする請求項１１に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１３】
前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする請求項１２に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１４】
生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、
少なくとも一つの光源と、
前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、
生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、
前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、
前記光源を点灯させてから前記デジタルデータを前記記憶手段に記録するまでの一連の動作を所定回数繰り返し、前記記憶手段に記憶されている所定回数分のデジタルデータを平均化し、前記平均化したデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段と、を備え、
前記特徴量推定手段は、前記平均化したデジタルデータから第二の測定位置を抽出し、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更する、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１５】
前記特徴量推定手段は、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更する、ことを特徴とする請求項１４に記載の非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１６】
前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする請求項１５に記載の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、生体からの光音響波信号を用いて測定光の照射条件を可変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。血糖値を測定する代表的な方法としては、患者の指を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。指を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提案されている。
【０００３】
非侵襲型の血糖測定装置として、光音響効果を用いた「生物学的測定システム」が記載されている。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（例えば血管）に集光され、また一般的に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。運動エネルギーは、吸収組織領域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。
【０００４】
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（例えば、特許文献１）。
【０００５】
このようなシステムでは生体内の血管位置が変化した場合に血管と音響センサの距離が離れるために光音響波信号が減衰し、光音響波信号の信号品質が悪化することがある。そこで複数チャンネルの生体音響センサを平面的に配列し、複数の生体音響センサから得られた信号の中から最適なチャンネルの信号を選択する方法が開示されている（例えば、特許文献２）。
【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】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１、上記特許文献２に記載された技術では、生体から得られる光音響波は非常に微弱であるため、血管と音響センサの距離に関わらず、その微弱な信号の変化で特徴量を推定できるだけの十分な光量を光源から出力している。
【０００７】
そのため、上記従来の装置では大きな消費電力を必要とし、ポータブルな製品を実用化するには不向きであるという課題を有していた。
【０００８】
また、従来はノイズの影響や体動の影響を最小限にするために、測定を複数回行い、一連の測定結果を平均化している。そのため、消費電力のみならず、測定時間も増大するという課題を有していた。
【０００９】
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、低消費電力、かつ、測定時間の短縮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】
【００１０】
従来の課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる非侵襲生体情報測定装置は、生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも一つの光源と、前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、前記特徴量推定手段は前記デジタルデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて前記光源の制御方法を前記制御手段を通じて変更することを特徴としたものである。
【００１１】
また、本発明の請求項２にかか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、前記光源の制御方法は光源の光量であることを特徴としたものである。
【００１２】
また、本発明の請求項３にかか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、前記光源の制御方法は光源の点灯時間であることを特徴としたものである。
ことを特徴としたものである。
【００１３】
また、本発明の請求項４にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項２乃至請求項３に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記光源の制御方法を変更することを特徴としたものである。
【００１４】
また、本発明の請求項５にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項４に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能であることを特徴としたものである。
【００１５】
また、本発明の請求項６にかかる非侵襲生体情報測定装置は、生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも一つの光源と、前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、前記特徴量推定手段は前記デジタルデータから第二の測定位置を抽出し、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差に応じて前記光源の制御方法を前記制御手段を通じて変更することを特徴としたものである。
【００１６】
また、本発明の請求項７にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光源の制御方法は、光源の光量であることを特徴としたものである。
【００１７】
また、本発明の請求項８にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記光源の制御方法は、光源の点灯時間であることを特徴としたものである。
【００１８】
また、本発明の請求項９にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項７乃至請求項８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値を比較し、該領域に応じて前記光源の制御方法を変更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１０にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能であることを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明の請求項１１にかかる非侵襲生体情報測定装置は、生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも一つの光源と、前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、前記光源を点灯させてから前記デジタルデータを前記記憶手段に記録するまでの一連の動作を所定回数繰り返し、前記記憶手段に記憶されている所定回数分のデジタルデータを平均化し、前記平均化したデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、前記特徴量推定手段は、前記平均化したデジタルデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更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１２にかか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、前記特徴量推定手段は、前記第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更することを特徴としたものである。
【００２２】
また、本発明の請求項１３にかか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、前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能であることを特徴としたものである。
【００２３】
また、本発明の請求項１４にかかる非侵襲生体情報測定装置は、生体の表面に光を入射して生体情報の特徴量を含んだ前記生体内からの光音響波信号を前記生体の表面から検出する非侵襲生体情報測定装置において、少なくとも一つの光源と、前記光源の光量や点灯タイミングや後述する各手段の起動を制御する制御手段と、生体情報を所定時間測定する生体情報センサと、前記生体情報センサからの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段と、前記光源を点灯させてから前記デジタルデータを前記記憶手段に記録するまでの一連の動作を所定回数繰り返し、前記記憶手段に記憶されている所定回数分のデジタルデータを平均化し、前記平均化したデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段とを備え、前記特徴量推定手段は、前記平均化したデジタルデータから第二の測定位置を抽出し、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更することを特徴としたものである。
【００２４】
また、本発明の請求項１５にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項１４に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記光源が点灯してから第二の測定位置までの時間差と、該時間差を２つ以上の領域に分ける少なくとも１つ以上の時間差しきい値とを比較し、該領域に応じて前記一連の動作の繰り返し回数を変更することを特徴としたものである。
【００２５】
また、本発明の請求項１６にかかる非侵襲生体情報測定装置は、請求項１５に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記特徴量推定手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、レジスタによって前記時間差しきい値を外部から変更することが可能であることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の非侵襲生体情報測定装置によれば、光音響検出手段により検出したデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて次回からの光量あるいは測定回数を変更することにより、低消費電力で測定時間が短い測定装置を実現することが可能となり、ポータブル機器として実現した場合にその連続測定時間を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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。
【００２８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１においては、非侵襲生体情報測定装置として、光音響方式を用いた非侵襲血糖測定装置１１０を想定している。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態１におけるシステム構成を示す図である。図１（ａ）において、１１０は非侵襲血糖測定装置、１２０は生体の表面、１１１は照射光、１３０は血管、１３１は光音響波信号である。また、図１（ｂ）は起動信号８０３、図１（ｃ）は点灯タイミング８０２、図１（ｄ）は光音響波信号１３１、図１（ｅ）は終了信号８０４、図１（ｆ）は推定血糖値出力タイミングを示す。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１１０のブロック構成を示す図である。図２において、１１０は非侵襲血糖測定装置である。この非侵襲血糖測定装置１１０において、２００は光源、３００は生体情報を測定する生体情報センサ、４００は生体情報センサ３００からの出力信号を増幅する増幅手段、５００は増幅手段４００により増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段、６００はＡ／Ｄ変換手段５００によりＡ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段、７００は記憶手段６００に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段、８００は光源２００の制御、および、増幅手段４００、Ａ／Ｄ変換手段５００の起動を制御する制御手段である。また、８０１は光量、３０１は電圧信号、４０１は増幅信号、５０１はサンプリングデータ、６０１は記憶データ、６０２はデータ転送終了パルス、７０１は推定血糖値、７０２は時間差信号である。
【００３１】
制御手段８００は時間差判定手段８２０と光量変更手段８３０を有する光源制御内容変更手段８１０を備え、時間差判定手段８２０の内部に設けた時間差判定閾値レジスタ８２１と光量変更手段８３０の内部に設けた第１領域光量レジスタ８３１及び第２領域光量レジスタ８３２を用いることにより、特徴量推定手段７００が算出した時間差信号７０２に応じて光源２００の光量を変更するように制御手段８００を制御する。
【００３２】
図３は、特徴量推定手段７００の詳細なブロック構成を示す図である。図３において、７１０は推定手段、７２０はサンプル数カウンタ、７３０は時間窓生成手段、７４０は測定位置検出手段、７５０は時間差検出手段である。また、７２１はサンプル数カウント信号、７３１は時間窓信号、７３６はカウンタ停止信号、７４１は測定位置パルスである。
【００３３】
推定手段７１０は、記憶データ６０１とデータ転送終了パルス６０２から血糖値を推定し、推定結果を推定血糖値７０１として出力する。サンプル数カウンタ７２０は記憶データ６０１と終了信号８０４とカウンタ停止信号７３６を用いて記憶データ６０１のサンプル数をカウントし、カウント結果をサンプル数カウント信号７２１として出力する。
【００３４】
時間窓生成手段７３０は、第一時間窓レジスタ７３２と第二時間窓レジスタ７３３と第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５を有し、サンプル数カウント信号７２１の示すカウント値に応じて時間窓の開閉を示す時間窓信号７３１を出力する。また、第四時間窓レジスタ７３５の示す値をカウンタ停止信号７３６としてサンプル数カウンタ７２０に出力する。
【００３５】
測定位置検出手段７４０は、時間窓信号７３１と記憶データ６０１から測定位置を検出し、検出結果を測定位置パルス７４１として出力する。
【００３６】
時間差検出手段７５０は、データ転送終了パルス６０２とサンプル数カウント信号７２１と測定位置パルス７４１から第一の測定位置と第二の測定位置をそれぞれ検出した後、第一の測定位置と第二の測定位置間の時間差を検出し、検出結果を時間差信号７０２として出力する。
【００３７】
図４は、本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１１０の動作を時間軸でプロットしたタイミングチャートである。図４において、（ｂ）は起動信号８０３、（ｅ）は終了信号８０４、（ｇ）は記憶データ６０１、（ｈ）はサンプル数カウント信号７２１、（ｉ）は時間窓信号７３１、（ｊ）は測定位置パルス７４１、（ｋ）はデータ転送終了パルス６０２、（ｌ）は時間差信号７０２、（ｆ）は推定血糖値出力タイミングである。
【００３８】
また、起動信号８０３が発生してから血糖値を推定するまでの区間を測定基本サイクル（１０秒）として、測定周期（３分）ごとに一連の血糖値推定動作を行う。
【００３９】
以下、図１、図２、図３、図４を用いて、非侵襲血糖測定装置１１０が血糖値の連続測定を行う場合の動作を説明する。非侵襲血糖測定装置１１０を、生体の表面１２０に接するように装着することで、光源２００が発する照射光１１１が生体に入射される。入射した照射光１１１は生体内を伝播し、血管１３０内の血糖値を推定できる物質で吸収されて光音響波信号１３１が生成される。光音響波信号１３１は生体情報センサ３００により検出され、検出結果である電圧信号３０１が増幅手段４００に送られる。
【００４０】
増幅手段４００では電圧信号３０１を増幅し、増幅信号４０１をＡ／Ｄ変換手段５００に出力する。Ａ／Ｄ変換手段５００は増幅信号４０１をサンプリングしてサンプリングデータ５０１を出力し、記憶手段６００はサンプリングデータ５０１を記憶する。
【００４１】
特徴量推定手段７００は記憶手段６００から記憶データ６０１を受け取り、記憶手段６００からのデータ転送の終了タイミングを知らせるデータ転送終了パルス６０２を受け取ると、血糖値の推定を行い、推定結果を推定血糖値７０１として出力する。
【００４２】
このとき、記憶手段６００から受け取った記憶データ６０１から第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、それらの時間差を検出して、検出結果を時間差信号７０２として制御手段８００に出力する。制御手段８００は、増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００の起動や終了を行うと共に、時間差信号７０２を用いて光源２００の制御内容を変更する。
【００４３】
以下では、具体的な数値例を用いて説明する。本実施の形態１において、測定周期は３分間隔で実施するものとする。また、生体内を光音響波が伝播する速度を１５００ｍ／ｓ、Ａ／Ｄ変換手段５００におけるサンプリング周波数を５０ＭＨｚ、生体内の測定対象である血管１３０は個人差により生体の表面１２０に対して１．０ｍｍから２．２５ｍｍの深さに存在する可能性があるものとし、特に本実施の形態１では血管１３０が生体の表面１２０に対して１．５ｍｍの深さにある場合を想定する。
【００４４】
ここで、外部より書き込み可能なレジスタの初期値として以下の値を設定する。
【００４５】
即ち、
（Ａ）第一時間窓レジスタ７３２：時間窓生成手段７３０における１回目の時間窓が開くタイミングとして４５を設定、
（Ｂ）第二時間窓レジスタ７３３：時間窓生成手段７３０における１回目の時間窓が閉じるタイミングとして５５を設定、
（Ｃ）第三時間窓レジスタ７３４：時間窓生成手段７３０における２回目の時間窓が開くタイミングとして９０を設定、
（Ｄ）第四時間窓レジスタ７３５：時間窓生成手段７３０における２回目の時間窓が閉じるタイミングとして１３０を設定、
（Ｅ）時間差判定閾値レジスタ８２１：時間差判定手段８２０における光量選択のための閾値として６０を設定、
（Ｆ）第１領域光量レジスタ８３１：第１領域における光量変更手段８３０の光量値として１．５（μＪ）を設定、
（Ｇ）第２領域光量レジスタ８３２：第２領域における領域別光量変更手段８３０の光量値として１．０（μＪ）を設定、
また、図４に示す時間差信号７０２以外の各信号を０に初期化し、時間差信号７０２の初期値を時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値よりも大となる１００に設定する。
【００４６】
以上の初期設定が終了した後、まず、非侵襲血糖測定装置１１０を図１に示すように患者の腕などの生体の表面１２０に装着する。その後、患者が非侵襲血糖測定装置１１０に設けられた血糖値測定開始スイッチ（図示せず）を起動すると、制御手段８００により起動信号８０３が増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とに出力され、増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とが起動する（図４：Ｔ４Ａ）。増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とが安定動作に入るのと同じタイミングで光源２００の点灯タイミング８０２および光量８０１が制御され、光源２００が点灯され、光音響波信号１３１が生成される。
【００４７】
このとき、時間差判定手段８２０には時間差信号７０２の初期値１００が入力されており、この値は時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値６０以上である。そのため、光量変更手段８３０は第１領域光量レジスタ８３１の示す値を選択し、光源２００は光量１．５（μＪ）の照射光１１１を照射する。
【００４８】
これは、１回目の測定時には血管１３０が生体の表面１２０に対してどの程度の深さにあるのか不明であるため、最も深い場合を想定したものである。
【００４９】
光音響波信号１３１は、生体情報センサ３００により、その圧力に応じた電圧信号３０１に変換される。
【００５０】
生体情報センサ３００によって変換された電圧信号３０１は、増幅手段４００により、あらかじめ設定されているゲインで増幅され、増幅信号４０１としてＡ／Ｄ変換手段５００に出力される。
【００５１】
ここで、増幅手段４００に起動信号８０３と終了信号８０４とが入力されているのは、光音響波信号１３１が発生するタイミングでのみ増幅手段４００の構成要素であるオペアンプ等の素子を動作させることにより、増幅手段４００の低消費電力化を図る目的のものである。従って、これらの信号によらずに同等の動作を実現することも可能である。
【００５２】
制御手段８００からの起動信号８０３はＡ／Ｄ変換手段５００を起動する。増幅手段４００から出力された増幅信号４０１はＡ／Ｄ変換手段５００により特定の間隔でＡ／Ｄ変換され、該Ａ／Ｄ変換結果であるサンプリングデータ５０１が記憶手段６００に書き込まれる。
【００５３】
ここで、終了信号８０４がＡ／Ｄ変換手段５００に入力されているのは、光音響波信号１３１の発生しているタイミングでのみＡ／Ｄ変換手段５００の構成要素であるＡＤコンバータ等の素子を動作させることにより、Ａ／Ｄ変換手段５００の低消費電力化を図る目的のものである。従って、この信号によらずに同等の動作を実現することも可能である。
【００５４】
制御手段８００からの終了信号８０４が特徴量推定手段７００により受け取られると（図４：Ｔ４Ｂ）、記憶手段６００に記録されている記憶データ６０１が特徴量推定手段７００により読み出される。このとき、サンプル数カウンタ７２０は終了信号８０４により０にリセットされた後、記憶データ６０１のサンプリング毎にカウントアップを開始する。
【００５５】
本実施の形態１における使用方法では、記憶データ６０１に３つのピークが存在する。これらは時間経過順に、光源２００の点灯タイミング直後に照射光１１１の一部が生体情報センサ３００に到達することによって発生するピーク（図４：Ｔ４Ｃ）、生体の表面１２０において発生した光音響波信号１３１が生体情報センサ３００に到達するまでの遅延時間後に発生するピーク（図４：Ｔ４Ｅ）、血管１３０から発生した光音響波信号１３１が生体情報センサ３００に到達するまでの遅延時間後に発生するピーク（図４：Ｔ４Ｈ）である。
【００５６】
これらのピークが発生する大まかな時間は生体内を光音響波が伝播する速さと距離の関係から既知であるので、時間窓を用いてそれぞれのピークを検出することにより、ピークの誤検出を効果的に防ぐことが可能となる。
【００５７】
サンプル数カウント信号７２１が第一時間窓レジスタ７３２の示す値である４５に達すると時間窓信号７３１が０から１に変化し（図４：Ｔ４Ｄ、１回目の時間窓が開く）、サンプル数カウント信号７２１が第二時間窓レジスタ７３３の示す値である５５に達すると時間窓信号７３１が１から０に変化する（図４：Ｔ４Ｆ、１回目の時間窓が閉じる）。
【００５８】
測定位置検出手段７４０では、１回目の時間窓が開いている間において記憶データ６０１のピーク位置を検出し、ピークを検出したサンプリングタイミングに１回目の測定位置パルス７４１を発生する（図４：Ｔ４Ｅ）。
【００５９】
時間差検出手段７５０は１回目の測定位置パルス７４１の発生タイミングにおいてサンプル数カウント信号７２１が示す値を第一の測定位置として検出する。このときの第一の測定位置を５０とする。
【００６０】
サンプル数カウント信号７２１が第三時間窓レジスタ７３４の示す値である９０に達すると時間窓信号７３１が再び０から１に変化し（図４：Ｔ４Ｇ、２回目の時間窓が開く）、サンプル数カウント信号７２１が第四時間窓レジスタ７３５の示す値である１３０に達すると時間窓信号７３１が再び１から０に変化する（図４：Ｔ４Ｉ、２回目の時間窓が閉じる）。
【００６１】
測定位置検出手段７４０では、２回目の時間窓が開いている間において記憶データ６０１のピーク位置を検出し、ピークを検出したサンプリングタイミングに２回目の測定位置パルス７４１を発生する（図４：Ｔ４Ｈ）。
【００６２】
このとき、時間差検出手段７５０は２回目の測定位置パルス７４１の発生タイミングにおけるサンプル数カウント信号７２１の示す値を第二の測定位置として検出する。このときの第二の測定位置を１００とする。
【００６３】
サンプル数カウンタ７２０は、２回目の時間窓が閉じるとカウントアップの動作を停止する。
【００６４】
記憶手段６００から特徴量推定手段７００への記憶データ６０１の転送が終了すると、データ転送終了パルス６０２が発生する（図４：Ｔ４Ｊ）。
【００６５】
特徴量推定手段７００はデータ転送終了パルス６０２を受け取ると、時間差検出手段７５０において第一の測定位置（図４：Ｔ４Ｅ）と第二の測定位置（図４：Ｔ４Ｈ）の間のカウント値の差（５０サンプル数）を時間差信号７０２として出力する（図４：Ｔ４Ｋ）。また、このときに推定手段７１０において血糖値の推定を開始する。
【００６６】
ここで時間差信号７０２が５０となるのは以下の理由によるものである。
【００６７】
血管１３０と生体の表面１２０との距離Ｌを１．５ｍｍ、生体内を光音響波が伝播する速度ｖを１５００ｍ／ｓとした場合、第一の測定位置が発生してから第二の測定位置が発生するまでの時間差ｔはｔ＝Ｌ／ｖ＝０．００１５／１５００＝１μｓとなる。Ａ／Ｄ変換手段５００におけるサンプリング周波数を５０ＭＨｚとすると、サンプリング周期は２０ｎｓとなるため、１μｓの時間差を記憶データ６０１におけるサンプリングデータ数に換算すると１μｓ／２０ｎｓ＝５０サンプルデータ数となる。
【００６８】
データ転送終了パルス６０２により開始された血糖値の推定が終了すると、推定手段７１０から推定血糖値７０１が外部に出力される（図４：Ｔ４Ｌ）。
【００６９】
制御手段８００の内部に設けた時間差判定手段８２０では、時間差信号７０２の示すサンプル数が時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値６０（血管１３０と生体の表面１２０との距離Ｌが１．８ｍｍに相当）より小であるため、光量変更手段８３０に対して第２領域光量レジスタ８３２の示す値を選択するよう指示する。その結果、制御手段８００は次回の測定周期における光量を１．０（μＪ）に下げる。
【００７０】
以上の動作を測定周期毎に繰り返す。
【００７１】
本発明の実施の形態１では、記憶データ６０１におけるＴ４ＥからＴ４Ｈまでのサンプル数を用いて時間差信号７０２を作成したが、Ｔ４ＣからＴ４Ｈまでのサンプル数を用いても同様の効果が得られる。これは、生体の表面１２０に装着された非侵襲血糖測定装置１１０では、生体の表面１２０から生体情報センサ３００まで光音響波信号１３１が伝播する時間は生体情報センサ３００の構成材料及び寸法に起因して一意に決定するためである。
【００７２】
但し、非侵襲血糖測定装置１１０の生体の表面１２０に対する接触圧が変化した場合はＴ４Ｅの発生位置がわずかながら変化することがあるため、１回目の時間窓の開く幅はＴ４Ｅの発生位置の変動量を考慮して設定すればよい。
【００７３】
この場合、１回目の時間窓が開くタイミングを第一時間窓レジスタ７３２と第二時間窓レジスタ７３３によりあらかじめ変更しておけばよく、具体的には光源２００の点灯タイミング直後に発生する記憶データ６０１のピーク（図４：Ｔ４Ｃ）を検出できるような幅の時間窓を設定し、時間差判定閾値レジスタ８２１の値を光音響波信号１３１が血管１３０から生体情報センサ３００に到達するまでに必要な伝播時間を考慮して設定すればよい。
【００７４】
時間差信号７０２を作成する別の方法として、制御手段８００から出力される点灯タイミング８０２を特徴量推定手段７００に入力し、照射光１１１を照射してから第二の測定位置までのサンプル数を用いてもよい。
【００７５】
この場合、時間窓は第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５で設定したタイミングでのみ開くようにすればよい。
【００７６】
また、本発明の実施の形態１では、光源２００の光量を変更することで説明したが、光源の点灯時間を変更することでも同様の結果を得ることが可能である。
【００７７】
また、本発明の実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換手段５００のサンプリングデータ５０１を記憶手段６００に一度書き込み、特徴量推定手段７００で読み出すことにより推定血糖値７０１を算出するようにしたが、特徴量推定手段７００が直接Ａ／Ｄ変換手段５００からサンプリングデータ５０１を受け取ることで推定血糖値７０１を算出してもよい。
【００７８】
また、本発明の実施の形態１では、光量変更手段８３０で変更可能な光量を１．５（μＪ）と１．０（μＪ）の２通りとしたが、時間差判定閾値レジスタ８２１の閾値の数を複数にすることにより、３通り以上の光量設定も可能である。
【００７９】
また、本発明の実施の形態１では、血管１３０が患者によって生体の表面１２０から１．０ｍｍから２．２５ｍｍの深さに存在するとして説明したが、血管１３０の深さはこれに限ったものではない。第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５を用いて２回目の時間窓の開くタイミングを変更することにより、第一の測定位置と第二の測定位置を任意に検出することが可能である。
【００８０】
以上、本発明の実施の形態１に記載の非侵襲血糖測定装置１１０では、血管１３０と生体の表面１２０の距離が変化した場合に必要最小限の光量を照射周期毎に設定することが可能となるため低消費電力の測定装置を実現することが可能となる。
【００８１】
なお、本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１１０で測定する対象は、血管１３０中のグルコース量に限定されるものではない。すなわち、照射光１１１の波長領域におけるエネルギーを吸収し光音響波を発生する物質であれば良く、例えば生体の表面１２０から血管１３０までの間の組織液に含まれるグルコースや血管１３０中のヘモグロビン量などに対しても適用可能である。
【００８２】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２において、非侵襲生体情報測定装置は非侵襲血糖測定装置１４０を想定している。この実施の形態２は、呼吸や脈拍等の体動、外部ノイズの影響による推定血糖値７０１の誤差を最小限に抑えるために、上記測定基本サイクルを１０μｓから１００ｍｓ程度の周期で規定回数繰り返し動作させ、測定基本サイクルとして推定血糖値７０１を算出することにより、消費電力および測定回数の低減を図ったものである。
【００８３】
図５は、本発明の実施の形態２におけるシステム構成を示す図である。図５（ａ）において、１４０は非侵襲血糖測定装置、１２０は生体の表面、１１１は照射光、１３０は血管、１３１は光音響波信号である。また、図５（ｂ）は起動信号８０３、図５（ｃ）は点灯タイミング８０２、図５（ｄ）は光音響波信号１３１、図５（ｅ）は終了信号８０４、図５（ｆ）は推定血糖値出力タイミングを示す。
【００８４】
図６は、本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１４０のブロック構成を示す図である。図６において、１４０は非侵襲血糖測定装置である。この非侵襲血糖測定装置１４０において、２００は光源、３００は生体情報を測定する生体情報センサ、４００は生体情報センサ３００からの出力信号を増幅する増幅手段、５００は増幅手段４００により増幅された信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段、６００はＡ／Ｄ変換手段５００によりＡ／Ｄ変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段、７００は記憶手段６００に記憶されているデジタルデータを解析して生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段、８０５は光源２００の制御、および、増幅手段４００、Ａ／Ｄ変換手段５００の起動を制御する制御手段である。また、８０１は光量、３０１は電圧信号、４０１は増幅信号、５０１はサンプリングデータ、６０１は記憶データ、６０２はデータ転送終了パルス、７０１は推定血糖値、７０２は時間差信号である。
【００８５】
制御手段８０５は時間差判定手段８２０と繰り返し回数変更手段８４０を有する光源制御内容変更手段８１１を備え、時間差判定手段８２０の内部に設けた時間差判定閾値レジスタ８２１と繰り返し回数変更手段８４０の内部に設けた第１領域繰り返し回数レジスタ８４１及び第２領域繰り返し回数レジスタ８４２を用いることにより、特徴量推定手段７００が算出した時間差信号７０２に応じて一連の測定動作の繰り返し回数を変更するように制御手段８０５を制御する。
【００８６】
図７は、特徴量推定手段７００の詳細なブロック構成を示す図である。図７において、７６０は平均化手段、７１０は推定手段、７２０はサンプル数カウンタ、７３０は時間窓生成手段、７４０は測定位置検出手段、７５０は時間差検出手段である。また、７２１はサンプル数カウント信号、７３１は時間窓信号、７３６はカウンタ停止信号、７４１は測定位置パルス、７６１は平均化記憶データ、７６２は平均化終了パルス、７６３は平均化データ転送終了パルスである。
【００８７】
平均化手段７６０は、記憶データ６０１とデータ転送終了パルス６０２と終了信号８０４から記憶データ６０１の平均化を行い、その結果を平均化記憶データ７６１として出力するとともに平均化の終了タイミングを示す平均化終了パルス７６２と平均化記憶データ７６１のデータ転送が終了したタイミングを示す平均化データ転送終了パルス７６３を出力する。
【００８８】
推定手段７１０は、平均化記憶データ７６１と平均化データ転送終了パルス７６３から血糖値を推定し、推定結果を推定血糖値７０１として出力する。
【００８９】
サンプル数カウンタ７２０は平均化記憶データ７６１と平均化終了パルス７６２とカウンタ停止信号７３６を用いて記憶データ６０１のサンプル数をカウントし、カウント結果をサンプル数カウント信号７２１として出力する。
【００９０】
時間窓生成手段７３０は、第一時間窓レジスタ７３２と第二時間窓レジスタ７３３と第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５を有し、サンプル数カウント信号７２１の示すカウント値に応じて時間窓の開閉を示す時間窓信号７３１を出力する。また、第四時間窓レジスタ７３５の示す値をカウンタ停止信号７３６としてサンプル数カウンタ７２０に出力する。
【００９１】
測定位置検出手段７４０は、時間窓信号７３１と平均化記憶データ７６１から測定位置を検出し、検出結果を測定位置パルス７４１として出力する。
【００９２】
時間差検出手段７５０は、平均化データ転送終了パルス７６３とサンプル数カウント信号７２１と測定位置パルス７４１から第一の測定位置と第二の測定位置をそれぞれ検出した後、第一の測定位置と第二の測定位置間の時間差を検出し、検出結果を時間差信号７０２として出力する。
【００９３】
図８は、本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１４０の動作を時間軸でプロットしたタイミングチャートである。図８において、（ｂ）は起動信号８０３、（ｅ）は終了信号８０４、（ｍ）は平均化終了パルス７６２、（ｎ）は平均化記憶データ７６１、（ｈ）はサンプル数カウント信号７２１、（ｉ）は時間窓信号７３１、（ｊ）は測定位置パルス７４１、（ｏ）は平均化データ転送終了パルス７６３、（ｌ）は時間差信号７０２、（ｆ）は推定血糖値出力タイミングである。
【００９４】
繰り返し測定において起動信号８０３の発生間隔を測定ユニット（０．１秒）、起動信号８０３が発生してから測定ユニットを所定回数繰り返して血糖値を推定するまでの区間を測定基本サイクル（１０秒）として測定周期（３分）ごとに一連の動作を行う。
【００９５】
以下、図５、図６、図７、図８を用いて、非侵襲血糖測定装置１４０が血糖値の連続測定を行う場合の動作を説明する。
【００９６】
非侵襲血糖測定装置１４０を、生体の表面１２０に接するように装着することで、光源２００が発する照射光１１１が生体に入射される。入射した照射光１１１は生体内を伝播し、血管１３０内の血糖値を推定できる物質で吸収されて光音響波信号１３１が生成される。
【００９７】
光音響波信号１３１は生体情報センサ３００により検出され、検出結果である電圧信号３０１が増幅手段４００に送られる。
【００９８】
増幅手段４００は電圧信号３０１を増幅し、増幅信号４０１をＡ／Ｄ変換手段５００に出力する。
【００９９】
Ａ／Ｄ変換手段５００は増幅信号４０１をサンプリングしてサンプリングデータ５０１を出力し、記憶手段６００はサンプリングデータ５０１を記憶する。
【０１００】
特徴量推定手段７００は記憶手段６００から記憶データ６０１を受け取り、記憶手段６００からのデータ転送の終了タイミングを知らせるデータ転送終了パルス６０２を受け取ると、血糖値の推定を行い、推定結果を推定血糖値７０１として出力する。
【０１０１】
このとき、記憶手段６００から受け取った記憶データ６０１から第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、それらの時間差を検出して、検出結果を時間差信号７０２として制御手段８０５に出力する。
【０１０２】
制御手段８０５は、増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００の起動や終了を行うと共に、時間差信号７０２を用いて一連の測定動作の繰り返し回数を変更する。
【０１０３】
以下では、具体的な数値例を用いて説明する。本実施の形態において、測定周期は３分間隔で実施するものとする。また、生体内を光音響波が伝播する速度を１５００ｍ／ｓ、Ａ／Ｄ変換手段５００におけるサンプリング周波数を５０ＭＨｚ、生体内の測定対象である血管１３０は個人差により生体の表面１２０に対して１．０ｍｍから２．２５ｍｍの深さに存在する可能性があるものとし、特に本実施の形態２では血管１３０が生体の表面１２０に対して１．５ｍｍの深さにある場合を想定する。
【０１０４】
ここで、外部より書き込み可能なレジスタの初期値として以下の値を設定する。
【０１０５】
即ち、
（Ａ）第一時間窓レジスタ７３２：時間窓生成手段７３０における１回目の時間窓が開くタイミングとして４５を設定、
（Ｂ）第二時間窓レジスタ７３３：時間窓生成手段７３０における１回目の時間窓が閉じるタイミングとして５５を設定、
（Ｃ）第三時間窓レジスタ７３４：時間窓生成手段７３０における２回目の時間窓が開くタイミングとして９０を設定、
（Ｄ）第四時間窓レジスタ７３５：時間窓生成手段７３０における２回目の時間窓が閉じるタイミングとして１３０を設定、
（Ｅ）時間差判定閾値レジスタ８２１：時間差判定手段８２０における繰り返し回数選択のための閾値として６０を設定、
（Ｆ）第１領域繰り返し回数レジスタ８４１：第１領域における繰り返し回数として１５０回を設定、
（Ｇ）第２領域繰り返し回数レジスタ８４２：第２領域における繰り返し回数として１００回を設定、
また、図８に示す時間差信号７０２以外の各信号を０に初期化し、時間差信号７０２の初期値を時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値よりも大となる１００に設定する。
【０１０６】
以上の初期設定が終了した後、まず、非侵襲血糖測定装置１４０を図５に示すように患者の腕などの生体の表面１２０に装着する。その後、患者が非侵襲血糖測定装置１４０に設けられた血糖値測定開始スイッチ（図示せず）を起動すると、制御手段８０５により起動信号８０３が増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とに出力され、増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とが起動する（図８：Ｔ８Ａ）。増幅手段４００とＡ／Ｄ変換手段５００とが安定動作に入るのと同じタイミングで光源２００の点灯タイミング８０２および光量８０１が制御され、光源２００が点灯され、光音響波信号１３１が生成される。
【０１０７】
このとき、時間差判定手段８２０には時間差信号７０２の初期値１００が入力されており、この値は時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値６０以上である。そのため、一連の測定動作の繰り返し回数は第１領域繰り返し回数レジスタ８４１の示す回数値が選択され、１５０回の繰り返しが行われる。
【０１０８】
これは、１回目の測定時には血管１３０が生体の表面１２０に対してどの程度の深さにあるのか不明であるため、最も深い場合を想定したものである。
【０１０９】
光音響波信号１３１は、生体情報センサ３００により、その圧力に応じた電圧信号３０１に変換される。
【０１１０】
生体情報センサ３００によって変換された電圧信号３０１は、増幅手段４００により、あらかじめ設定されているゲインで増幅され、増幅信号４０１としてＡ／Ｄ変換手段５００に出力される。
【０１１１】
ここで、増幅手段４００に起動信号８０３と終了信号８０４とが入力されているのは、光音響波信号１３１が発生するタイミングでのみ増幅手段４００の構成要素であるオペアンプ等の素子を動作させることにより、増幅手段４００の低消費電力化を図る目的のものである。従って、これらの信号によらずに同等の動作を実現することも可能である。
【０１１２】
制御手段８０５からの起動信号８０３はＡ／Ｄ変換手段５００を起動する。増幅手段４００から出力された増幅信号４０１はＡ／Ｄ変換手段５００により特定の間隔でＡ／Ｄ変換され、該Ａ／Ｄ変換結果であるサンプリングデータ５０１が記憶手段６００に書き込まれる。
【０１１３】
ここで、終了信号８０４がＡ／Ｄ変換手段５００に入力されているのは、光音響波信号１３１の発生しているタイミングでのみＡ／Ｄ変換手段５００の構成要素であるＡＤコンバータ等の素子を動作させることにより、Ａ／Ｄ変換手段５００の低消費電力化を図る目的のものである。従って、この信号によらずに同等の動作を実現することも可能である。
【０１１４】
起動信号８０３が出力されてからサンプリングデータ５０１が記憶手段６００に書き込まれるまでの一連の処理を１５０回繰り返す。
【０１１５】
１５０回目の制御手段８０５からの終了信号８０４が特徴量推定手段７００により受け取られると（図８：Ｔ８Ｂ）、記憶手段６００に記録されている記憶データ６０１が特徴量推定手段７００により読み出される。
【０１１６】
平均化手段７６０は、終了信号８０４を受け取ると記憶データ６０１の平均化動作を開始する。そして、１５０回分の記憶データ６０１が平均化手段７６０に転送されたことを示すデータ転送終了パルス６０２を受け取ると、記憶データ６０１の平均化演算を行った後に平均化終了パルス７６２を発生する（図８：Ｔ８Ｃ）。
【０１１７】
このとき、サンプル数カウンタ７２０は平均化終了パルス７６２により０にリセットされた後、平均化記憶データ７６１のサンプリング毎にカウントアップを開始する。
【０１１８】
本実施の形態２における使用方法では、平均化記憶データ７６１に３つのピークが存在する。これらは時間経過順に、光源２００の点灯タイミング直後に照射光１１１の一部が生体情報センサ３００に到達することによって発生するピーク（図８：Ｔ８Ｄ）、生体の表面１２０において発生した光音響波信号１３１が生体情報センサ３００に到達するまでの遅延時間後に発生するピーク（図８：Ｔ８Ｆ）、血管１３０から発生した光音響波信号１３１が生体情報センサ３００に到達するまでの遅延時間後に発生するピーク（図８：Ｔ８Ｉ）である。
【０１１９】
これらのピークが発生する大まかな時間は生体内を光音響波が伝播する速さと距離の関係から既知であるので、時間窓を用いてそれぞれのピークを検出することにより、ピークの誤検出を効果的に防ぐことが可能となる。
【０１２０】
サンプル数カウント信号７２１が第一時間窓レジスタ７３２の示す値である４５に達すると時間窓信号７３１が０から１に変化し（図８：Ｔ８Ｅ、１回目の時間窓が開く）、サンプル数カウント信号７２１が第二時間窓レジスタ７３３の示す値である５５に達すると時間窓信号７３１が１から０に変化する（図８：Ｔ８Ｇ、１回目の時間窓が閉じる）。
【０１２１】
測定位置検出手段７４０では、１回目の時間窓が開いている間において平均化記憶データ７６１のピーク位置を検出し、ピークを検出したサンプリングタイミングに１回目の測定位置パルス７４１を発生する（図８：Ｔ８Ｆ）。
【０１２２】
時間差検出手段７５０は１回目の測定位置パルス７４１の発生タイミングにおいてサンプル数カウント信号７２１が示す値を第一の測定位置として検出する。このときの第一の測定位置を５０とする。
【０１２３】
サンプル数カウント信号７２１が第三時間窓レジスタ７３４の示す値である９０に達すると時間窓信号７３１が再び０から１に変化し（図８：Ｔ８Ｈ、２回目の時間窓が開く）、サンプル数カウント信号７２１が第四時間窓レジスタ７３５の示す値である１３０に達すると時間窓信号７３１が再び１から０に変化する（図８：Ｔ８Ｊ、２回目の時間窓が閉じる）。
【０１２４】
測定位置検出手段７４０では、２回目の時間窓が開いている間において記憶データ６０１のピーク位置を検出し、ピークを検出したサンプリングタイミングに２回目の測定位置パルス７４１を発生する（図８：Ｔ８Ｉ）。
【０１２５】
このとき、時間差検出手段７５０は２回目の測定位置パルス７４１の発生タイミングにおけるサンプル数カウント信号７２１の示す値を第二の測定位置として検出する。このときの第二の測定位置を１００とする。
【０１２６】
サンプル数カウンタ７２０は、２回目の時間窓が閉じるとカウントアップの動作を停止する。
【０１２７】
平均化手段７６０から推定手段７１０への平均化記憶データ７６１のデータ転送が終了すると、平均化データ転送終了パルス７６３が発生する（図８：Ｔ８Ｋ）。
【０１２８】
特徴量推定手段７００は平均化データ転送終了パルス７６３を受け取ると、時間差検出手段７５０において第一の測定位置（図８：Ｔ８Ｆ）と第二の測定位置（図８：Ｔ８Ｉ）の間のカウント値の差（５０サンプル数）を時間差信号７０２として出力する（図８：Ｔ８Ｌ）。また、このときに推定手段７１０において血糖値の推定を開始する。
【０１２９】
ここで時間差信号７０２が５０となるのは以下の理由によるものである。
【０１３０】
血管１３０と生体の表面１２０との距離Ｌを１．５ｍｍ、生体内を光音響波が伝播する速度ｖを１５００ｍ／ｓとした場合、第一の測定位置が発生してから第二の測定位置が発生するまでの時間差ｔはｔ＝Ｌ／ｖ＝０．００１５／１５００＝１μｓとなる。Ａ／Ｄ変換手段２４０におけるサンプリング周波数を５０ＭＨｚとすると、サンプリング周期は２０ｎｓとなるため、１μｓの時間差を記憶データ６０１におけるサンプリングデータ数に換算すると１μｓ／２０ｎｓ＝５０サンプルデータ数となる。
【０１３１】
平均化データ転送終了パルス７６３により開始された血糖値の推定が終了すると、推定手段７１０から推定血糖値７０１が外部に出力される（図８：Ｔ８Ｍ）。
【０１３２】
制御手段８０５の内部に設けた繰り返し回数変更手段８４０では、時間差信号７０２の示すサンプル数が時間差判定閾値レジスタ８２１の示す値６０（血管１３０と生体の表面１２０との距離Ｌが１．８ｍｍに相当）より小であるため、光量変更手段８３０に対して第２領域繰り返し回数レジスタ８４２の示す値を選択するよう指示する。その結果、制御手段８０５は次回の測定周期における一連の繰り返し回数を１００回に設定する。
【０１３３】
以上の動作を測定周期毎に繰り返す。
【０１３４】
本発明の実施の形態２では、平均化記憶データ７６１におけるＴ８ＦからＴ８Ｉまでのサンプル数を用いて時間差信号７０２を作成したが、Ｔ８ＤからＴ８Ｉまでのサンプル数を用いても同様の効果が得られる。これは、生体の表面１２０に装着された非侵襲血糖測定装置１４０では、生体の表面１２０から生体情報センサ３００まで光音響波信号１３１が伝播する時間は生体情報センサ３００の構成材料及び寸法に起因して一意に決定するためである。
【０１３５】
但し、非侵襲血糖測定装置１４０の生体の表面１２０に対する接触圧が変化した場合はＴ８Ｆの発生位置がわずかながら変化することがあるため、１回目の時間窓の開く幅はＴ８Ｆの発生位置の変動量を考慮して設定すればよい。
【０１３６】
この場合、１回目の時間窓が開くタイミングを第一時間窓レジスタ７３２と第二時間窓レジスタ７３３によりあらかじめ変更しておけばよく、具体的には光源２００の点灯タイミング直後に発生する記憶データ６０１のピーク（図８：Ｔ８Ｄ）を検出できるような幅の時間窓を設定し、時間差判定閾値レジスタ８２１の値を光音響波信号１３１が血管１３０から生体情報センサ３００に到達するまでに必要な伝播時間を考慮して設定すればよい。
【０１３７】
時間差信号７０２を作成する別の方法として、制御手段８０５から出力される点灯タイミング８０２を特徴量推定手段７００に入力し、照射光１１１を照射してから第二の測定位置までのサンプル数を用いてもよい。
【０１３８】
この場合、時間窓は第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５で設定したタイミングでのみ開くようにすればよい。
【０１３９】
また、本発明の実施の形態２では、Ａ／Ｄ変換手段５００のサンプリングデータ５０１を記憶手段６００に一度書き込み、特徴量推定手段７００で読み出すことにより推定血糖値７０１を算出するようにしたが、特徴量推定手段７００が直接Ａ／Ｄ変換手段５００からサンプリングデータ５０１を受け取ることで推定血糖値７０１を算出してもよい。
【０１４０】
また、本発明の実施の形態２では、繰り返し回数変更手段８４０で変更可能な繰り返し回数を１００回と１５０回の２通りとしたが、時間差判定閾値レジスタ８２１の閾値の数を複数にすることにより、３通り以上の繰り返し回数も設定可能である。
【０１４１】
また、本発明の実施の形態２では、血管１３０が患者によって生体の表面１２０から１．０ｍｍから２．２５ｍｍの深さに存在するとして説明したが、血管１３０の深さはこれに限ったものではない。第三時間窓レジスタ７３４と第四時間窓レジスタ７３５を用いて２回目の時間窓の開くタイミングを変更することにより、第一の測定位置と第二の測定位置を任意に検出することが可能である。
【０１４２】
以上、本発明の実施の形態２に記載の非侵襲血糖測定装置１４０では、血管１３０と生体の表面１２０の距離が変化した場合において、必要最小限の繰り返し回数を照射周期毎に設定することが可能となるため低消費電力の測定装置を実現することが可能となる。
【０１４３】
なお、本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１４０で測定する対象は、血管１３０中のグルコース量に限定されるものではない。すなわち、照射光１１１の波長領域におけるエネルギーを吸収し光音響波を発生する物質であれば良く、例えば生体の表面１２０から血管１３０までの間の組織液に含まれるグルコースや血管１３０中のヘモグロビン量などに対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１４４】
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、光音響検出手段により検出したデータから第一の測定位置と第二の測定位置を抽出し、第一の測定位置から第二の測定位置までの時間差に応じて光源の制御方法や測定繰り返し回数を変更することにより、低消費電力で短い測定時間の装置を実現することが可能となり、ポータブルな非侵襲生体情報測定機器の連続測定時間を向上するうえで有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１４５】
【図１】本発明の実施の形態１におけるシステム構成を示す図
【図２】本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１１０のブロック構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における特徴量推定手段７００のブロック構成を示す図
【図４】本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１１０の動作を示すタイミングチャート
【図５】本発明の実施の形態２におけるシステム構成を示す図
【図６】本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１４０のブロック構成を示す図
【図７】本発明の実施の形態２における特徴量推定手段７００のブロック構成を示す図
【図８】本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１４０の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【０１４６】
１１０  非侵襲血糖測定装置
１１１  照射光
１２０  生体の表面
１３０  血管
１３１  光音響波信号
１４０  非侵襲血糖測定装置
２００  光源
３００  生体情報センサ
３０１  電圧信号
４００  増幅手段
４０１  増幅信号
５００  Ａ／Ｄ変換手段
５０１  サンプリングデータ
６００  記憶手段
６０１  記憶データ
６０２  データ転送終了パルス
７００  特徴量推定手段
７０１  推定血糖値
７０２  時間差信号
７１０  推定手段
７２０  サンプル数カウンタ
７２１  サンプル数カウント信号
７３０  時間窓生成手段
７３１  時間窓信号
７３２  第一時間窓レジスタ
７３３  第二時間窓レジスタ
７３４  第三時間窓レジスタ
７３５  第四時間窓レジスタ
７３６  カウンタ停止信号
７４０  測定位置検出手段
７４１  測定位置パルス
７５０  時間差検出手段
７６０  平均化手段
７６１  平均化記憶データ
７６２  平均化終了パルス
７６３  平均化データ転送終了パルス
８００  制御手段
８０１  光量
８０２  点灯タイミング
８０３  起動信号
８０４  終了信号
８０５  制御手段
８１０  光源制御内容変更手段
８１１  光源制御内容変更手段
８２０  時間差判定手段
８２１  時間差判定閾値レジスタ
８３０  光量変更手段
８３１  第１領域光量レジスタ
８３２  第２領域光量レジスタ
８４０  繰り返し回数変更手段
８４１  第１領域繰り返し回数レジスタ
８４２  第２領域繰り返し回数レジスタ
【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】
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【図８】
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