(57)【要約】  【課題】  低消費電力で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】  光源２１０と、光源２１０あるいは後述する各手段の起動を制御する制御手段３００と、生体情報を測定するＮチャンネルの生体情報センサ２２０と、生体情報センサ２２０の出力信号を増幅し、増幅された信号をＡ／Ｄ変換して、変換されたデジタルデータを記憶する記憶手段２５０と、光源２１０を点灯させデジタルデータを記憶手段２５０に記録するまでの一連の動作をＸ回繰り返し記憶手段２５０に記憶されているデジタルデータを平均化し、平均化したＭチャンネル（Ｍ＜Ｎ）の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２６０とを備え、一連の動作をＹ回（Ｙ＜Ｘ）繰り返した時点で、前記Ｍチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは特徴量推定に用いないチャンネルの増幅手段以降の動作を停止することにより低消費電力を実現することが出来る。【選択図】  図２
2009039265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの光源と、
前記光源の点灯タイミングと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Ｎチャンネル（Ｎは２以上の自然数）の生体情報センサと、
前記生体情報センサから得られるＮチャンネルの出力信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅されたＮチャンネルの増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたＮチャンネルのデジタルデータを記憶する第一の記憶手段と、
前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作をＸ回（Ｘは２以上の自然数）繰り返し
前記第一の記憶手段に記憶されているデジタルデータを平均化する平均化手段と、
前記平均化したデータを解析して後述する特徴量推定手段で使用するＭチャンネル（ＭはＮ以下の自然数）の平均化データを選択する信号選択手段と、
前記選択手段で選択された平均化データより生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段を備えた非侵襲生体情報測定装置において、
前記一連の動作をＹ回（ＹはＸより少ない自然数）繰り返した時点で、前記平均化手段と前記信号選択手段により前記特徴量推定手段で使用するチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは、前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作を停止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】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークレベルをＮチャネル分比較し、振幅ピークレベルが最大となるチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、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、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークが発生するサンプリングタイミングをＮチャネル分比較し、振幅ピークの発生タイミングが最も早いチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、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１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第一のレジスタを備え、前記第一のレジスタによって前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作回数である前記Ｘ回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、前記信号選択手段は、書き込み可能な第二のレジスタを備え、前記第二のレジスタによって前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作停止タイミングを示す前記Ｙ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項６】
少なくとも一つの光源と、前記光源の点灯タイミングと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Ｎチャンネル（Ｎは２以上の自然数）の生体情報センサと、
前記生体情報センサから得られるＮチャンネルの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅されたＮチャンネルの増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、
前記Ａ／Ｄ変換されたＮチャンネルのデジタルデータを記憶する第一の記憶手段と、
前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作をＸ回（Ｘは２以上の自然数）繰り返し前記第一の記憶手段に記憶されているデジタルデータを平均化する平均化手段と、
前記平均化したデータを解析して後述する特徴量推定手段で使用するＭチャンネル（ＭはＮ以下の自然数）の平均化データを選択する信号選択手段と、
前記選択手段で選択された平均化データより生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段を備えた非侵襲生体情報測定装置において、
前記一連の動作開始時にはＺチャンネル（ＺはＮ未満の自然数）において前記増幅手段以降の動作を行い、前記一連の動作をＹ回（ＹはＸより少ない自然数）繰り返した時点で、前記平均化手段において入力されたＺチャンネルのデータを補間することによりＮチャネルのデータを作成し、前記信号選択手段において該Ｎチャネルのデータにより前記特徴量推定手段で使用するチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは、前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作を停止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６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークレベルをＮチャネル分比較し、振幅ピークレベルが最大となるチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、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６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークが発生するサンプリングタイミングをＮチャネル分比較し、振幅ピークの発生タイミングが最も早いチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、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６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記信号選択手段は、書き込み可能な第三のレジスタを備え、前記第三のレジスタによって前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作回数である前記Ｘ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１０】
請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第四のレジスタを備え、前記第四のレジスタによって前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作停止タイミングを示す前記Ｙ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１１】
請求項６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記信号選択手段は、書き込み可能な第五のレジスタを備え、前記第五のレジスタによって全Ｎチャンネルの中で前記一連の動作開始時に前記増幅手段以降の動作を行うチャンネルを示す前記Ｚチャンネル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、生体情報を測定して、生体の状態を監視する生体情報検出装置に関する。
【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。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、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。このとき、１回の測定において、ノイズ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血糖値を測定する（例えば、特許文献１）。
【０００４】
また、光音響効果を用いた別の非侵襲型の血糖測定装置として「非侵襲の生体情報測定方法及び生体情報計測装置」が記載されている。生体に照射された光によって生じる光音響波信号を複数の音響センサによって検出し、検出された複数の信号をそれぞれ増幅した後、必要な信号を選択して血糖値の計測を行う方法である。光音響波信号の発生源と音響センサとの距離が最小となる音響センサを選択することにより検出効率を最大化できる（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】
【０００５】
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、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する動作をそれぞれの音響センサに対して行うため、信号増幅やＡ／Ｄ変換用の電気回路も複数備える必要がある。そのため、大きな消費電力を必要とし、ポータブル製品としては不向きであるという課題を有していた。
【０００６】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、低消費電力を実現することができる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】
【０００７】
上記従来の課題を解決するために、本発明にかかる非侵襲生体情報測定装置は、少なくとも一つの光源と、前記光源の点灯タイミングと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Ｎチャンネル（Ｎは２以上の自然数）の生体情報センサと、前記生体情報センサから得られるＮチャンネルの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅されたＮチャンネルの増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたＮチャンネルのデジタルデータを記憶する第一の記憶手段と、前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作をＸ回（Ｘは２以上の自然数）繰り返し前記第一の記憶手段に記憶されているデジタルデータを平均化する平均化手段と、前記平均化したデータを解析して後述する特徴量推定手段で使用するＭチャンネル（ＭはＮ以下の自然数）の平均化データを選択する信号選択手段と、前記選択手段で選択された平均化データより生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段を備えた非侵襲生体情報測定装置において、前記一連の動作をＹ回（ＹはＸより少ない自然数）繰り返した時点で、前記平均化手段と前記信号選択手段により前記特徴量推定手段で使用するチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは、前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作を停止する、ことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークレベルをＮチャネル分比較し、振幅ピークレベルが最大となるチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、ことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークが発生するサンプリングタイミングをＮチャネル分比較し、振幅ピークの発生タイミングが最も早いチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、ことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第一のレジスタを備え、前記第一のレジスタによって前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作回数である前記Ｘ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第二のレジスタを備え、前記第二のレジスタによって前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作停止タイミングを示す前記Ｙ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明にかかる非侵襲生体情報測定装置は、少なくとも一つの光源と、前記光源の点灯タイミングと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Ｎチャンネル（Ｎは２以上の自然数）の生体情報センサと、前記生体情報センサから得られるＮチャンネルの出力信号を増幅する増幅手段と、前記増幅されたＮチャンネルの増幅信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換手段と、前記Ａ／Ｄ変換されたＮチャンネルのデジタルデータを記憶する第一の記憶手段と、前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作をＸ回（Ｘは２以上の自然数）繰り返し前記第一の記憶手段に記憶されているデジタルデータを平均化する平均化手段と、前記平均化したデータを解析して後述する特徴量推定手段で使用するＭチャンネル（ＭはＮ以下の自然数）の平均化データを選択する信号選択手段と、前記選択手段で選択された平均化データより生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段を備えた非侵襲生体情報測定装置において、前記一連の動作開始時にはＺチャンネル（ＺはＮ未満の自然数）において前記増幅手段以降の動作を行い、前記一連の動作をＹ回（ＹはＸより少ない自然数）繰り返した時点で、前記平均化手段において入力されたＺチャンネルのデータを補間することによりＮチャネルのデータを作成し、前記信号選択手段において該Ｎチャネルのデータにより前記特徴量推定手段で使用するチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは、前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作を停止することを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークレベルをＮチャネル分比較し、振幅ピークレベルが最大となるチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、ことを特徴とするものである。
【００１４】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、前記平均化したデジタルデータの振幅ピークが発生するサンプリングタイミングをＮチャネル分比較し、振幅ピークの発生タイミングが最も早いチャンネルを含んだ隣接するＭチャンネルを選択する、ことを特徴とするものである。
【００１５】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第三のレジスタを備え、前記第三のレジスタによって前記光源を点灯させデジタルデータを前記第一の記憶手段に記録するまでの一連の動作回数である前記Ｘ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とするものである。
【００１６】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第四のレジスタを備え、前記第四のレジスタによって前記特徴量推定手段で使用しないチャンネルの前記増幅手段以降の動作停止タイミングを示す前記Ｙ回を外部から変更することが可能である、ことを特徴とするものである。
【００１７】
さらに、非侵襲生体情報測定装置において、前記信号選択手段は、書き込み可能な第五のレジスタを備え、前記第五のレジスタによって全Ｎチャンネルの中で前記一連の動作開始時に前記増幅手段以降の動作を行うチャンネルを示す前記Ｚチャンネルを外部から変更することが可能である、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の非侵襲生体情報測定装置によれば、低消費電力の装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
（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は、光音響方式を用いた非侵襲血糖測定装置１００を想定している。
【００２１】
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１００を含むシステム構成を示す図である。図１において、１００は非侵襲血糖測定装置、１１１は光、１２０は生体、１３０は血管、１３１は光音響波信号である。（ａ）は起動信号３０２、（ｂ）は点灯タイミング３０１、（ｃ）は光音響波信号１３１、（ｄ）は終了信号３０３、（ｅ）は推定血糖値出力タイミングである。繰り返し測定において１回の測定間隔を測定ユニット、血糖値を推定するまでの区間を測定基本サイクルとして測定周期ごとに一連の動作を行う。
【００２２】
本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１００は、生体１２０の表面に接するように装着し、光１１１を入射させる。光１１１は生体１２０の内部を伝播し、血管１３０内の血糖値を推定可能な物質で吸収され光音響波信号１３１が生成される。血管１３０内の血糖値を推定可能な物質により生成された光音響波信号１３１を非侵襲血糖測定装置１００が検出し、特徴量（以下、推定血糖値２９１とする。）を推定する。
【００２３】
図２は、本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１００のブロック構成を示す図である。図２において、１００は非侵襲血糖測定装置、２１０は光源、２２０は生体情報センサ、２３０は増幅手段、２４０はＡ／Ｄ変換手段、２５０は記憶手段、２６０は特徴量推定手段、２７０は平均化手段、２８０は信号選択手段、２９０は血糖推定手段、３００は制御手段、３１０は測定周期カウンタ、３１３はパワーオフレジスタ、３１４はパワーオンレジスタである。
【００２４】
光源２１０は、少なくとも一つ以上備え、血糖値を推定可能な物質が吸収する波長の光１１１を放出する。制御手段３００は、光源２１０の繰り返し回数に応じた点灯タイミング３０１を制御し、さらに増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に起動信号３０２を、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０と特徴量推定手段２６０に終了信号３０３を、特徴量推定手段２６０に信号選択タイミング３１１と信号選択リセットタイミング３１２を出力し、各手段の動作を制御する。
【００２５】
生体情報センサ２２０は、光音響波信号１３１を圧電信号Ａ２２１、圧電信号Ｂ２２２、圧電信号Ｃ２２３に変換する。本実施の形態１において、生体情報センサ２２０で検出するチャンネルはチャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣの順に配置された３チャンネルとする。
【００２６】
増幅手段２３０は、制御手段３００からの起動信号３０２に基づき、圧電信号Ａ２２１、圧電信号Ｂ２２２、圧電信号Ｃ２２３をそれぞれ増幅して、増幅信号Ａ２３１、増幅信号Ｂ２３２、増幅信号Ｃ２３３を生成する。
【００２７】
Ａ／Ｄ変換手段２４０は、制御手段３００からの起動信号３０２に基づき、増幅信号Ａ２３１、増幅信号Ｂ２３２、増幅信号Ｃ２３３をそれぞれサンプリングデータＡ２４１、サンプリングデータＢ２４２、サンプリングデータＣ２４３に変換する。
【００２８】
記憶手段２５０は、サンプリングデータＡ２４１とサンプリングデータＢ２４２とサンプリングデータＣ２４３を記録する領域で、Ａ／Ｄ変換手段２４０によって書き込まれ、特徴量推定手段２６０によって読み出される。
【００２９】
特徴量推定手段２６０は、平均化手段２７０、信号選択手段２８０、血糖推定手段２９０から構成され、制御手段３００からの終了信号３０３に基づき、記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３を読み出す。
【００３０】
平均化手段２７０は読み出した記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３のそれぞれに対して平均化処理を行い、平均化信号Ａ２７１、平均化信号Ｂ２７２、平均化信号Ｃ２７３を信号選択手段２８０に出力する。
【００３１】
信号選択手段２８０は平均化信号Ａ２７１、平均化信号Ｂ２７２、平均化信号Ｃ２７３の中から少なくとも１チャンネル以上の信号を選択し、選択後平均化信号２８１を血糖推定手段２９０に、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０の中の特定チャンネルの動作を制御する選択信号２８２を増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に出力する。本実施の形態１では信号選択手段２８０で選択するチャンネル数を１とする。
【００３２】
血糖推定手段２９０は選択後平均化信号２８１を用いて推定血糖値２９１を算出して外部に出力する。
【００３３】
図３は、本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１００の、推定血糖値２９１を出力するまでの代表的な信号のタイミングチャートである。図３において、（ａ）は起動信号３０２、（ｂ）は信号選択タイミング３１１、（ｃ）は推定血糖値出力タイミング、（ｄ）は信号選択リセットタイミング、（ｅ）は選択信号２８２、（ｆ）はチャンネルＡの増幅手段及びＡ／Ｄ変換手段の動作、（ｇ）はチャンネルＢの増幅手段及びＡ／Ｄ変換手段の動作、（ｈ）はチャンネルＣの増幅手段及びＡ／Ｄ変換手段の動作を模式的に示したものである。
【００３４】
図３（ｅ）の選択信号２８２は０から７の範囲で変化する信号であり、チャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣのうちどのチャンネルの動作を行うかを示す信号である。選択信号２８２と各チャンネルの動作を（選択信号２８２、チャンネルＡの動作、チャンネルＢの動作、チャンネルＣの動作）の形式で示すと、（０、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ）、（１、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＮ）、（２、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ）、（３、ＯＦＦ、ＯＮ、ＯＮ）、（４、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦ）、（５、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮ）、（６、ＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ）、（７、ＯＮ、ＯＮ、ＯＮ）となる。
【００３５】
以下、図１、図２、図３を用いて、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１００の、血糖値の推定を行う場合の動作を説明する。
【００３６】
本実施の形態１において、測定ユニットは０．１秒、繰り返し回数は５０回、測定基本サイクルは５．０秒、測定周期は３分とする。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、パワーオフレジスタ３１３に０．９（秒）、パワーオンレジスタ３１４に１７０（秒）を設定する。なお、本実施の形態１においては、パワーオフレジスタ３１３、パワーオンレジスタ３１４の設定値として時間で設定したが、測定ユニットの回数で設定してもよく、同等の設定が可能であることは明らかである。
【００３７】
まず、本実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１００を、図１に示すように患者の腕などの生体１２０の表面に装着する。その後、患者が本非侵襲血糖測定装置１００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３００が増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に起動信号３０２を出力し、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０が安定動作に入るタイミングで光源２１０の点灯タイミング３０１を制御し、光源２１０を点灯する。
【００３８】
光源２１０からの光１１１は生体１２０内を伝播し、血管１３０内の血糖値を推定可能な物質で吸収され光音響波信号１３１が生成される。
【００３９】
生体情報センサ２２０は、光音響波信号１３１を検出し、チャンネルＡで検出した結果を圧電信号Ａ２２１、チャンネルＢで検出した結果を圧電信号Ｂ２２２、チャンネルＣで検出した結果を圧電信号Ｃ２２３に変換する。
【００４０】
増幅手段２３０は生体情報センサ２２０によって変換された圧電信号Ａ２２１と圧電信号Ｂ２２２と圧電信号Ｃ２２３をあらかじめ設定されているゲインで増幅し、チャンネルＡの増幅結果を増幅信号Ａ２３１、チャンネルＢの増幅結果を増幅信号Ｂ２３２、チャンネルＣの増幅結果を増幅信号Ｃ２３３としてＡ／Ｄ変換手段２４０に出力する。ここで増幅手段２３０に起動信号３０２と終了信号３０３が入力されているのは、光音響波信号１３１の発生するタイミングでのみ増幅手段２３０の構成要素であるオペアンプ等の素子の動作をイネーブルにするためのものであり、増幅手段２３０の低消費電力化を図る目的のものである。従って、これらの信号が入力されていなくても、同等の動作をすることは可能である。
【００４１】
Ａ／Ｄ変換手段２４０は、制御手段３００からの起動信号３０２を受け取り、増幅手段２３０から出力された増幅信号Ａ２３１と増幅信号Ｂ２３２と増幅信号Ｃ２３３を特定の間隔でアナログデジタル変換し、チャンネルＡにおけるサンプリングデータＡ２４１とチャンネルＢにおけるサンプリングデータＢ２４２とチャンネルＣにおけるサンプリングデータＣ２４３を記憶手段２５０に書き込む。
【００４２】
ここでＡ／Ｄ変換手段２４０に終了信号３０３が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２４０の構成要素であるＡ／Ｄコンバータ等の素子の動作をイネーブルにするためのものであり、Ａ／Ｄ変換手段２４０の低消費電力化を図る目的のものである。従って、この信号が入力されていなくても同等の動作をすることは可能である。
【００４３】
以下、上記制御手段３００が起動信号３０２を出力してサンプリングデータＡ２４１とサンプリングデータＢ２４２とサンプリングデータＣ２４３を記憶手段２５０に書き込むまでの一連の動作をデータ取得期間と呼ぶ。
【００４４】
特徴量推定手段２６０は、制御手段３００からの終了信号３０３を受け取り、記憶手段２５０に記録されている記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３を読み出し、平均化手段２７０において平均化処理を行い、チャンネルＡにおける平均化結果を平均化信号Ａ２７１、チャンネルＢにおける平均化結果を平均化信号Ｂ２７２、チャンネルＣにおける平均化結果を平均化信号Ｃ２７３として信号選択手段２８０に出力する。
【００４５】
信号選択手段２８０は、平均化動作の途中で発生する制御手段３００からの信号選択タイミング３１１が示すタイミングにおいて、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０における各チャンネルの動作ＯＮ、ＯＦＦを個別に制御する選択信号２８２を出力し、繰り返し回数分の測定が終了すると平均化信号Ａ２７１と平均化信号Ｂ２７２と平均化信号Ｃ２７３の中から選択信号２８２が示すチャンネルの平均化信号である選択後平均化信号２８１を血糖推定手段２９０に出力する。
【００４６】
血糖推定手段２９０は選択後平均化信号２８１を基に血糖値の推定を行い、推定血糖値出力タイミングで推定血糖値２９１を外部に出力する。
【００４７】
以下、図３を用いて、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１００における、時間経過に応じた特徴量推定手段２６０の詳細な動作の説明を行う。
【００４８】
時間０秒において、制御手段３００が増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に１回目の起動信号３０２を出力する。このとき、選択信号２８２は７を示しているため、１回目の起動信号３０２によるデータ取得期間で、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０の全チャンネルが動作し、記憶手段２５０にサンプリングデータＡ２４１とサンプリングデータＢ２４２とサンプリングデータＣ２４３が記録される。１回目の終了信号３０３が出力されると、特徴量推定手段２６０は１回目の起動信号３０２に対応した記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３を読み出す。
【００４９】
このとき制御手段３００内の測定周期カウンタ３１０は動作クロックによる時間測定を開始し、測定時間がパワーオフレジスタ３１３の示す時間０．９秒と異なるために信号選択タイミング３１１を出力せず、また測定時間がパワーオンレジスタ３１４の示す時間１７０秒とも異なるために信号選択リセットタイミング３１２も出力しない。
【００５０】
時間０．１秒において、２回目の起動信号３０２によるデータ取得期間で、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０の全チャンネルが動作し、データ取得期間終了後、終了信号３０３が出力されると、特徴量推定手段２６０は、時間０秒と同様に、記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３を読み出す。
【００５１】
時間０．２秒以降時間０．８秒までの間、測定ユニットである時間０．１秒毎に時間０秒と同様の動作を行う。
【００５２】
時間０．９秒において、制御手段３００が増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に１０回目の起動信号３０２を出力する。このとき、選択信号２８２は７を示しているため、１０回目の起動信号３０２によるデータ取得期間で、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０の全チャンネルが動作し、記憶手段２５０にサンプリングデータＡ２４１とサンプリングデータＢ２４２とサンプリングデータＣ２４３が記録される。１０回目の終了信号３０３が出力されると、特徴量推定手段２６０は１０回目の起動信号３０２に対応した記憶データＡ２５１と記憶データＢ２５２と記憶データＣ２５３を読み出す。
【００５３】
このとき制御手段３００内の測定周期カウンタ３１０による測定時間がパワーオフレジスタ３１３の示す時間０．９秒と等しいため信号選択タイミング３１１を出力する。
【００５４】
信号選択リセットタイミング３１２は測定時間がパワーオンレジスタ３１４の示す時間１７０秒と異なるために出力しない。
【００５５】
信号選択タイミング３１１が出力されると、平均化手段２７０においてチャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣそれぞれについて記憶手段２５０から読み出された１０回分のデータに対する平均化処理を行い、平均化結果を信号選択手段２８０に出力する。
【００５６】
信号選択手段２８０では平均化信号Ａ２７１、平均化信号Ｂ２７２、平均化信号Ｃ２７３について、血管１３０において発生した光音響波信号１３１の変動量に相当する振幅レベルをそれぞれ検出し、最も絶対値の大きい振幅レベルを有するチャンネルを選択する。本実施の形態１ではチャンネルＢが選択されたとし、選択信号２８２が２に変化する。このとき、血糖値の推定はまだ行わないため、選択後平均化信号２８１には何も出力しない。
【００５７】
時間１．０秒において、制御手段３００が増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０に１１回目の起動信号３０２を出力する。このとき、選択信号２８２は２を示しているため、１１回目の起動信号３０２によるデータ取得期間で、増幅手段２３０とＡ／Ｄ変換手段２４０のうち、チャンネルＡとチャンネルＣは動作を停止し、記憶手段２５０にサンプリングデータＢ２４２が記録される。１１回目の終了信号３０３が出力されると、特徴量推定手段２６０は１１回目の起動信号３０２に対応した記憶データＢ２５２を読み出す。
【００５８】
このとき制御手段３００内の測定周期カウンタ３１０による測定時間がパワーオフレジスタ３１３の示す時間０．９秒と異なるため信号選択タイミング３１１は出力せず、信号選択リセットタイミング３１２も測定時間がパワーオンレジスタ３１４の示す時間１７０秒と異なるために出力しない。
【００５９】
時間１．１秒以降時間４．９秒までの間、測定ユニットである時間０．１秒毎に時間１．０秒と同様の動作を行う。
【００６０】
時間５．０秒において、推定血糖値出力タイミング（ｃ）が出力され、平均化手段２７０は、記憶手段２５０が出力したチャンネルＢにおける５０個の記憶データＢ２５２を平均化し、平均化信号Ｂ２７２として信号選択手段２８０に出力する。信号選択手段２８０は平均化信号Ｂ２７２を選択後平均化信号２８１として血糖推定手段２９０に出力し、血糖推定手段２９０は、選択後平均化信号２８１を解析して、血糖値を推定し、推定血糖値２９１を出力する。
【００６１】
時間５．１秒から時間１６９．９秒までの間、制御手段３００は起動信号３０２を出力せず、測定周期カウンタ３１０による時間測定のみを行う。
【００６２】
時間１７０秒において、測定周期カウンタ３１０による測定時間がパワーオフレジスタ３１３の示す時間０．９秒と異なるために信号選択タイミング３１１は出力しないが、測定時間がパワーオンレジスタ３１４の示す時間１７０秒と等しいために信号選択リセットタイミング３１２を出力する。
【００６３】
信号選択リセットタイミング３１２が出力されると信号選択手段２８０において選択信号２８２を７にリセットする。
【００６４】
なお、本実施の形態１においては、生体情報センサ２２０で検出するチャンネル数を３、血糖推定手段２９０で使用するチャンネル数を１として説明したが、これらのチャンネル数は任意の数に設定可能である。
【００６５】
また、本実施の形態１において、信号選択手段２８０における選択方法は、各チャンネルそれぞれに対する平均化信号の振幅レベル絶対値を検出し、その中で最も大きい振幅レベル絶対値を有するチャンネルが血管１３０に最も近いチャンネルであるとして選択を行っているが、振幅情報ではなく時間情報を用いて選択を行っても良い。この場合、各チャンネルそれぞれに対する平均化信号の中から光１１１の照射タイミングと血管１３０において発生した光音響波信号１３１のピーク発生タイミングの時間差を検出し、その中で最も早く血管１３０において発生した光音響波信号１３１のピークが発生したチャンネルを血管１３０に最も近いチャンネルであるとして選択を行っても良い。
【００６６】
また、本実施の形態１においては、パワーオフレジスタ３１３に０．９（秒）、パワーオンレジスタ３１４に１７０（秒）を設定したが、これらの設定時間は外部から自由に変更することが可能である。
【００６７】
このとき、パワーオフレジスタ３１３の設定時間は、血管１３０に最も近い位置に設置されているチャンネルを選択するのに十分な光音響波信号１３１の信号品質が得られる回数以上かつ、測定基本サイクル以下にすればよい。
【００６８】
また、パワーオンレジスタ３１４の設定時間は、推定血糖値出力タイミング以降で、かつ、増幅手段２３０及びＡ／Ｄ変換手段２４０の中で動作を停止していたチャンネルが次の測定周期までに安定して動作するまでの時間を考慮して設定すればよい。
【００６９】
また、本実施の形態１の信号選択手段２８０において、次のような動作を行ってもよい。
【００７０】
生体情報センサ２２０で検出するチャンネルをチャンネルＡ、チャンネルＢ、チャンネルＣ、チャンネルＤ、チャンネルＥ、チャンネルＦ、チャンネルＧ、チャンネルＨ、チャンネルＩの順に配置された９チャンネル、血糖推定手段２９０で使用するチャンネル数を１とする。
【００７１】
ここで、測定周期開始時に９チャンネル全ての増幅手段２３０及びＡ／Ｄ変換手段２４０の動作を行うのではなく、例えばチャンネルＡ、チャンネルＣ、チャンネルＥ、チャンネルＧ、チャンネルＩの５チャンネルについて動作を行う。
【００７２】
そして信号選択タイミング３１１が出力されたタイミングにおいて、平均化手段２７０においてチャンネルＡ、チャンネルＣ、チャンネルＥ、チャンネルＧ、チャンネルＩそれぞれについて記憶手段２５０から読み出されたデータに対する平均化処理を行い、平均化結果を信号選択手段２８０に出力する。
【００７３】
信号選択手段２８０では入力された５つの平均化信号を補間することによりチャンネルＢ、チャンネルＤ、チャンネルＦ、チャンネルＨにおける補間平均化信号を作成した後、全９チャンネルの中から上述した選択方法にて血糖推定手段２９０で使用するチャンネルを選択する。例えばこのときチャンネルＤが選択されたとする。
【００７４】
その後信号選択リセットタイミング３１２が出力されるまでの間、増幅手段２３０及びＡ／Ｄ変換手段２４０の中でチャンネルＤを除く８チャンネルの動作を停止する。
【００７５】
推定血糖値出力タイミング（ｃ）が出力されると、平均化手段２７０は、チャンネルＤにおいて測定基本サイクル開始から信号選択タイミング３１１が出力されるまでの測定に対する補間信号と、信号選択タイミング３１１が出力されてから測定基本サイクルが終了するまでの間に得られたデータから選択後平均化信号２８１を作成し、血糖推定手段２９０から推定血糖値２９１を出力する。
【００７６】
また、選択後平均化信号２８１を作成する際に、補間された平均化データを用いず、信号選択タイミング３１１が出力されてから測定基本サイクルが終了するまでの間に得られたデータを用いて選択後平均化信号２８１を作成しても良い。
【００７７】
また、本実施の形態１では、光音響方式を用いた非侵襲血糖測定装置で説明したが、信号選択手段２８０における信号選択方法が振幅レベルの大きさによる比較であれば光音響方式の他の生体情報測定装置、あるいは、ラマン分光検査法やＯＣＴ（光干渉断層法）、旋光角、光の吸収や透過を用いた他の非侵襲生体情報測定装置にも適用が可能である。
【００７８】
以上のように、本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１００においては、測定ユニットの一連の動作をＸ回行う測定基本サイクルにおいて、Ｙ回（ＹはＸより少ない自然数）繰り返した時点で、平均化手段２７０と信号選択手段２８０により血糖値を推定するために使用するチャンネルをあらかじめ決定し、以降Ｘ回までは特徴量推定手段２６０で使用しないチャンネルの増幅手段２３０以降の動作を停止することにより、低消費電力の装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明にかかる非侵襲生体情報測定装置は、複数チャンネルを有し、複数回の測定結果をそれぞれ平均化してから生体情報を測定する場合において、平均化の途中で生体情報を測定するためのチャンネルをあらかじめ決定し、以降平均化が終了するまでの間、生体情報を測定するために使用しないチャンネルにおける増幅手段以降の動作を停止することによって低消費電力の装置を実現することが可能となり、ポータブル機器の連続測定時間を向上することに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【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による非侵襲血糖測定装置１００のブロック構成を示す図
【図３】本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１００の動作を示すタイミングチャート
【符号の説明】
【００８１】
１００  非侵襲血糖測定装置
１１１  光
１２０  生体
１３０  血管
１３１  光音響波信号
２１０  光源
２２０  生体情報センサ
２２１  圧電信号Ａ
２２２  圧電信号Ｂ
２２３  圧電信号Ｃ
２３０  増幅手段
２３１  増幅信号Ａ
２３２  増幅信号Ｂ
２３３  増幅信号Ｃ
２４０  Ａ／Ｄ変換手段
２４１  サンプリングデータＡ
２４２  サンプリングデータＢ
２４３  サンプリングデータＣ
２５０  記憶手段
２５１  記憶データＡ
２５２  記憶データＢ
２５３  記憶データＣ
２６０  特徴量推定手段
２７０  平均化手段
２７１  平均化信号Ａ
２７２  平均化信号Ｂ
２７３  平均化信号Ｃ
２８０  信号選択手段
２８１  選択後平均化信号
２８２  選択信号
２９０  血糖推定手段
２９１  推定血糖値
３００  制御手段
３０１  点灯タイミング
３０２  起動信号
３０３  終了信号
３１０  測定周期カウンタ
３１１  信号選択タイミング
３１２  信号選択リセットタイミング
３１３  パワーオフレジスタ
３１４  パワーオンレジスタ
【図１】
2009039265.tif 000003
【図２】
2009039265.tif 000004
【図３】
2009039265.tif 000005