(57)【要約】【課題】装置を大型化することなく測定時以外の光の照射を停止することが可能な非侵襲生体情報測定装置を提供する。【解決手段】光源２０を制御する制御手段１０と、特定波長の光を生体３０に照射する光源２０と、生体３０で発生した光音響波信号を検出する光音響検出手段４０と、光音響検出手段４０の出力から生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段５０と、特徴量の推定結果を表示する特徴量表示手段６０を備え、光音響検出手段４０の出力から抽出した情報によって装置が皮膚上にあるか否かを判断して光源２０の制御を行うことにより、装置を大型化することなく測定時以外の光の照射を停止することが可能となる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に照射した光により生体内の特定物質が光のエネルギーを吸収して発する光音響波信号を検出することによって生体情報の特徴量を推定する非侵襲生体情報測定装置において、
周期的に繰り返されるパルス光の照射を制御するための照射制御信号を出力する制御手段と、
前記照射制御信号により前記パルス光を生体表面に照射する少なくとも一つの光源と、
前記パルス光または前記光音響波信号を検出する光音響検出手段と、
該光音響検出手段で得られた検出信号から前記生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段と、
前記生体情報の特徴量と前記光源の照射状況を表示する特徴量表示手段とを備え、
前記特徴量推定手段は、前記検出信号から第１の測定位置と第２の測定位置を抽出し、
前記制御手段は、前記第１の測定位置の情報と前記第２の測定位置の情報を用いて前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を制御し、生体情報の測定を行う、
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、
前記第１の測定位置は、前記パルス光を照射した時に該パルス光が前記光音響検出手段に直接到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、
前記第２の測定位置は、前記第１の測定位置から所定の時間経過後に前記生体表面からの光音響波信号が前記光音響検出手段に到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、
前記制御手段は、前記第１の測定位置が抽出されてから所定の時間が経過した後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を停止する、
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、
前記第１の測定位置は、前記パルス光を照射した時に該パルス光が前記光音響検出手段に直接到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、
前記第２の測定位置は、前記第１の測定位置から所定の時間経過後に前記生体表面からの光音響波信号が前記光音響検出手段に到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、
前記制御手段は、前記照射制御信号が出力されてから所定の時間が経過した後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を停止する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
書き込みが可能なレジスタを備え、
該レジスタによって前記所定の時間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、
前記特徴量推定手段は、
前記パルス光が照射される１周期内で定期的に第１，第２の時間窓を開き、
前記第１の測定位置は、第１の時間窓が開いている間の前記検出信号を第１の閾値と比較することで該測定位置を抽出し、
前記第２の測定位置は、第２の時間窓が開いている間の前記検出信号を第２の閾値と比較することで該測定位置を抽出する、
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５に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記検出信号と比較する前記第１の閾値および前記第２の閾値は、
前記検出信号の振幅に基づき決定されたものである、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記検出信号と比較する前記第１の閾値および前記第２の閾値は、
前記検出信号の傾きに基づき決定されたものである、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項８】
請求項５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、
前記パルス光が照射される周期開始時である第１の設定時間にカウンタをリセットして前記第１の時間窓を開き、
その後の時間経過に対してカウントアップする該カウンタの示す値が第２の設定時間に一致したときに前記第１の時間窓を閉じ、
前記カウンタの示す値が第３の設定時間に一致したときに前記第２の時間窓を開き、
前記カウンタの示す値が第４の設定時間に一致したときに前記第２の時間窓を閉じる、
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８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記第２の設定時間は、
前記パルス光が照射された直後から前記第３の設定時間より前の時点までの値に設定する、
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８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記第３の設定時間は、前記第２の設定時間より後であり、且つ、前記光音響波信号が前記光音響検出手段に到達するより前の時点までの値に設定する、
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８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記第４の設定時間は、前記光音響波信号が前記光音響検出手段に到達するまでの時間よりも後であり、且つ、前記次のパルス光の照射される周期開始時間より前の時点までの値に設定する、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１２】
請求項５ないし請求項７のいずれか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、
書き込みが可能な複数のレジスタを備え、
それぞれのレジスタによって前記第１の閾値および前記第２の閾値を外部から変更することが可能である、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１３】
請求項８ないし請求項１０のいずれか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、
書き込みが可能な複数のレジスタを備え、
それぞれのレジスタによって前記第２の設定時間および前記第３の設定時間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１４】
請求項８または請求項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、
書き込みが可能なレジスタを備え、該レジスタによって前記第４の設定時間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１５】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記特徴量推定手段は、
前記検出信号から高周波数成分を減衰させた高域減衰検出信号を出力するフィルタを有し、
該高域減衰検出信号と第１の閾値とを比較することで前記第１の測定位置を抽出し、
該高域減衰検出信号と第２の閾値とを比較することで前記第２の測定位置を抽出する、
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１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
非侵襲生体情報測定装置が正しく生体に装着されているか否かを検出する装置装着検出モードと、生体情報の特徴量を測定する生体情報測定モードとを有し、
前記装置装着検出モードにおいて、レーザーパワーを第１の光強度に設定して前記パルス光の照射を行い、
前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合に前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
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１６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
前記装置装着検出モードにおいて、前記第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できなかった場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを、第３の光強度を限度として増加させながら、前記第１の測定位置を抽出したのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できたことが所定の回数連続した場合に、前記第１の光強度を当該時点のレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
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１６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
前記装置装着検出モードにおいて、第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを減少させながら、前記第１の測定位置を抽出したのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できなくなった場合、前記第１の光強度を所定の回数前に照射したレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
非侵襲生体情報測定装置が正しく生体に装着されているか否かを検出する装置装着検出モードと、生体情報の特徴量を測定する生体情報測定モードとを有し、
前記装置装着検出モードにおいて、レーザーパワーを第１の光強度に設定して前記パルス光の照射を行い、
前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合に前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
前記装置装着検出モードにおいて、第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを、第３の光強度を限度として増加させながら、パルス光の照射を行ったのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できたことが所定の回数連続した場合に、前記第１の光強度を当該時点のレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２１】
請求項１９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
前記装置装着検出モードにおいて、前記第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できた場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを減少させながら、パルス光の照射を行ったのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できなくなった場合、前記第１の光強度を所定の回数前に照射したレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、
該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行う、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２２】
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、
電源投入時もしくは前記非侵襲生体情報測定装置を生体へ装着した場合に、前記装置装着検出モードとなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２３】
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記装置装着検出モードは、
生体情報の測定開始時に装置装着検出モードとなる、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２４】
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記第１の光強度は、前記第２の光強度よりも小さい値である、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２５】
請求項１７または請求項２０に記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記第３の光強度は、前記第１の光強度より大きく、且つ、前記第２の光強度よりも小さいレベルである、
ことを特徴とする非侵襲生体情報測定装置。
【請求項２６】
請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、
前記制御手段は、
書き込みが可能な複数のレジスタを備え、それぞれのレジスタによって、前記第１の光強度、前記第２の光強度、前記第３の光強度、および、前記所定の回数を、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に基づき、測定時以外の光の照射を停止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】
この時、皮膚表面から生体中の血管に向かって光を照射している限り生体に影響を及ぼすことはないが、例えば眼球に光が入射されると、場合によっては水晶体で集光された光が網膜に影響を与え、視力の低下や失明など悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００８】
これに対して音響センサとは別に音響センサと生体との接触度を感知する接触度センサを設け、感知された接触度に応じて光の照射を制御する方法が既に提案されている（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】
【０００９】
ところで、患者の生活の質を向上するためには、日常生活において負担にならない程度まで装置を小型化することが望ましいが、上記特許文献２に記載された技術では生体との接触度を感知するためのセンサ及び装置調整機構が余分に必要であるため、非侵襲生体情報測定装置が複雑化かつ大型化してしまうという課題を有していた。
【００１０】
本発明は、従来の課題を解決するもので、装置を大型化することなく、測定時以外の光の照射を停止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】
【００１１】
従来の課題を解決するために、本願の請求項１の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、生体表面に照射した光により生体内の特定物質が光のエネルギーを吸収して発する光音響波信号を検出することによって生体情報の特徴量を推定する非侵襲生体情報測定装置において、周期的に繰り返されるパルス光の照射を制御するための照射制御信号を出力する制御手段と、前記照射制御信号により前記パルス光を生体表面に照射する少なくとも一つの光源と、前記パルス光または前記光音響波信号を検出する光音響検出手段と、該光音響検出手段で得られた検出信号から前記生体情報の特徴量を推定する特徴量推定手段と、前記生体情報の特徴量と前記光源の照射状況を表示する特徴量表示手段とを備え、前記特徴量推定手段は、前記検出信号から第１の測定位置と第２の測定位置を抽出し、前記制御手段は、前記第１の測定位置の情報と前記第２の測定位置の情報を用いて前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を制御し、生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本願の請求項２の発明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、前記第１の測定位置は、前記パルス光を照射した時に該パルス光が前記光音響検出手段に直接到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、前記第２の測定位置は、前記第１の測定位置から所定の時間経過後に前記生体表面からの光音響波信号が前記光音響検出手段に到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、前記制御手段は、前記第１の測定位置が抽出されてから所定の時間が経過した後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を停止することを特徴とするものである。
【００１３】
また、本願の請求項３の発明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、前記第１の測定位置は、前記パルス光を照射した時に該パルス光が前記光音響検出手段に直接到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、前記第２の測定位置は、前記第１の測定位置から所定の時間経過後に前記生体表面からの光音響波信号が前記光音響検出手段に到達することに起因して前記検出信号中に出現する波形の位置であり、前記制御手段は、前記照射制御信号が出力されてから所定の時間が経過した後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の次の周期以後のパルス光の照射を停止することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本願の請求項４の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項２または請求項３に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、書き込みが可能なレジスタを備え、該レジスタによって前記所定の時間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。
【００１５】
また、本願の請求項５の発明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、前記特徴量推定手段は、前記パルス光が照射される１周期内で定期的に第１，第２の時間窓を開き、前記第１の測定位置は、第１の時間窓が開いている間の前記検出信号を第１の閾値と比較することで該測定位置を抽出し、前記第２の測定位置は、第２の時間窓が開いている間の前記検出信号を第２の閾値と比較することで該測定位置を抽出することを特徴とするものである。
【００１６】
また、本願の請求項６の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項５に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記検出信号と比較する前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記検出信号の振幅に基づき決定されたものであることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本願の請求項７の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項５に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記検出信号と比較する前記第１の閾値および前記第２の閾値は、前記検出信号の傾きに基づき決定されたものであることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本願の請求項８の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項５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、前記パルス光が照射される周期開始時である第１の設定時間にカウンタをリセットして前記第１の時間窓を開き、その後の時間経過に対してカウントアップする該カウンタの示す値が第２の設定時間に一致したときに前記第１の時間窓を閉じ、前記カウンタの示す値が第３の設定時間に一致したときに前記第２の時間窓を開き、前記カウンタの示す値が第４の設定時間に一致したときに前記第２の時間窓を閉じることを特徴とするものである。
【００１９】
また、本願の請求項９の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記第２の設定時間は、前記パルス光が照射された直後から前記第３の設定時間より前の時点までの値に設定することを特徴とするものである。
【００２０】
また、本願の請求項１０の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記第３の設定時間は、前記第２の設定時間より後であり、且つ、前記光音響波信号が前記光音響検出手段に到達するより前の時点までの値に設定することを特徴とするものである。
【００２１】
また、本願の請求項１１の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項８に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記第４の設定時間は、前記光音響波信号が前記光音響検出手段に到達するまでの時間よりも後であり、且つ、前記次のパルス光の照射される周期開始時間より前の時点までの値に設定することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本願の請求項１２の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項５ないし請求項７のいずれか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、書き込みが可能な複数のレジスタを備え、それぞれのレジスタによって前記第１の閾値および前記第２の閾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ものである。
【００２３】
また、本願の請求項１３の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項８ないし請求項１０のいずれか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、書き込みが可能な複数のレジスタを備え、それぞれのレジスタによって前記第２の設定時間および前記第３の設定時間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。
【００２４】
また、本願の請求項１４の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項８または請求項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、書き込みが可能なレジスタを備え、該レジスタによって前記第４の設定時間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。
【００２５】
また、本願の請求項１５の発明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、前記特徴量推定手段は、前記検出信号から高周波数成分を減衰させた高域減衰検出信号を出力するフィルタを有し、該高域減衰検出信号と第１の閾値とを比較することで前記第１の測定位置を抽出し、該高域減衰検出信号と第２の閾値とを比較することで前記第２の測定位置を抽出することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本願の請求項１６の発明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、前記制御手段は、非侵襲生体情報測定装置が正しく生体に装着されているか否かを検出する装置装着検出モードと、生体情報の特徴量を測定する生体情報測定モードとを有し、前記装置装着検出モードにおいて、レーザーパワーを第１の光強度に設定して前記パルス光の照射を行い、前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合に前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００２７】
また、本願の請求項１７の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、前記装置装着検出モードにおいて、前記第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できなかった場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを、第３の光強度を限度として増加させながら、前記第１の測定位置を抽出したのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できたことが所定の回数連続した場合に、前記第１の光強度を当該時点のレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
また、本願の請求項１８の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、前記装置装着検出モードにおいて、第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記第１の測定位置を抽出したのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを減少させながら、前記第１の測定位置を抽出したのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できなくなった場合、前記第１の光強度を所定の回数前に照射したレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００２９】
また、本願の請求項１９の発明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、前記制御手段は、非侵襲生体情報測定装置が正しく生体に装着されているか否かを検出する装置装着検出モードと、生体情報の特徴量を測定する生体情報測定モードとを有し、前記装置装着検出モードにおいて、レーザーパワーを第１の光強度に設定して前記パルス光の照射を行い、前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できた場合に前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
また、本願の請求項２０の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、前記装置装着検出モードにおいて、第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出されなかった場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを、第３の光強度を限度として増加させながら、パルス光の照射を行ったのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置を抽出できたことが所定の回数連続した場合に、前記第１の光強度を当該時点のレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００３１】
また、本願の請求項２１の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、請求項１９に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、前記装置装着検出モードにおいて、前記第１の光強度が示すレーザーパワーで前記パルス光の照射を行い、前記パルス光の照射を行ったのち、前記所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できた場合、前記パルス光の照射周期毎に段階的にレーザーパワーを減少させながら、パルス光の照射を行ったのち、所定の時間経過後に前記第２の測定位置が抽出できなくなった場合、前記第１の光強度を所定の回数前に照射したレーザーパワーにより更新したのち、前記生体情報測定モードに移り、該生体情報測定モードにおいて、次の周期以降のレーザーパワーを第２の光強度に設定して生体情報の測定を行うことを特徴とするものである。
【００３２】
また、本願の請求項２２の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記装置装着検出モードは、電源投入時もしくは前記非侵襲生体情報測定装置を生体へ装着した場合に装置装着検出モードとなることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本願の請求項２３の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記装置装着検出モードは、生体情報の測定開始時に装置装着検出モードとなることを特徴とするものである。
【００３４】
また、本願の請求項２４の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記第１の光強度は、前記第２の光強度よりも小さい値であることを特徴とするものである。
【００３５】
また、本願の請求項２５の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１７または請求項２０に記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記第３の光強度は、前記第１の光強度より大きく、且つ、前記第２の光強度よりも小さいレベルであることを特徴とするものである。
【００３６】
また、本願の請求項２６の発明に係る非侵襲生体情報測定装置は、請求項１６ないし請求項２１のいずれかに記載の非侵襲生体情報測定装置において、前記制御手段は、書き込みが可能な複数のレジスタを備え、それぞれのレジスタによって、前記第１の光強度、前記第２の光強度、前記第３の光強度、および、前記所定の回数を、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】
【００３７】
本発明の非侵襲生体情報測定装置によれば、装置を大型化することなく測定時以外の光の照射を停止することができるため、安全かつ快適に生体情報の測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
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、パルス光による眼球損傷などの危機を防ぐために照射の可否を、光音響波を用いて判断することにより、生体と光音響センサとの接触を感知するセンサを不要にしたものである。
【００３９】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１において、非侵襲生体情報測定装置は血糖値を測定する非侵襲血糖測定装置１を想定している。
【００４０】
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。
【００４１】
図１において、１は非侵襲血糖測定装置、２０は光源、２０１はパルス光、３０は生体の表面、３１は血管、３０１は光音響波信号、４０は光音響検出手段である。
【００４２】
非侵襲血糖測定装置１を構成する光源２０、光音響検出手段４０以外の他の構成要素については後述する。
【００４３】
図１（ａ）は生体の表面３０、即ち皮膚上に光源２０と光音響検出手段４０とを互いに隣接して設置した場合の非侵襲血糖測定装置１のシステム構成を示す図、図１（ｂ）は皮膚と光源２０との間に光音響検出手段４０を設置した場合の非侵襲血糖測定装置１のシステム構成を示す図である。
【００４４】
非侵襲血糖測定装置１は、生体の表面３０に接するように装着し、光源２０の照射光であるパルス光２０１を生体に入射させる。パルス光２０１は生体内を伝播し、血管３１内のグルコースで吸収され光音響波信号３０１が生成される。血管３１内のグルコースにより生成された光音響波信号３０１を非侵襲血糖測定装置１内の光音響検出手段４０が検出し、生体情報の特徴量としての血糖値を推定する。
【００４５】
図１（ａ）のシステム構成では、光源２０から生体（の表面３０）に向けて照射されたパルス光２０１の一部が皮膚表面で反射する。この反射光や光源２０の皮膚表面に対する接触度合いによって漏れ出る光が、光音響検出手段４０内に到達する。
【００４６】
図１（ｂ）のシステム構成では、光源２０から照射されたパルス光２０１が光音響検出手段４０を透過して生体（の表面３０）に照射される。
【００４７】
図１（ａ）と図１（ｂ）のどちらのシステム構成においても、パルス光２０１を照射した直後にパルス光２０１の一部が光音響検出手段４０に伝わる。
【００４８】
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１のブロック構成を示す図である。
【００４９】
図２において、１０は制御手段、５０は特徴量推定手段、６０は特徴量表示手段であり、これら制御手段１０と光源２０と光音響検出手段４０と特徴量推定手段５０と特徴量表示手段６０とから非侵襲血糖測定装置１が構成される。
【００５０】
また、１０１は照射制御信号、４０１は検出信号、５０３は特徴量推定信号、５０１は第１の測定位置信号、５０２は第２の測定位置信号、１０２は照射周期信号、１０３はエラー表示信号である。
【００５１】
制御手段１０は、第１の測定位置信号５０１および第２の測定位置信号５０２に基づいて光照射を制御するための照射制御信号１０１を光源２０に対して出力するとともに、エラー表示信号１０３を特徴量表示手段６０に出力する。光源２０は、照射制御信号１０１によってパルス光２０１を生体３００に照射する。
【００５２】
光音響検出手段４０は、生体３００からの光音響波信号３０１を検出信号４０１に変換する。特徴量推定手段５０では検出信号４０１から血糖値の推定を行い、推定結果である特徴量推定信号５０３を特徴量表示手段６０に送る。特徴量表示手段６０では、特徴量推定信号５０３の示す血糖値を使用者に表示するとともに、非侵襲血糖測定装置１の装着エラーがある場合は、エラー表示信号１０３を用いて非侵襲血糖測定装置１の装着エラーを表示する。
【００５３】
ここで光音響検出手段４０は、光音響波信号３０１による圧力を検出し検出結果を電圧として出力する圧電センサと、圧電センサにより検出された信号を増幅するプリアンプと、プリアンプにより増幅された信号をサンプリングし、検出信号４０１を出力するＡ／Ｄ変換器とによって構成されている。
【００５４】
本発明の実施の形態１のシステム構成では、光音響検出手段４０の検出信号４０１に次の変化が現れる。
【００５５】
即ち、光源２０がパルス光２０１を照射した直後、光音響検出手段４０内の圧電センサが光源２０より直接到来した一部のパルス光２０１あるいは生体の表面で反射したパルス光２０１のエネルギーを吸収することで歪を生じ、その歪が電圧の変化として検出信号４０１中に現れる（以下、第１ピーク（第１の測定位置）と称す）。
【００５６】
次に、皮膚表面に含まれる成分がパルス光２０１のエネルギーを吸収することにより生じた光音響波信号３０１が圧電センサに到達し、検出信号４０１に電圧の変化が生じる（以下、第２ピーク（第２の測定位置）と称す）。第２ピークは第１ピーク発生後、光音響波信号３０１が皮膚表面から圧電センサに伝播するまで時間が経過した時に現れる。
【００５７】
本発明の非侵襲血糖測定装置１では、血管３１内のグルコースがパルス光２０１のエネルギーを吸収して生じる光音響波信号３０１を光音響検出手段４０内の圧電センサにより検出し、プリアンプによる増幅及びＡ／Ｄ変換器におけるサンプリングによって検出信号４０１に変換し、特徴量推定手段５０において検出信号４０１から血糖値を推定する。
【００５８】
例えば本発明の非侵襲血糖測定装置１が皮膚上に装着されていない場合は、第２ピークが現れないか、もしくは皮膚上に装着された場合とは出現のタイミングが異なる。逆に、非侵襲血糖測定装置１が皮膚上に装着された場合、圧電センサと皮膚との距離は変化しないため、第１ピークと第２ピークは一定の時間間隔を置いて発生する。
【００５９】
従って、第１ピークと第２ピークとが現れるタイミングを測定し、その時間差をチェックすることで、本実施の形態１における非侵襲血糖測定装置が正しく皮膚表面上に設置されているか否かを判断することができる。
【００６０】
以下では、この判断を実現する非侵襲血糖測定装置１について説明する。
【００６１】
図３は特徴量推定手段５０の構成を示すブロック図である。図３において、５１０はサンプル数カウンタ、５２０は変化位置検出手段、５３０は時間窓生成手段、５４０は測定位置信号生成手段、５５０は推定手段、５６０はレジスタである。
【００６２】
また、５１１はサンプル数カウント信号、５３１は時間窓信号、５２１は変化位置パルス、５６１は第１の閾値、５６２は第２の閾値、５６３は第２の設定時間、５６４は第３の設定時間、５６５は第４の設定時間である。
【００６３】
サンプル数カウンタ５１０は、特徴量推定手段５０に入力された照射周期信号１０２によってリセットされるカウンタであり、光音響検出手段４０内のＡ／Ｄ変換器におけるサンプリング数をカウントし、そのカウント結果であるサンプル数カウント信号５１１を測定位置信号生成手段５４０に出力する。推定手段５５０は、光音響検出手段４０から特徴量推定手段５０に入力された検出信号４０１と制御手段１０から入力された照射周期信号１０２とを用いてグルコース濃度を推定し、その推定結果である特徴量推定信号５０３を特徴量表示手段６０に出力する。
【００６４】
変化位置検出手段５２０は、光音響検出手段４０から入力される検出信号４０１と、レジスタ５６０から入力される第１の閾値５６１および第２の閾値５６２と、時間窓生成手段５３０から入力される時間窓信号５３１とにより特定の変化位置を検出し、変化位置パルス５２１を測定位置信号生成手段５４０に出力する。
【００６５】
時間窓生成手段５３０では、レジスタ５６０が出力する第２の設定時間５６３，第３の設定時間５６４，および第４の設定時間５６５と、サンプル数カウンタ５１０が出力するサンプル数カウント信号５１１とから時間窓信号５３１を作成し、変化位置検出手段５２０に出力する。
【００６６】
測定位置信号生成手段５４０では、サンプル数カウンタ５１０からのサンプル数カウント信号５１１と変化位置検出手段５２０からの変化位置パルス５２１とレジスタ５６０からの第４の設定時間５６５とから、第１の測定位置信号５０１と第２の測定位置信号５０２とを作成し、これらを制御手段１０に出力する。
【００６７】
次に、特徴量推定手段５０の動作について図４を用いて説明する。図４は特徴量推定手段５０における動作を表すタイミングチャートである。
【００６８】
図４において、（ａ）は照射周期信号１０２、（ｂ）は検出信号４０１、（ｃ）はサンプル数カウント信号５１１、（ｄ）は時間窓信号５３１、（ｅ）は変化位置パルス５２１である。照射周期信号１０２のパルス発生周期ごとにパルス光２０１が照射され、サンプル数カウント信号５１１を“０”にリセット（ＴＡ、ＴＧ）する。サンプル数カウンタ５１０は検出信号４０１のサンプリングタイミングにあわせてカウントアップする。
【００６９】
時間窓信号５３１は、パルス発生周期開始時に開き（ＴＡ、ＴＧ）、サンプル数カウント信号５１１が第２の設定時間５６３に達すると閉じる（ＴＣ）。その後、サンプル数カウント信号５１１が第３の設定時間５６４に達すると再び開き（ＴＤ）、第４の設定時間５６５に達すると閉じる（ＴＦ）。
【００７０】
時間窓の開閉タイミングは次のように設定する。
【００７１】
まず、検出信号４０１の第１ピーク（図中のＴＢに対応）は、光源２０が照射したパルス光２０１が生体表面で反射し光音響検出手段４０に入射することで発生するものであり、パルス光２０１が照射された直後に発生するので、第２の設定時間５６３は、パルス光の照射時点(第１の設定時間)より後で、且つ、光音響波信号３０１が皮膚から圧電センサに到達するまでの時間より前に設定する。
【００７２】
検出信号４０１の第２ピーク（図中のＴＥに対応）は、光源２０が照射したパルス光２０１により生体表面で発生した光音響波が光音響検出手段４０に入射することで発生するものであり、パルス光２０１が照射されてから光音響波信号３０１が圧電センサに到達するまでの時間後に発生するので、第３の設定時間５６４は、第２の設定時間５６３より後で、且つ、光音響波信号３０１が皮膚から圧電センサまでの間を伝播する時間より前に設定する。
【００７３】
また、第４の設定時間５６５は、光音響波信号３０１が皮膚から圧電センサまでの間を伝播する時間より後で、且つ、次の照射周期信号１０２が発生するよりも前の時点までの間に設定する。
【００７４】
変化位置検出手段５２０では、第１の時間窓が開いている間の検出信号４０１と、第１の閾値５６１とを比較し、第１ピークにおける振幅の絶対値が第１の閾値５６１以上で最大となるタイミングで変化位置パルス５２１を発生する（ＴＢ）。同様に第２の時間窓が開いている間の検出信号４０１と、第２の閾値５６２とを比較し、第２ピークにおける振幅の絶対値が第２の閾値５６２以上で最大となるタイミングで変化位置パルス５２１を発生する（ＴＥ）。
【００７５】
測定位置信号生成手段５４０では、変化位置パルス５２１が発生したタイミングのサンプル数カウント信号５１１を、図示していないフリップフロップ回路で保持し、２回目の時間窓信号５３１が閉じるタイミング（ＴＦ）で、第１の測定位置信号５０１と第２の測定位置信号５０２とを制御手段１０に出力する。ここで、第１の測定位置信号５０１は第１ピークから求めた信号であり、第２の測定位置信号５０２は第２ピークから求めた信号である。
【００７６】
また、２回目の時間窓が開いている間の検出信号４０１が第２の閾値５６２を超えなかった場合、第２の測定位置信号５０２は測定ＮＧ、即ち測定が失敗である旨を表す信号となる。測定ＮＧを表すには、例えばサンプル数カウント信号５１１のカウント可能な範囲の最大数を割り当てることで表現できる。
【００７７】
以上の動作を図５を用いてまとめると次のようになる。
【００７８】
図５は非侵襲生体情報測定装置１が正しい装着状態か否かに応じてパルス光の照射あるいは停止を行う動作を示すフローチャートである。
【００７９】
図５において、Ｓ１は時間窓の発生タイミングを設定するステップ、Ｓ２、Ｓ３は検出信号のピークを検出するステップ、Ｓ４はピーク検出が成功か否かを判定するステップ、Ｓ５はピーク間の時間差を検出するステップ、Ｓ６は時間差が所定値と一致するか否かを判定するステップ、Ｓ７はパルス光の照射を許可するステップ、Ｓ８は測定ＮＧ信号を発生するステップ、Ｓ９はパルス光の照射を停止するステップである。
【００８０】
まず、ステップＳ１において、第１回目と第２回目の時間窓の発生タイミングを設定する。次に、ステップＳ２において、第１回目の時間窓内で検出信号のピークを検出し、その後、ステップＳ３において、第２回目の時間窓内で検出信号のピークを検出する。
【００８１】
次に、ステップＳ４において第２回目の時間窓内でのピーク検出が成功したか否かを判定する。成功した場合、ステップＳ５において、第１回目の時間窓内で検出されたピークと第２回目の時間窓内で検出されたピークとの間の時間差を計測する。
【００８２】
ステップＳ６において、この時間差が所定値と一致するか否かを判定し、一致していればステップＳ７においてパルス光の照射を許可する。一致していなければ、ステップＳ９においてパルス光の照射を停止する。
【００８３】
また、ステップＳ４において２回目の時間窓内でのピーク検出に失敗した場合、ステップＳ８において、測定ＮＧ信号を発生する。この場合も、ステップＳ９においてパルス光の照射を停止する。
【００８４】
次に第１の測定位置信号５０１および第２の測定位置信号５０２を用いた光源２０の制御について図６を用いて説明する。
【００８５】
図６は制御手段１０の構成を示すブロック図である。図６において、１１０は減算手段、１２０は照射判定手段、１３０は照射信号生成手段、１４０は照射周期カウンタ、１５０はレジスタである。また、１１１は測定位置減算信号、１５１は所定時間信号、１２１は照射判定信号である。
【００８６】
減算手段１１０では、特徴量推定手段５０から入力された第１の測定位置信号５０１から第２の測定位置信号５０２を減算し（その逆の場合もあり得る）、測定位置減算信号１１１に変換して照射判定手段１２０に出力する。照射判定手段１２０では測定位置減算信号１１１とレジスタ１５０から入力される所定時間信号１５１とを比較して次の照射周期における照射を行うか否かの判定を行い、照射判定信号１２１を照射信号生成手段１３０に出力する。
【００８７】
照射周期カウンタ１４０では、パルス光２０１の照射周期ごとに照射周期信号１０２を発生し、照射信号生成手段１３０と特徴量推定手段５０とに出力する。照射信号生成手段１３０では、照射周期信号１０２と照射判定信号１２１とから照射制御信号１０１を作成し、光源２０に出力する。
【００８８】
所定時間信号１５１は、光音響波信号３０１が皮膚から圧電センサまでの間を伝播する時間に相当し、あらかじめレジスタ１５０において設定する。この設定値は、皮膚と圧電センサとの間を満たす媒質において超音波が伝播する媒質固有の伝播速度と、媒質の厚みとによって決定する値である。
【００８９】
続いて制御手段１０の動作について説明する。減算手段１１０では、第１の測定位置信号５０１と第２の測定位置信号５０２との差を求める。但し、第２の測定位置信号５０２が測定ＮＧを表している場合、測定位置減算信号１１１は測定ＮＧを表す信号となる。
【００９０】
非侵襲血糖測定装置が正しく皮膚上に置かれていれば、検出信号４０１の第１のピークと第２のピークとの間隔が一定であり、測定位置減算信号１１１が所定時間信号１５１の示す値と等しくなる。従って、照射判定手段１２０では、測定位置減算信号１１１が所定時間信号１５１の示す値と等しければ、皮膚表面から得られた光音響波信号３０１が正常に得られたと判断し、次の照射周期におけるパルス光２０１の照射を許可する照射判定信号１２１を出力する。
【００９１】
この時、測定位置減算信号１１１が測定ＮＧを示している場合や測定位置減算信号１１１が所定時間信号１５１の示す範囲外の場合は、光音響波信号３０１が皮膚表面から得られていないと判断し、次の照射周期におけるパルス光２０１の照射を停止する旨の照射判定信号１２１を出力する。また、次の照射周期におけるパルス光２０１の照射を停止する場合はエラー表示信号１０３を特徴量表示手段６０に出力する。
【００９２】
なお、測定位置減算信号１１１と所定時間信号１５１とを比較する際、非侵襲血糖測定装置１が皮膚に対する許容範囲内でのずれ量に応じたマージンを持って比較してもよい。
【００９３】
照射信号生成手段１３０では、先述した照射周期信号１０２のパルス発生タイミングにおいて、照射判定信号１２１が照射を許可している場合のみ光源２０に対してパルス光２０１の照射の指示を発する。
【００９４】
ここで、変化位置検出手段５２０では、検出信号４０１の第１ピーク及び第２ピークの振幅絶対値の最大値を用いて変化位置パルス５２１を発生させているが、第１ピーク及び第２ピークの振幅絶対値の傾きを用いて変化位置パルス５２１を発生させても良い。この場合、それぞれのピークにおいて立ち上がりの傾きが共に最大となる位置を検出すればよい。
【００９５】
また、特徴量推定手段５０において、第１の測定位置信号５０１を照射制御信号１０１から作成することも可能である。この場合における特徴量推定手段５０の動作について図７のタイミングチャートを用いて説明する。
【００９６】
図７において、（ａ）は照射周期信号１０２、（ｂ）は照射制御信号１０１、（ｃ）は検出信号４０１、（ｄ）はサンプル数カウント信号５１１、（ｅ）は時間窓信号５３１、（ｆ）は変化位置パルス５２１である。
【００９７】
照射周期信号１０２のパルス発生（ＴＡ）の後、照射制御信号１０１のパルスが発生し（ＴＨ）、光源２０からパルス光２０１が照射される。第１ピークはパルス光２０１の照射直後に発生するため、第１の測定位置信号５０１を照射制御信号１０１のパルスが発生したタイミングのサンプル数カウント信号５１１から生成しても、第１ピークを検出した場合と比べてタイミングは大きく変わらない。
【００９８】
第２の測定位置信号５０２は先述したものと同様に、第３の設定時間５６４と第４の設定時間５６５との間のみ開く時間窓を利用し、時間窓が開いている間の検出信号４０１と第２の閾値５６２とを比較して変化位置パルス５２１を生成し（ＴＥ）、変化位置パルス５２１が発生したタイミングのサンプル数カウント信号５１１を用いる。
【００９９】
この場合、第１の測定位置信号５０１を作成するために第１ピークを利用しないので、時間窓信号５３１は第２ピークに対してのみ開く条件を満たしていれば良い。
【０１００】
以上の動作を図８を用いてまとめると次のようになる。
【０１０１】
図８は非侵襲生体情報測定装置１が正しい装着状態か否かに応じてパルス光の照射あるいは停止を行う他の動作を示すフローチャートである。
【０１０２】
図８において、Ｓ１１は時間窓の発生タイミングを設定するステップ、Ｓ１２は照射制御信号の発生タイミングを検出するステップ、Ｓ１３は検出信号のピークを検出するステップ、Ｓ１４はピーク検出が成功か否かを判定するステップ、Ｓ１５は照射制御信号の発生タイミングから検出したピークまでの時間差を検出するステップ、Ｓ１６は時間差が所定値と一致するか否かを判定するステップ、Ｓ１７はパルス光の照射を許可するステップ、Ｓ１８は測定ＮＧ信号を発生するステップ、Ｓ１９はパルス光の照射を停止するステップである。
【０１０３】
まず、ステップＳ１９において、第２回目の検出信号のピークに対応する時間窓の発生タイミングを設定する。次に、ステップＳ１２において、照射制御信号の発生タイミングを検出する。その後、ステップＳ３において、時間窓内での検出信号のピークを検出する。
【０１０４】
次に、ステップＳ１４において時間窓内でのピーク検出が成功したか否かを判定する。成功した場合、ステップＳ１５において、照射制御信号の発生タイミングから時間窓内で検出されたピークまでの時間差を計測する。
【０１０５】
ステップＳ１６において、この時間差が所定値と一致するか否かを判定し、一致していればステップＳ１７においてパルス光の照射を許可する。一致していなければ、ステップＳ１９においてパルス光の照射を停止する。
【０１０６】
また、ステップＳ１４において時間窓内でのピーク検出に失敗した場合、ステップＳ１８において、測定ＮＧ信号を発生する。この場合も、ステップＳ１９においてパルス光の照射を停止する。
【０１０７】
この場合、例えば図２（ａ）において光源２０の照射効率最適化に伴う漏れ光の減少によって第１の測定位置の検出が困難になるのを補償する際などに有効である。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態１によれば、制御手段１０と特徴量推定手段５０とを設けることにより、検出信号４０１から非侵襲血糖測定装置が正常に設置されているか否かを判断できるため、装置が正常に装着されていない場合におけるパルス光２０１の照射を停止する機能を、別途検出器を必要とすることなく実現することができる。
【０１０９】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２における非侵襲血糖測定装置の制御手段１１の構成を示すブロック図である。制御手段１１は、図１の制御手段１０に置き換えるものである。
【０１１０】
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の各種構成要素（各種信号、各種ブロック、および各種回路など）は、この実施の形態２で特に説明されない場合、その構成要素と同一の名称を有する実施の形態１の構成要素と同等の機能を有するものとし、詳細な説明を省略する。
【０１１１】
図９において、１６０はモード管理手段である。また、１６１は光強度制御信号、１５２は所定回数信号、１５３は第１の光強度信号、１５４は第２の光強度信号、１５５は第３の光強度信号である。
【０１１２】
モード管理手段１６０は、照射周期カウンタ１４０から入力される照射周期信号１０２と、照射判定手段１２０から入力される照射判定信号１２１と、レジスタ１５０から入力される第１の光強度信号１５３と、第２の光強度信号１５４と、第３の光強度信号１５５と、所定回数信号１５２とから光強度制御信号１６１を生成し、照射信号生成手段１３０に出力する。
【０１１３】
図１０は制御手段１１の動作を表すタイミングチャートである。
【０１１４】
図１０において、（ａ）は照射周期信号１０２、（ｂ）は照射制御信号１０１、（ｃ）は検出信号４０１、（ｄ）は変化位置パルス５２１、（ｅ）は装置装着検出モードもしくは生体情報測定モードを示す図であり、照射制御信号１０１の振幅が大きいほどレーザーパワーが大となり、検出信号４０１の変化量も大きくなる。
【０１１５】
図１１は非侵襲血糖測定装置の動作モードの移行を示すフローチャートである。
【０１１６】
図１１において、Ｓ２１は装置が正しく装着されているか否かを判定するステップ、Ｓ２２は判定結果に応じて次の動作を分岐するステップ、Ｓ２３は生体情報測定モードに移行するステップ、Ｓ２４はパルス光の照射を停止するステップである。
【０１１７】
以下、制御手段１１の動作を図９ないし図１１を用いて説明する。
【０１１８】
まず、電源投入時もしくは測定開始時のモードを装置装着検出モード（ＭＯＤＥＡ）に設定する。装置装着検出モードは、装置が生体に正しく装着されているか否かを検出するためのモード（図１１のステップＳ２１）であり、眼球等に対する損傷等を防止するために、レーザーパワーは小さく抑えられる。装置装着検出モードでは、照射制御信号１０１によって制御されるパルス光２０１のレーザーパワーを第１の光強度信号１５３により設定する。
【０１１９】
そして照射周期信号１０２のパルス発生（ＴＡ）の後、照射制御信号１０１のパルスを発生し、パルス光２０１を照射する（ＴＨ）。次に検出信号４０１から第１ピークを検出して変化位置パルス５２１を発生する（ＴＢ）。
【０１２０】
その後検出信号４０１から第２ピークを検出し（ＴＥ）、第１の測定位置信号５０１及び第２の測定位置信号５０２と所定時間信号１５１とを比較して装置が正しく皮膚表面上に設置されているか否かを判断する（図１１のステップＳ２２）。
【０１２１】
本実施の形態２ではこれ以降、第１の測定位置信号５０１、第２の測定位置信号５０２および所定時間信号１５１を用いて、装置が正しく皮膚表面上に設置されているか否かを判断する判断結果（照射判定信号１２１）を、次回照射ＯＫ及び次回照射ＮＧと表現する。
【０１２２】
次回照射ＯＫであればモードを生体情報測定モード（ＭＯＤＥＢ）に切り替える（図１１のステップＳ２３）。このモード切替は、第２ピークを検出してから、次の照射周期信号１０２が発生するまでの間（ＴＥ〜ＴＧ）に行う。
【０１２３】
生体情報測定モードに移ると、それ以降に照射されるパルス光２０１のレーザーパワーを第２の光強度信号１５４により設定して照射する（ＴＩ）。そして、測定の度に次回照射ＯＫもしくは次回照射ＮＧの判断を行い、次回照射ＮＧになれば実施の形態１に記載したのと同様にパルス光２０１の照射を停止する（図１１のステップＳ２４）と共に、ユーザーにエラーの通知を行う。
【０１２４】
第１の光強度信号１５３は、第１ピーク及び第２ピークが最低限検出できるレベルに設定すればよいため、第２の光強度信号１５４よりも小さいレベルに設定する。また、第２の光強度信号１５４は血液中のグルコース量の変動に応じた検出信号４０１の変化量が検出可能なレベルに設定する。
【０１２５】
装置装着検出モードから生体情報測定モードへの切り替えは次のようにしてもよい。図１２はパルス光２０１のレーザーパワーを制御する別の動作を示したタイミングチャートである。
【０１２６】
図１２において、（ａ）は照射周期信号１０２、（ｂ）は照射制御信号１０１、（ｃ）は変化位置パルス５２１、（ｄ）は照射判定信号１２１、（ｅ）は装置装着検出モードもしくは生体情報測定モードを示す図である。
【０１２７】
図１３は非侵襲血糖測定装置の動作モードの移行を示すフローチャートである。
【０１２８】
図１３において、Ｓ３１は次回の照射が可能か否かを判定するステップ、Ｓ３２は判定結果に応じて次の動作を分岐するステップ、Ｓ３３はレーザーを照射するステップ、Ｓ３４は次回のレーザーパワーを上昇するステップである。
【０１２９】
まず、電源投入時もしくは測定開始時のモードを装置装着検出モード（ＭＯＤＥＡ）に設定し、パルス光２０１のレーザーパワーを第１の光強度信号１５３に設定する。ＴＡ，ＴＧ，ＴＪ，ＴＫ，ＴＬはそれぞれの照射周期を示す照射周期信号１０２である。
【０１３０】
そして照射周期信号１０２のパルス発生（ＴＡ）の後、照射制御信号１０１のパルスを発生し、パルス光２０１を照射する（ＴＭ）。このときパルス光２０１のレーザーパワーは図中ＰＯＷＡで示す大きさとなる。
【０１３１】
次に検出信号４０１から抽出した変化位置パルス５２１により、次回照射ＯＫもしくはＮＧの判断をする（図１３のステップＳ３１）。図１２に示すように、パルス光２０１発生周期ＴＡ−ＴＧ間に発したパルス光２０１では次回照射ＮＧと判断すると（図１３のステップＳ３２）、次のパルス光２０１のレーザーパワーをＰＯＷＢになるように増加して照射する（ＴＮ）（図１３のステップＳ３４）。
【０１３２】
レーザーパワーがＰＯＷＢであるパルス光２０１の照射においても次回照射をＮＧと判断すると、次の照射時には更にＰＯＷＣになるようにレーザーパワーを増加し（ＴＯ）、次に照射されるレーザーパワーの判断をする。
【０１３３】
この時、次回照射ＯＫと判断すると（ＴＰ）（図１３のステップＳ３２）、モード管理手段１６０内部に設けたカウンタをリセットしてカウントアップを開始する。そして次に照射されるパルス光２０１のレーザーパワーをＰＯＷＤに増加して照射する（ＴＱ）（図１３のステップＳ３３）。
【０１３４】
ここで、あらかじめ設定された所定回数信号１５２の示す回数、連続して照射ＯＫを判断した場合にモードを生体情報測定モードに切り替える。この場合、設定される所定回数は２である。
【０１３５】
生体情報測定モードでは、照射されるパルス光２０１のレーザーパワーを第２の光強度信号１５４に設定して照射する（ＴＱ、ＴＲ）。そして、測定の度に次回照射ＯＫもしくは次回照射ＮＧの判断を行い、次回照射ＮＧになれば、先述した場合と同様にパルス光２０１の照射を停止し、ユーザーにエラーの通知を行う。
【０１３６】
ここで生体情報測定モードに移るタイミングにおいて直前に照射したパルス光２０１のレーザーパワー（ＰＯＷＣ）を用いて第１の光強度信号１５３の値を更新しておくと、再び装置装着検出モードになった場合に段階的にパルス光２０１のレーザーパワーを増加しながら次回照射ＯＫとなる最適なレーザーパワーを探す手間が省け、測定開始までの時間短縮に繋がると共に、測定対象者毎に最適な装置装着状況を確認するためのパルス光２０１のレーザーパワーを適応的に設定することが可能となる。この場合、第１の光強度信号１５３をできるだけ“０”に近いレベルに設定しておくことが望ましい。
【０１３７】
また、装置装着検出モードにおいて段階的にパルス光２０１のレーザーパワーを増加する際に、上限値を設けると第２の光強度信号１５４より大きいレベルに達することを防ぐことができる。本実施の形態２において、装置装着検出モードにおけるパルス光２０１の照射では、血糖値の推定を行うのではなく単に本装置が正常に設置されているか否かの判断さえできればよいため、レーザーパワーは生体情報測定モードにおけるパルス光２０１のレーザーパワーよりも大きくする必要はない。そこで、装置装着検出モードにおけるレーザーパワーの上限値を第３の光強度信号１５５としてあらかじめ設定しておく。具体的には第２の光強度信号１５４よりも小さいレベルに設定しておくと良い。
【０１３８】
ここまで装置装着検出モードにおいて、段階的にパルス光２０１のレーザーパワーを増加することによりレーザーパワーの最適設定を行う場合について説明を行ったが、パルス光２０１のレーザーパワーを照射周期毎に段階的に減少させるようにしてもよい。
【０１３９】
具体的には、あらかじめ第１の光強度信号１５３を第２の光強度信号１５４に近いレベルに設定しておき、パルス光２０１の照射を行うたびに段階的にレーザーパワーを減少させながら次回照射ＯＫもしくはＮＧの判断をその都度行い、次回照射ＮＧが判断されると所定回数信号１５２の示す回数前に照射されたレーザーパワーを用いて第１の光強度信号１５３を更新してから生体情報測定モードに移ればよい。
【０１４０】
以上のように、本実施の形態２においては、制御手段１１と特徴量推定手段５０を設け、装置装着検出モードと生体情報測定モードの２つのモードを切り替えることにより装置装着検出モードにおけるレーザーパワーを最小限に設定することができるため、生体情報の特徴量測定時以外におけるパルス光２０１の照射による危険を最小限に抑えることが可能となる。
【０１４１】
なお、本実施の形態２において、第１の測定位置信号５０１は、検出信号４０１の第１ピーク部分から作成したもの、照射制御信号１０１を用いて作成したもの、のどちらを用いてもよい。
【０１４２】
なお、本実施の形態２においては本非侵襲血糖測定装置の生体への装着確認を光音響検出手段４０のみを用いて行ったが、他の装着検出と組み合わせて使用することも可能である。
【０１４３】
なお、本実施の形態１もしくは２における変化位置検出手段５２０では入力される検出信号４０１から第２ピークを検出しているが、変化位置検出手段５２０内に設けたローパスフィルタ（図示せず）によって高周波域を減衰させるフィルタリング処理を施した検出信号４０１から第２ピークを検出するようにしてもよい。この場合、高周波成分を持ったノイズ（例えばパルスノイズ）が検出信号４０１に含まれていても、第２の測定位置信号５０２を正しく検出することができる。
【０１４４】
なお、本実施の形態１もしくは２における非侵襲血糖測定装置で測定する対象は、血管中のグルコース量に限定されるものではない。すなわち、照射されるパルス光２０１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、例えば皮膚表面から血管までの間の組織液に含まれるグルコースや血管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】
【０１４５】
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、光音響信号に含まれる特性を利用することにより、装置を大型化することなく測定時以外の光の照射を停止することができるため、安全かつ快適に生体情報の測定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図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１の構成を示すブロック図
【図２】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１の使用例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における特徴量推定手段５０の構成を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１における特徴量推定手段５０の動作を示すタイミングチャートを示す図
【図５】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１が正しい装着状態か否かに応じてパルス光の照射あるいは停止を行う動作を示すフローチャート図
【図６】本発明の実施の形態１における制御手段１０の構成を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１における特徴量推定手段５０の別の動作を示すタイミングチャートを示す図
【図８】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１が正しい装着状態か否かに応じてパルス光の照射あるいは停止を行う他の動作を示すフローチャート図
【図９】本発明の実施の形態２における制御手段１１の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２における制御手段１１の動作を示すタイミングチャートを示す図
【図１１】本発明の実施の形態２における非侵襲生体情報測定装置１が装置装着検出モードから生体情報測定モードに移行する動作を示すフローチャート図
【図１２】本発明の実施の形態２における制御手段１１の別の動作を示すタイミングチャートを示す図
【図１３】本発明の実施の形態２における非侵襲生体情報測定装置１が装置装着検出モードから生体情報測定モードに移行する他の動作を示すフローチャート図
【符号の説明】
【０１４７】
１０  制御手段
１１  制御手段
２０  光源
３０  生体の表面
３１  血管
４０  光音響検出手段
５０  特徴量推定手段
６０  特徴量表示手段
１０１  照射制御信号
１０２  照射周期信号
１０３  エラー表示信号
１１０  減算手段
１１１  測定位置減算信号
１２０  照射判定手段
１２１  照射判定信号
１３０  照射信号生成手段
１４０  照射周期カウンタ
１５０  レジスタ
１５１  所定時間信号
１５２  所定回数信号
１５３  第１の光強度信号
１５４  第２の光強度信号
１５５  第３の光強度信号
１６０  モード管理手段
１６１  光強度制御信号
２０１  パルス光
３００  生体
３０１  光音響波信号
４０１  検出信号
５０１  第１の測定位置信号
５０２  第２の測定位置信号
５０３  特徴量推定信号
５１０  サンプル数カウンタ
５１１  サンプル数カウント信号
５２０  変化位置検出手段
５２１  変化位置パルス
５３０  時間窓生成手段
５３１  時間窓信号
５４０  測定位置信号生成手段
５５０  推定手段
５６０  レジスタ
５６１  第１の閾値
５６２  第２の閾値
５６３  第２の設定時間
５６４  第３の設定時間
５６５  第４の設定時間
Ｓ１〜Ｓ９  ステップ
Ｓ１１〜Ｓ１９  ステップ
Ｓ２１〜Ｓ２４  ステップ
Ｓ３１〜Ｓ３４  ステップ
【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】
2009011593.tif 000009
【図８】
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【図９】
2009011593.tif 000011
【図１０】
2009011593.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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