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1. (WO2019039223) MEASUREMENT DEVICE AND MEASUREMENT METHOD
Document

明 細 書

発明の名称 測定装置及び測定方法 0001  

技術分野

0002  

背景技術

0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0005   0006   0007  

課題を解決するための手段

0008   0009  

発明の効果

0010  

図面の簡単な説明

0011  

発明を実施するための形態

0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094  

符号の説明

0095  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10  

明 細 書

発明の名称 : 測定装置及び測定方法

関連出願の相互参照

[0001]
 本出願は、2017年8月25日に出願された日本国特許出願2017-162250号の優先権を主張するものであり、この先の出願の開示全体をここに参照のために取り込む。

技術分野

[0002]
 本開示は、測定装置及び測定方法に関する。

背景技術

[0003]
 従来、生体情報を測定する方法として、LED又は半導体レーザ等の光源を用いて被検出部位を照射し、透過光、反射光又は散乱光を測定する光学的測定方法が知られている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。例えば、特許文献1では、イヤホンに光学式の生理学的センサが組み込まれ、脈拍及び酸素飽和度を測定することが提案されている。特許文献2では、ヘッドホンのイヤーパッドに自発光型センサを組み込んで、血流速度、酸素飽和度、及び、脈拍を測定することが提案されている。また、外光の強さなどを監視する装置や(例えば、特許文献3参照)、外光信号データに基づいてデータの有効又は無効を設定する装置(例えば、特許文献4参照)がある。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特表2015-521424号公報
特許文献2 : 国際公開第2009/001449号パンフレット
特許文献3 : 特開2010-004972号公報
特許文献4 : 特開2015-139516号公報

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0005]
 屋外で生体情報を光学的に測定するとき、光センサが太陽の側に向けられると、日光の影響により正しく測定ができなくなり得る。このため、屋外における光学的測定は、日よけテントの下で測定すること、被験者がつばの広い帽子をかぶること、又は、光センサを手で覆うこと、等の対策を必要としている。
[0006]
 しかし、登山又は運動中などでの利用を考えた場合、測定装置は、追加的な装備又は施設を必要としないことが望ましい。また、連続的に測定を行う場合、使用者が測定のために特段の注意をする必要が無い方が好ましい。
[0007]
 本開示の目的は、屋外における可用性を向上可能な測定装置及び測定方法を提供することにある。ここで、可用性は、測定装置を使用することができる能力を意味する。屋外における可用性は、屋外における対環境性と言い換えることができる。

課題を解決するための手段

[0008]
 本開示の測定装置の一態様は、複数のセンサとコントローラとを備える。複数のセンサは、人体の互いに異なる部位に装着可能である。コントローラは、複数のセンサのそれぞれの出力値を取得する。複数のセンサは、光学的測定により同一種類の生体情報を算出するための出力値をそれぞれ出力する。コントローラは、複数のセンサのそれぞれの出力値に基づき、何れか1つのセンサを選択する。コントローラは、該選択されたセンサの出力値に基づき前記生体情報の測定値を決定する。
[0009]
 本開示の測定方法の一態様は、使用者の異なる部位に、同一種類の生体情報の光学的測定を行う複数のセンサを装着することと、複数のセンサのそれぞれの出力値を取得することとを含む。さらに、前記測定方法の一態様は、それぞれの出力値に基づいて、何れか1つのセンサを選択することと、選択されたセンサの出力値に基づいて、生体情報の測定値を決定することとを含む。

発明の効果

[0010]
 本発明の実施形態によれば、測定装置の屋外における可用性を向上することができる。

図面の簡単な説明

[0011]
[図1] 図1は、本開示の一実施形態に係る測定装置の基本的構成を示す機能ブロック図である。
[図2] 図2は、一実施形態に係る測定装置のより具体的な構成を示す機能ブロック図である。
[図3] 図3は、図2の測定装置の斜視図である。
[図4] 図4は、図3の測定装置の使用者の頭部への装着状態を示す図である。
[図5] 図5は、第1光学センサの物理的構成及び測定方法を説明する図である。
[図6] 図6は、第1光源部の光源出力を示すタイミングチャートである。
[図7] 図7は、コントローラの実行する処理の第1例を示すフローチャートである。
[図8] 図8は、コントローラの実行する処理の第2例を示すフローチャートである。
[図9] 図9は、コントローラの実行する処理の第3例を示すフローチャートである。
[図10] 図10は、変形例に係る測定装置の斜視図である。

発明を実施するための形態

[0012]
 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものである。図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。
[0013]
[基本構成]
 まず、具体的な実施形態の例を説明する前に、本開示の一実施形態に係る測定装置1の基本的構成を、図1を用いて説明する。
[0014]
 測定装置1は、コントローラ10と複数のセンサとを含む。複数のセンサは、第1光学センサ20(第1センサ)及び第2光学センサ30(第2センサ)を含むが、さらに多くのセンサを含んでよい。コントローラ10、第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、それぞれ独立した筺体内に収納されうる。コントローラ10と第1光学センサ20及び第2光学センサ30との間は、有線通信手段または無線通信手段により、信号を送受信することができる。コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の何れか一方と同じ筺体内に収納されてよい。
[0015]
 コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30のそれぞれの出力値を取得可能に構成される。コントローラ10は、少なくとも1つのプロセッサを含んで構成される。
[0016]
 一実施形態において、プロセッサは、例えば、関連するメモリに記憶された指示を実行することによって1以上のデータ計算手続又は処理を実行するように構成された1以上の回路又はユニットを含む。他の実施形態において、プロセッサは、1以上のデータ計算手続き又は処理を実行するように構成されたファームウェア(例えば、ディスクリートロジックコンポーネント)であってもよい。
[0017]
 種々の実施形態によれば、コントローラ10は、1以上のプロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路(ASIC:Application Specific Integrated Circuit)、デジタル信号処理装置(DSP:Digital Signal Processor)、プログラマブルロジックデバイス(PLD;Programmable Logic Device)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)、又はこれらのデバイス若しくは構成の任意の組み合わせ、又は他の既知のデバイス若しくは構成の組み合わせを含む。
[0018]
 コントローラ10は、プロセッサに内蔵されるメモリまたはプロセッサとは独立したメモリを含んでよい。コントローラ10は、制御手順を規定したプログラムを実行することができる。コントローラ10は、非一時的なコンピュータ可読媒体に記録されたプログラムをメモリに読み込んで実装するように構成されてよい。
[0019]
 第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、使用者の生体情報を光学的に測定するためのセンサである。本実施形態に係る測定装置1は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30を用いて、同一種類の生体情報を測定することができる。第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、生体情報を算出するための出力値を出力する。測定する生体情報には、酸素飽和度、脈拍、血流量及び血流速度のうちの少なくともいずれかが含まれるとしてよい。本実施形態に係る測定装置1は、被検者の酸素飽和度を示す値として、例えば経皮的動脈血酸素飽和度(SpO 、S:Saturation(サチュレーション・飽和度)、P:Percutaneous(経皮的)又はPulse Oximetry(パルスオキシメータ)、O :Oxygen(酸素))を測定できる。以下、本明細書では、経皮的動脈血酸素飽和度(SpO )を単に酸素飽和度とも称する。なお、酸素飽和度を示す値として、SaO (S:Saturation (飽和度)、a:artery(動脈)、O :Oxygen(酸素))があり、動脈血の酸素飽和度の実測値を示す。SpO は間接的にSaO を測定する方法である。測定条件が整っていれば、両者は近似値を取る。
[0020]
 第1光学センサ20は、第1光源部21と第1光検出部22とを含む。第1光源部21は、1つ以上の光源を含む。光源には、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)、レーザーダイオード(LD:Laser Diode)、垂直共振器型面発光レーザ(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)、分布帰還型レーザ(DFB:Distributed Feedback)、ファブリペロー型レーザ(FP:Fabry-Perot)等を採用しうる。第1光源部21は、例えば、血液中に含まれる所定の成分を検出可能な光を、測定光として射出する。
[0021]
 第1光検出部22は、1つ以上の光検出器を含む。光検出器は、外部光電効果を利用したものと、内部光電効果を利用したものがある。外部光電効果を利用した光検出器は、光電子増倍管(PMT:Photo Multiplier Tube)を含む。内部光電効果を利用した光検出器は、光起電力効果を利用したフォトダイオード(PD:Photodiode)、アバランシェフォトダイオード(APD:Avalanche Photodiode)、及び、フォトトランジスタを含む。光検出器は、受光する光が所定の光量以上である場合、出力値が飽和状態となる。出力値が飽和状態になると、それ以上の強度の光を受けても、出力値は変化しないか、又は、僅かにしか変化しない。このため、測定装置1は、第1光検出部22の出力に基づいて、生体情報を正確に測定することができなくなる。光検出器による測定は、出力値が飽和状態となる前の、光量に応じて出力値が略線形に変化する領域を使用する。
[0022]
 第2光学センサ30は、第2光源部31及び第2光検出部32を含む。第2光源部31及び第2光検出部32は、第1光学センサ20の第1光源部21及び第1光検出部22と同様に構成され、同様に作用する。
[0023]
 第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、使用者の人体の異なる部位に装着可能である。使用者の異なる部位とは、使用者の体の異なる方向を向いた部位である。使用者の異なる部位には、例えば、頭部の右側と左側、頭部の前側と後側、右腕と左腕、手の甲と掌等を含む。このようにすることによって、第1光学センサ20が日光の直射を受けているとき、第2光学センサ30は、日光の直射を受けない可能性が高くなる。また、逆も同様である。したがって、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の何れかは、正常な生体情報の測定が可能である可能性が高くなる。第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、それぞれ、耳、首、後頭部、こめかみ、額、腕、手首、手の指、腹、腰、太もも、足、足首、足の指その他の場所に装着することができる。
[0024]
 コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30を含む複数のセンサから出力値を受信する。コントローラ10は、それぞれのセンサの出力値に基づき、何れか1つのセンサを選択し、選択されたセンサの出力値に基づき前記生体情報の測定値を決定する。例えば、コントローラ10は、第1光検出部22又は第2光検出部32から取得した出力値から、何れかの光検出器が所定の光量以上の光量の光を受光し飽和していると判断することができる。その場合、コントローラ10は、その光検出器を含む第1光学センサ20又は第2光学センサ30を、選択対象から除外する。
[0025]
[具体的構成例]
 次に、図2から図6に基づいて、一実施形態に係る測定装置2のより具体的な構成例を説明する。なお、図2のコントローラ10、第1光学センサ20及び第2光学センサ30については、図1を用いて説明した測定装置1の対応する構成要素と同様の構成及び作用を有するとともに、さらに、付加的な構成、機能を有する。
[0026]
 測定装置2は、骨伝導ヘッドホンを内蔵した生体情報を測定する装置である。本実施形態において、測定装置2は、酸素飽和度(SpO )を測定する。図2に示すように、測定装置2は、第1光学センサ20、第2光学センサ30、及び、コントローラ10を有する本体部40を含む。
[0027]
 図3に、測定装置2全体の概略的な構成を示す。第1光学センサ20と第2光学センサ30との間は、可撓性のネックバンド50(固定部材)により接続されている。また、本体部40は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30とは別体で設けられている。本体部40と第1光学センサ20及び第2光学センサ30との間は、線路により電気的に接続されている。
[0028]
 図4に示すように、測定装置2は、使用者60の頭部61にネックバンド50を用いて固定される。ネックバンド50は、両端の近傍に湾曲部があり左右の耳に掛けられる形状となっている。また、ネックバンド50は、中央部が大きく湾曲し、測定装置2を使用者60の頭部61に装着した状態で、左側の耳に掛けた部分と右側の耳に掛けた部分との間を、頭部61の後ろ側を回り込むように繋いでいる。ネックバンド50は、弾性部材で構成され、使用者60の頭部61に装着した状態で、第1光学センサ20を使用者60の右側頭部に当接させ、第2光学センサ30を使用者60の左側頭部に当接させる。この状態で、第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、使用者60の頭部61に対して押圧される。これによって、ネックバンド50は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30を、それぞれ使用者60の右耳及び左耳に対応した位置に安定して固定する。
[0029]
(光学センサ)
 図2に示すように、第1光学センサ20は、第1光源部21、第1光検出部22、第1報知部25及び第1スピーカ26を含む。
[0030]
 第1光源部21は、第1光源23及び第2光源24を含む。第1光源23と第2光源24とは、図3及び図5に示すように、第1光検出部22を挟んで配置される。
[0031]
 第1光源23及び第2光源24は、血液中に含まれる酸素と結合したヘモグロビンの量を検出可能な波長の光を、測定光として射出する。第1光源23及び第2光源24は、例えば、LED光源として構成されてよい。
[0032]
 第1光源23及び第2光源24は、それぞれ異なる波長の光を射出する。第1光源23は、酸素と結合したヘモグロビン(以下「酸素化ヘモグロビン」とも称する)の吸光度と、酸素と結合していないヘモグロビン(以下「還元ヘモグロビン」とも称する)の吸光度との差分が大きい第1波長の光を射出する。第1波長は、例えば600nmから700nmの波長である。第1光源23が射出する光は、いわゆる赤色光である。本実施形態では、第1波長が660nmであるとして以下説明する。
[0033]
 第2光源24は、第1波長と比べて、酸素化へモグロビンの吸光度と還元ヘモグロビンの吸光度との差分が小さい第2波長の光を射出する。第2波長は、例えば800nmから1000nmの波長のいわゆる近赤外光である。本実施形態では、第2波長が850nmであるとして以下説明する。
[0034]
 第1光検出部22は、種々の光検出器を使用できる。本実施形態では、第1光検出部22は、フォトダイオード(PD)により構成される。
[0035]
 図5を用いて、第1光学センサ20によるSpO の測定方法を説明する。図5は、第1光学センサ20の第1光源23、第2光源24及び第1光検出部22が、使用者60の右耳の前方(使用者60の顔の向く方向)の近傍に当接した状態を示している。使用者60の被検出部位63の皮膚のすぐ下には、頭蓋骨62が位置している。第1光学センサ20は、被検出部位63を通る浅側頭動脈64を通る血液のSpO 量を測定する。なお、浅側頭動脈64は一例である。測定対象とする血流は、浅側頭動脈64のものに限られない。
[0036]
 第1光源23及び第2光源24は、第1波長の光L1(赤色光)と第2波長の光L2(近赤外光)とを頭蓋骨62に向けて射出する。図6は、第1光源23による第1波長の光の射出のタイミング(実線)と、第2光源24による第2波長の光の射出のタイミング(破線)を示す図である。第1光源23の発光する期間T1と第2光源24の発光する期間T2とは、発光する時間が重ならないようにして、所定時間間隔で順次繰り返し射出される。さらに、第1光源23及び第2光源24の何れも動作させない期間T3を、期間T2と期間T1との間に設けることができる。
[0037]
 図5に示すように、頭蓋骨62で反射された第1波長の光L1の反射光の一部の反射光R1は、浅側頭動脈64を通り第1光検出部22により検出される。同様に、頭蓋骨62で反射された第2波長の光L2の反射光の一部の反射光R2は、浅側頭動脈64を通り第1光検出部22により検出される。これらの反射光R1,R2は、浅側頭動脈64を通過する際に、その波長に応じて吸収を受ける。
[0038]
 図2及び図5に示す第1報知部25は、コントローラ10の制御により、使用者60に対して刺激を発するものである。第1報知部25は、音、振動、光及び電気の何れか、又は、これら2つ以上の組合せによる刺激を発することができる。音による刺激を発する場合、例えば、第1報知部25は、後述する第1スピーカ26を用いて使用者60に警告音を発することができる。振動による刺激を発する場合、第1報知部25は、振動モータを含み、この振動モータを振動させることで刺激を発することができる。光による警告を発する場合、第1報知部25は、使用者60の視界内となる前方に向けて光を発する発光体を有し、発光体を点滅させることによって刺激を発することができる。
[0039]
 第1スピーカ26は、本体部40側からの信号を受けて音楽等の音声を使用者60の頭蓋骨62へ振動として伝える骨伝導スピーカである。第1スピーカ26は、第1光学センサ20と一体として形成される。図5に示すように、本実施形態では、第1スピーカ26は、第1光源23、第2光源24及び第1光検出部22が被検出部位63と当接する側と反対側に位置する。第1スピーカ26の位置は、使用者60に音声を伝達できる限り、図5の位置に限られず別の位置に配置してよい。
[0040]
 図2に示すように、第2光学センサ30の第2光源部31は、第3光源33及び第4光源34を含む。第3光源33及び第4光源34は、それぞれ第1光源部21の第1光源23及び第2光源24と同様の構成とすることができるので、説明を省略する。また、第2光学センサ30の第2光検出部32、第2報知部35及び第2スピーカ36は、第1光学センサ20の第1光検出部22、第1報知部25及び第1スピーカ26と同様の構成としうるので、説明を省略する。
[0041]
 なお、第1報知部25と第2報知部35とは、両方を設ける必要はなく、何れか一方を設ければよい。また、第1報知部25を第1光学センサ20に配置し、第2報知部35を第2光学センサ30に配置することに代えて、本体部40に報知部を配置することも可能である。例えば、本体部40に報知部を配置して、本体部40からの警告音、振動、表示装置46上の警告表示等により、使用者60に警報を発することが可能である。
[0042]
(本体部)
 次に、図2を参照して、本体部40について説明する。本体部40は、コントローラ10に加え、タイマー41、メモリ42、音源部43、音声処理回路44、電源部45、及び、表示装置46を含む。本体部40の各構成要素は、信号線により電気的に接続されている。
[0043]
 コントローラ10は、図1を用いて説明したように、第1光学センサ20、及び、第2光学センサ30から出力値を取得し、生体情報の測定値を決定することに加え、第1光学センサ20、第2光学センサ30、及び、本体部40の各部を制御する。コントローラ10が行う処理については、後述する。
[0044]
 タイマー41は、所定のイベントからの経過時間を測定する計時手段である。コントローラ10がタイマー41をスタートさせると、タイマー41は所定時間を計測して停止する。所定時間は、例えば数秒間である。タイマー41は、独立した構成要素である必要はない。タイマー41は、コントローラ10に内蔵される時計を使用してよい。
[0045]
 メモリ42は、一次記憶装置および二次記憶装置を含む。メモリ42は、例えば半導体メモリ、磁気メモリ、および光メモリ等を用いて構成されてよい。半導体メモリは、揮発性メモリおよび不揮発性メモリを含んでよい。磁気メモリは、例えばハードディスクおよび磁気テープ等を含んでよい。光メモリは、例えばCD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、およびBD(Blu-ray(登録商標) Disc)等を含んでよい。メモリ42は、コントローラ10が測定値を格納する目的で、または、コントローラ10が実行するプログラムを格納するために使用されてよい。例えば、メモリ42は、SpO の測定値から高山病の発生を推定するプログラムを格納してよい。メモリ42は、音源部43で再生される音楽データを格納してよい。
[0046]

 音源部43と音声処理回路44とは、第1スピーカ26及び第2スピーカ36とともに、音響装置としての機能を提供する。音源部43は、音楽等の音声信号を出力する。音声処理回路44は、音源部43から出力される音声信号を処理する機能を有している。例えば、音声処理回路44は、入力される音声信号を、周波数帯域毎に周波数変換およびボリューム調節を行い、第1スピーカ26及び第2スピーカ36に送信する。なお、音源部43及び音声処理回路44は、本体部40とは別体の装置として構成してもよい。 
[0047]

 仮に、測定装置が、生体情報の測定機能しかない場合、使用者60に測定装置を装着し続ける動機を与えることは難しい場合がある。本実施形態の測定装置2は、第1スピーカ26、第2スピーカ36、音源部43及び音声処理回路44を有することにより、例えば音楽プレーヤとしての機能を有する。使用者60は、測定装置2を継続的に装着して音楽を楽しむことができる。このような機能を有することによって、測定装置2は使用者60のSpO を継続的に測定することが可能になる。 
[0048]
 電源部45は、コントローラ10の制御のもとで、本体部40の各部並びに第1光学センサ20及び第2光学センサ30の各部に電力を供給するバッテリである。なお、第1光学センサ20及び第2光学センサ30は、電源部45から電力の供給を受けずに、個別にバッテリを内蔵してよい。
[0049]
 表示装置46は、種々の表示装置を含む。例えば、表示装置46は、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro-Luminescence Display)、又は無機ELディスプレイ(IELD:Inorganic Electro-Luminescence Display)である。表示装置46は、SpO の測定値を表示することができる。また、表示装置46は、タッチパネルを採用して、第1スピーカ26及び第2スピーカ36から提供する音楽を表示し、且つ、使用者60が視聴する音楽を選択することを可能にしうる。
[0050]
 コントローラ10は、第1光検出部22及び/又は第2光検出部32の出力(つまり透過光の光電変換信号)に基づいて、被検出部位63におけるSpO を算出する。ここで、コントローラ10による、SpO の測定原理について、第1光学センサ20を例にとり説明する。
[0051]
 血液中において、還元ヘモグロビンは、赤色光である第1波長の光を吸収しやすく、近赤外光である第2波長の光を吸収しにくい。これに対し、酸素化ヘモグロビンは、赤色光である第1波長の光及び近赤外光である第2波長の光とも、吸収しにくい。つまり、赤色光である第1波長の光は、還元ヘモグロビンに吸収されやすく、酸素化ヘモグロビンに吸収されにくい。また、近赤外光である第2波長の光は、還元ヘモグロビン及び酸素化ヘモグロビンに吸収されにくい。
[0052]
 従って、第1光源23が射出する第1波長の光の光量に対する第1光検出部22での受光強度と、第2光源24が射出する第2波長の光の光量に対する第1光検出部22の受光強度との比較に基づき、血液中の酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの比率を算出することができる。コントローラ10は、酸素化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの比率に基づいて、SpO を算出することができる。具体的には、酸素化ヘモグロビンの量をHbO とし、還元ヘモグロビンの量をHbとした場合、SpO は、{HbO /(Hb+HbO )}×100という数式により算出される。コントローラ10は、例えばこの数式を用いて、SpO を算出する。
[0053]
 コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30からの出力値から、何れかの出力値を選択して、選択した出力値に基づいてSpO の測定値を決定する。例えば、コントローラ10は、第1光学センサ20からの出力値が所定の閾値以上となり、第1光検出部22の受ける光量が所定の光量を上回ったと判定される場合、当該第1光学センサ20を選択対象から除外する。所定の光量とは、第1光検出部22のフォトダイオードが、飽和状態に近くなる光量である。なお、第1光検出部22が、フォトダイオードの出力を反転させて出力する場合、コントローラ10は出力値が所定の閾値以下の場合に、第1光検出部22の受ける光量が所定の光量を上回ったと判定する。コントローラ10は、第2光学センサ30からの出力値についても、所定の光量を上回ったと判定される場合、選択対象から除外する。
[0054]
 測定値の決定に用いるために出力値が選択されるセンサが、第1光学センサ20から第2光学センサ30に代わった場合、コントローラ10は、タイマー41を起動して、所定時間以内に再び第1光学センサ20が選択されないように監視してよい。所定時間は、例えば、数秒間である。第2光学センサ30から第1光学センサ20に出力値が選択されるセンサが代わった場合も、同様に所定時間以内に第2光学センサ30が選択されないように監視してよい。このようにすることによって、極めて短時間の間に、選択されるセンサが高速で繰り返し切替る現象を避けることができる。
[0055]
 コントローラ10は、上記の閾値による判定に代えて、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の出力値に基づいて、生体情報の測定値のS/N比を算出し、S/N比の良い方の出力値を採用することができる。コントローラ10は、図6において第1光源23及び第2光源24の何れも発光しない期間T3に第1光検出部22から取得した出力値をノイズ(N)としうる。コントローラ10は、第1光源23の発光する期間T1に第1光検出部22から取得した出力値と、第2光源24の発光する期間T2に第1光検出部22から取得した出力値の差分を、信号(S)としうる。コントローラ10は、第2光学センサ30についても、同様にノイズ(N)と信号(S)とを算出しうる。
[0056]
 コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の双方の出力値が、所定の光量以上であることを示すとき、生体情報を測定不能であると決定することができる。コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の双方のS/N比が所定の閾値よりも低い場合、生体情報を測定不能であると判断することができる。例えば、太陽高度が高く、頭の真上から日光が当たる場合には、複数のセンサが同時に使用不可能になる場合がある。
[0057]
 コントローラ10は、生体情報が測定不能であると判断した場合、第1報知部25及び第2報知部35の少なくとも一方に対して信号を送り、使用者60に対して刺激を与える。使用者60は、生体情報が測定不能な場合、体の向きを変えること、または、屋内に移動することなどにより、測定可能な状態に変えることができる。
[0058]
 コントローラ10は、測定した結果得られたSpO に基づき、被検者が高山病(高度障害ともいう)になる可能性を推定してもよい。高山病は、SpO が低下することにより発症しやすくなる。コントローラ10は、高山病の発症が推定される場合、第1報知部25及び第2報知部35の双方又は何れかに信号を送出し、使用者60に警告を発してよい。高山病の発生が推定される場合は、上述の生体情報が測定不能である場合とは異なる報知方法を用いてよい。例えば、音、光、振動、電気等で報知する際の、刺激の発生パターンを異ならせることができる。
[0059]
 本体部40は、測定装置2のための専用のハードウェアを用いることができるが、これに限られない。本体部40として、スマートフォンまたは携帯型情報端末を使用することもできる。その場合、本開示の測定装置2の機能は、スマートフォンまたは携帯型情報端末に読み込まれるソフトウェアとして提供されうる。
[0060]
[測定処理]
 次に、コントローラ10の実行する測定処理について説明する。
[0061]
(第1例)
 図7のフローチャートを用いて、コントローラ10の実行する測定処理の第1例について説明する。図7のフローチャートの処理は、一回限りではなく順次繰り返し行われる。
[0062]
 まず、コントローラ10は、タイマー41が動作中か確認する(ステップS101)。タイマー41は、測定値の決定に用いる対象となるセンサが第1光学センサ20から第2光学センサ30に代わった場合に、所定時間以内に測定値の決定に用いる対象となるセンサが再び第1光学センサ20に切り替わらないようにするための計時手段である。
[0063]
 タイマー41が動作していないとき(ステップS101:NO)、コントローラ10は第1光学センサ20の出力値を取得する(ステップS102)。出力値の取得は、少なくとも図6における期間T1および期間T2の一周期以上を含む。期間T1において、第1光源23が第1波長の光L1を射出し、第1光検出部22が第1波長の光L1の反射光R1を検出する。期間T2において、第2光源24が第2波長の光L2を射出し、第1光検出部22が第2波長の光L2の反射光R2を検出する。第1光検出部22は、検出光を光電変換により電気信号に変換して、本体部40のコントローラ10に送信する。
[0064]
 コントローラ10は、第1光学センサ20から取得した期間T1または期間T2の電気信号の出力値が、所定の閾値以上の場合、第1光学センサ20が飽和していると判断する。一方、期間T1および期間T2の電気信号の出力値が所定の閾値値未満の場合、第1光学センサ20は飽和していないと判断する(ステップS103)。
[0065]
 第1光学センサ20が飽和していない場合(ステップS103:NO)、コントローラ10は第1光学センサ20の出力値から決定されるSpO の測定値を出力して(ステップS104)、センサ測定を終了する。出力された測定値は、メモリ42に格納される。出力された測定値は、本体部40に設けた表示装置46に表示してもよい。
[0066]
 ステップS101において、タイマー41が動作中の場合(ステップS101:YES)、及び、ステップS103において、第1光学センサ20が飽和している場合(ステップS103:YES)、コントローラ10は、第2光学センサ30の出力値を取得する(ステップS105)。出力値の取得は、第1光学センサ20の場合と同様に、少なくとも図6における期間T1および期間T2を一周期以上含む。期間T1において、第3光源33が第1波長の光を射出し、第2光検出部32が第1波長の光の反射光を検出する。期間T2において、第4光源34が第2波長の光を射出し、第2光検出部32が第2波長の光の反射光を検出する。第2光検出部32は、検出光を光電変換により電気信号に変換して本体部40のコントローラ10に送信する。
[0067]
 コントローラ10は、第2光学センサ30から取得した期間T1または期間T2の電気信号の出力値が所定の閾値以上の場合、第2光学センサ30が飽和していると判断する。コントローラ10は、第2光学センサ30から取得した期間T1および期間T2の電気信号の出力値が、所定の閾値未満の場合、第2光学センサ30は飽和していないと判断する(ステップS106)。
[0068]
 第2光学センサ30が飽和していない場合(ステップS106:NO)、コントローラ10は第2光学センサ30の出力値から決定されるSpO の測定値を出力する(ステップS107)。出力された測定値は、メモリ42に格納される。測定値は、本体部40に設けた表示装置46に表示してもよい。
[0069]
 次に、コントローラ10は、タイマー41が動作中か否かを検知する(ステップS108)。タイマー41が動作中の場合(ステップS108:YES)、コントローラ10は、センサ測定を終了する。タイマー41が動作中ではない場合(ステップS108:NO)、コントローラ10は、タイマー41を起動させ(ステップS109)、その後センサ測定を終了する。
[0070]
 ステップS106において、第2光学センサ30が飽和している場合(ステップS106:YES)、コントローラ10は、センサ測定が不能であることを示す信号を出力する(ステップS110)。センサ測定が不能であることを示す信号は、第1光学センサ20の第1報知部25及び第2光学センサ30の第2報知部35の双方、又は何れか一方に送信される。また、コントローラ10は、SpO の測定ができなかったことをメモリ42に記憶する。コントローラ10は、本体部40の表示装置46に測定ができないことを表示してよい。コントローラ10は、その後センサ測定を終了する。
[0071]
 上記の図7のフローチャートに基づくセンサ測定動作は、タイマー41の動作期間よりも短い時間間隔で繰り返し実行される。
[0072]
 以上のような処理を行うことによって、測定装置2は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30から、利用可能なセンサを用いてSpO の測定を行うことが可能になる。太陽光は、通常一方向から照射されるので、少なくとも第1光学センサ20と第2光学センサ30との何れかが利用可能であることが期待できる。したがって、より可用性が高い測定装置2を提供することができる。また、仮に第1光学センサ20と第2光学センサ30との双方が測定不能の場合には、第1報知部25及び第2報知部35の少なくとも何れかにより、使用者60に刺激が与えられる。これにより、使用者60は測定ができない状況であることを認識し、測定可能なように体の向きを変える等の対応をとることが可能になる。さらに、タイマー41を設けて、第1光学センサ20と第2光学センサ30との間で、短時間での測定値の切り替えが繰り返し起こらないようにしたので、安定した測定を行うことができる。
[0073]
(第2例)
 次に、コントローラ10の実行する測定処理の第2例について、図8のフローチャートを用いて説明する。図8のフローチャートの処理は、部分的に図7のフローチャートの処理と類似する。このため、図7のフローチャートと共通する説明は省略する。
[0074]
 まず、コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30から、出力値を取得する(ステップS201)。コントローラ10は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30の双方について、図6の期間T1~T3を少なくとも1周期測定する。
[0075]
 次に、コントローラ10は、タイマー41が動作中か確認する(ステップS202)。
[0076]
 タイマー41が動作していないとき(ステップS202:NO)、コントローラ10は第1光学センサ20の測定値のS/N比が第2光学センサ30の測定値のS/N比よりも高いか否か判定する(ステップS203)。
[0077]
 第1光学センサ20のS/N比が第2光学センサ30のS/N比よりも高い場合(ステップS203:YES)、コントローラ10は第1光学センサ20が正しい出力値を出力しているか判断する(ステップS204)。例えば、コントローラ10は、第1光学センサ20の出力値が飽和しているか否か判断する。コントローラ10は、第1光学センサ20の出力値が飽和していると判断した場合、正しい出力値が出力されていないと判断する。
[0078]
 コントローラ10は、第1光学センサ20から正しい出力値が出力されていると判断した場合(ステップS204:YES)、第1光学センサ20によるSpO の測定値を出力し(ステップS205)、処理を終了する。
[0079]
 ステップS202で、タイマー41が動作しているとき(ステップS202:YES)、及び、ステップS203で、第1光学センサ20のS/N比が第2光学センサ30のS/N比よりも高くない場合(ステップS203:NO)、コントローラ10は、第2光学センサ30が正しく測定値を出力しているか判断する(ステップS206)。
[0080]
 第2光学センサ30が、正しい出力値を出力している場合(ステップS206:YES)、コントローラ10は、第2光学センサ30の出力値から決定されるSpO の測定値を出力する(ステップS207)。
[0081]
 コントローラ10は、ステップS208及びS209において、図7の第1例におけるステップS108及びステップS109と同様の処理を行い、処理を終了する。
[0082]
 ステップS204において、第1光学センサ20から正しい出力値が出力されていないと判断した場合(ステップS204:NO)、及び、ステップS206において、第2光学センサ30が、正しい出力値を出力してない場合(ステップS206:NO)、コントローラ10は、センサ測定が不能であることを示す信号を出力する(ステップS210)。
[0083]
 以上のような第2例の処理によれば、測定装置2は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30のSpO の測定値から、S/N比がより高い方の測定値を採用することができる。よって、より信頼性の高いセンサの測定値を用いることができる。
[0084]
(第3例)
 コントローラ10の実行する測定処理の第3例について、図9のフローチャートを用いて説明する。図9のフローチャートのステップS301、S302、S305、S307~S310の処理は、それぞれ図8のフローチャートのステップS201、S202、S205、S207~S210の処理と同様なので説明を省略する。
[0085]
 ステップS303において、コントローラ10は、第1光学センサ20の出力値と第2光学センサ30の出力値とを比較する(ステップS303)。
[0086]
 第1光学センサ20の出力値が第2光学センサ30の出力値よりも大きい場合(ステップS303:YES)、コントローラ10は、第1光学センサ20の出力値のS/N比が所定の閾値以上か否かを判定する(ステップS304)。
[0087]
 第1光学センサ20の出力値のS/N比が所定の閾値未満の場合(ステップS304:YS)、コントローラ10は、第1光学センサ20の測定値を出力する(ステップS305)。
[0088]
 ステップS302で、タイマー41が動作中の場合(ステップS302:YES)、及び、ステップS303で第1光学センサ20の出力値が第2光学センサ30の出力値よりも大きくない場合(ステップS303:NO)、コントローラ10はステップS306に進む。ステップS306において、第2光学センサ30の測定値のS/N比が所定の閾値以上の場合(ステップS306:YES)、コントローラ10は、ステップS307の処理に進む。
[0089]
 ステップS304で、第1光学センサ20のS/N比が所定の閾値未満の場合(ステップS304:NO)、及び、ステップS306で、第2光学センサ30のS/N比が所定の閾値未満の場合(ステップS306:NO)、コントローラ10は、ステップS310の処理に進む。
[0090]
 以上のような第3例の処理によれば、第1光学センサ20及び第2光学センサ30のうち、より大きな検出値が得られるセンサに基づいて、測定を行うことが可能になる。
[0091]
[変形例]
 図10は、測定装置2の変形例としての測定装置3を示す。測定装置3では、コントローラ11が他の本体部40の構成要素とともにネックバンド50の一部に取り付けられる。また、測定装置3は、第3光学センサ70を含む。測定装置3を装着した状態で、第3光学センサ70は、例えば、使用者60の首の後ろに当接する。第3光学センサ70は、第1光学センサ20及び第2光学センサ30と同様に、光源部と光検出部とを有し、使用者60の何れかの血管を流れる血流のSpO を測定する。
[0092]
 変形例に係る測定装置3によれば、小型で扱いやすい測定装置3を提供することができる。また、第1光学センサ20および第2光学センサ30の双方によるSpO の測定が不能な場合でも、第3光学センサ70を用いて測定を行うことが可能になる。したがって、さらに高い可用性を有する測定装置3を実現することができる。
[0093]
 本開示に係る実施形態について、諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部又はステップなどを1つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。本開示に係る実施形態は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものである。本開示の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
[0094]
 本開示において「第1」及び「第2」等の記載は、当該構成を区別するための識別子である。本開示における「第1」及び「第2」等の記載で区別された構成は、当該構成における番号を交換することができる。例えば、第1レンズは、第2レンズと識別子である「第1」と「第2」とを交換することができる。識別子の交換は同時に行われる。識別子の交換後も当該構成は区別される。識別子は削除してよい。識別子を削除した構成は、符号で区別される。本開示における「第1」及び「第2」等の識別子の記載のみに基づいて、当該構成の順序の解釈、小さい番号の識別子が存在することの根拠に利用してはならない。

符号の説明

[0095]
 1,2,3  測定装置
 10,11  コントローラ
 20  第1光学センサ(第1センサ)
 21  第1光源部
 22  第1光検出部
 23  第1光源
 24  第2光源
 25  第1報知部
 26  第1スピーカ
 30  第2光学センサ(第2センサ)
 31  第2光源部
 32  第2光検出部
 33  第3光源
 34  第4光源
 35  第2報知部
 36  第2スピーカ
 40  本体部
 41  タイマー
 42  メモリ
 43  音源部
 44  音声処理回路
 45  電源部
 46  表示装置
 50  ネックバンド(固定部材)
 60  使用者
 61  頭部
 62  頭蓋骨
 63  被検部位
 64  浅側頭動脈
 70  第3光学センサ
 L1,L2  光
 R1,R2  反射光

請求の範囲

[請求項1]
 人体の互いに異なる部位に装着可能な複数のセンサと、
 前記複数のセンサのそれぞれの出力値を取得するコントローラと
を備え、
 前記複数のセンサは、光学的測定により同一種類の生体情報を算出するための出力値をそれぞれ出力し、前記コントローラは、前記複数のセンサのそれぞれの出力値に基づき、何れか1つのセンサを選択し、該選択されたセンサの出力値に基づき前記生体情報の測定値を決定する測定装置。
[請求項2]
 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれるセンサの出力値が、該センサの受ける光の光量が所定の光量以上であることを示すとき、当該センサを、前記選択されるセンサから除外する、請求項1に記載の測定装置。
[請求項3]
 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれる全てのセンサの出力値が、前記所定の光量以上であることを示すとき、前記生体情報を測定不能であると決定する請求項2に記載の測定装置。
[請求項4]
 前記コントローラは、それぞれの前記複数のセンサの出力値に基づいて、それぞれの前記複数のセンサから得られる生体情報の測定値のS/N比を算出し、該複数のセンサから得られる生体情報のS/N比に基づいて、前記何れか1つのセンサを選択する請求項1に記載の測定装置。
[請求項5]
 前記コントローラは、前記複数のセンサに含まれる全てのセンサから得られる生体情報の測定値のS/N比が所定の閾値以下のとき、前記生体情報を測定不能であると決定する請求項4に記載の測定装置。
[請求項6]
 前記コントローラは、前記選択されたセンサが前記複数のセンサの中の1つのセンサから他のセンサに切り替わったとき、該切り替わった時間から所定時間以内に前記1つのセンサが再び選択されないように制御する請求項1から5の何れか一項に記載の測定装置。
[請求項7]
 使用者に対して刺激を発する報知部を備え、前記コントローラは、前記生体情報を測定不能であると決定したとき、前記報知部により使用者に刺激を発する請求項3または5に記載の測定装置。
[請求項8]
 前記報知部は、音、振動、光及び電気の少なくとも1つによる刺激を発する請求項7に記載の測定装置。
[請求項9]
 前記複数のセンサは、第1センサ及び第2センサを含み、前記第1センサ及び前記第2センサをそれぞれ使用者の頭部の左耳及び右耳に対応して固定する1つ以上の固定部材を備える請求項1から8の何れか一項に記載の測定装置。
[請求項10]
 それぞれ前記第1センサ及び前記第2センサと一体として形成された第1スピーカ及び第2スピーカ、並びに、前記第1スピーカ及び前記第2スピーカに音声を提供する音源部をさらに備える請求項9に記載の測定装置。
[請求項11]
 前記センサは、酸素飽和度及び血流速度の少なくとも何れか一方を測定する請求項1から10の何れか一項に記載の測定装置。
[請求項12]
 使用者の異なる部位に、同一種類の生体情報の光学的測定を行う複数のセンサを装着するステップと、
 前記複数のセンサのそれぞれの出力値を取得するステップと、
 前記それぞれの出力値に基づいて、何れか1つのセンサを選択するステップと、
 前記選択されたセンサの出力値に基づいて、前記生体情報の測定値を決定するステップと
を含む測定方法。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]