特開 2024-155098 血液成分検出装置及び血液成分検出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155098

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】血液成分検出装置及び血液成分検出プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1455 20060101AFI20241024BHJP

【ＦＩ】

A61B5/1455

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069523

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000003551

【氏名又は名称】株式会社東海理化電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 嘉彦

(72)【発明者】

【氏名】磯部 直希

(72)【発明者】

【氏名】上野 洋

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038KK04

4C038KL05

4C038KL07

4C038KX02

(57)【要約】

【課題】血液成分の検出を精度良く検出可能な血液成分検出装置及び血液成分検出プログラムを提供することを目的とする。
【解決手段】制御部が、脈拍検出用ＬＥＤ１６及び脈拍検出用センサ１８を駆動させて、脈拍検出用センサ１８の検出結果から脈拍を検出することによって、血流の疎密を検出する。そして、流量が大きい密部３４のタイミングで血液成分検出用ＬＥＤ２２及び血液成分検出用センサ２４により血液成分を検出する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

血流の疎密を検出するための情報を検出する疎密検出部と、
血液成分を検出するための情報を検出する成分検出部と、
前記疎密検出部の検出結果に基づいて、前記血流が密のタイミングで前記血液成分を検出するように前記成分検出部の検出タイミングを制御する制御部と、
を含む血液成分検出装置。

【請求項2】

前記疎密検出部は、前記疎密を検出する波長の光を照射する第１照射部と、前記第１照射部から照射され生体組織で反射された光を受光する第１受光部と、を備え、前記成分検出部は、前記血液成分を検出する波長の光を照射する第２照射部と、前記第２照射部から照射され生体組織で反射された光を受光する第２受光部と、を備えた請求項１に記載の血液成分検出装置。

【請求項3】

前記第１受光部と前記第２受光部は、同一の受光部である請求項２に記載の血液成分検出装置。

【請求項4】

前記疎密検出部と、前記成分検出部とを隣り合う位置、又は隣接する位置に配置した請求項１に記載の血液成分検出装置。

【請求項5】

コンピュータに、
血流の疎密を検出し、
前記疎密の検出結果に基づいて、前記血流が密のタイミングで血液成分を検出する処理を実行させるための血液成分検出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、血液成分検出装置及び血液成分検出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、個人認証のために検出部位を撮影するカメラと、ドライバの飲酒状態の検出のために検出部位の脈波信号を検出する受光素子とが、１つの筐体の中に収められ、筐体に検出部位が近づけられたときに、カメラによる個人認証および受光素子による飲酒状態の検出が実行されるエンジン始動制御装置が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－３６７９９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

脈動により血管内の血流量に疎密が発生するため、血中アルコール濃度などの血液成分を検出しようとした場合、検出タイミングによって血流量が少なく検出が難しいタイミングに当たってしまう可能性がある。血液成分の検出を精度良く検出するためには改善の余地がある。

【0005】

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、血液成分の検出を精度良く検出可能な血液成分検出装置及び血液成分検出プログラム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】

【0006】

上記目的を達成するために第１の態様に係る血液成分検出装置は、血流の疎密を検出するための情報を検出する疎密検出部と、血液成分を検出するための情報を検出する成分検出部と、前記疎密検出部の検出結果に基づいて、前記血流が密のタイミングで前記血液成分を検出するように前記成分検出部の検出タイミングを制御する制御部と、を含む。

【0007】

第１の態様によれば、疎密検出部では、血流の疎密を検出するための情報が検出され、成分検出部では、血液成分を検出するための情報が検出される。

【0008】

そして、制御部では、疎密検出部の検出結果に基づいて、血流が密のタイミングで血液成分を検出するように成分検出部の検出タイミングが制御される。これにより、血流が疎のタイミングで血液成分を検出する場合よりも精度良く血液成分を検出できる。

【0009】

第２の態様に係る血液成分検出装置は、第１態様に係る血液成分検出装置において、前記疎密検出部は、前記疎密を検出する波長の光を照射する第１照射部と、前記第１照射部から照射され生体組織で反射された光を受光する第１受光部と、を備え、前記成分検出部は、前記血液成分を検出する波長の光を照射する第２照射部と、前記第２照射部から照射され生体組織で反射された光を受光する第２受光部と、を備える。

【0010】

第２の態様によれば、第１照射部から検出部位に照射された光を、第１受光部で受光することにより、脈拍を検出して血流の疎密を検出できる。また、第２照射部から検出部位に照射された光を、第２受光部で受光することにより、血液成分を検出できる。

【0011】

第３態様に係る血液成分検出装置は、第２態様に係る血液成分検出装置において、前記第１受光部と前記第２受光部は、同一の受光部である。

【0012】

第３態様によれば、特定の成分を検出する場合に装置の小型化及び低コスト化が可能となる。

【0013】

第４態様に係る血液成分検出装置は、第１態様～第３態様の何れか１の態様に係る血液成分検出装置において、前記疎密検出部と、前記成分検出部とを隣り合う位置、又は隣接する位置に配置する。

【0014】

第４態様によれば、疎密検出部と成分検出部を隣り合う位置、又は隣接する位置に配置することにより、装置の小型化が可能となり、かつそれぞれの同じ位置を検出することができる。同じ位置を検出することで、密のタイミングで血液成分の検出が可能となる。

【0015】

第５態様に係る血液成分検出プログラムは、コンピュータに、血流の疎密を検出し、前記疎密の検出結果に基づいて、前記血流が密のタイミングで血液成分を検出する処理を実行させる。

【0016】

第５態様によれば、血流が疎のタイミングで血液成分を検出する場合よりも精度良く血液成分を検出できる。

【発明の効果】

【0017】

以上説明したように本発明によれば、血液成分の検出を精度良く検出可能な血液成分検出装置及び血液成分検出プログラムを提供できる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本実施形態に係る血液成分検出装置の概略構成を示す図である。

【図2】本実施形態に係る血液成分検出装置の疎密検出部及び成分検出部の配置例を示す図である。

【図3】本実施形態に係る血液成分検出装置の制御部で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図4】本実施形態に係る血液成分検出装置の制御部で行われる変形例の処理の流れの一例を示すフローチャートである。

【図5】脈拍検出用ＬＥＤと血液成分検出用ＬＥＤの２つのＬＥＤと、脈拍検出用センサの１つのセンサとして脈拍検出用センサで血液成分検出用ＬＥＤの光も検出するようにした例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る血液成分検出装置の概略構成を示す図である。

【0020】

本実施形態に係る血液成分検出装置１０は、図１に示すように、制御部１２、疎密検出部１４、及び成分検出部２０を備え、制御部１２に疎密検出部１４及び成分検出部２０が接続されている。

【0021】

疎密検出部１４は、第１照射部の一例としての脈拍検出用ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１６及び第１受光部の一例としての脈拍検出用センサ１８を備えて、検出部位の血流の疎密を検出するための情報を検出する。なお、本実施形態では、検出部位として指先を適用するが、指先以外の部位を検出部位としてもよい。

【0022】

脈拍検出用ＬＥＤ１６は、脈拍を検出する予め定めた波長の光を検出部位に照射する。すなわち、表皮、真皮、及び皮下組織等の皮膚及び血管を含む生体組織を透過して、脈拍を検出するための波長の光を検出部位に照射する。脈拍検出用ＬＥＤ１６は、例えば、赤色や緑色の波長の可視光を照射する。

【0023】

脈拍検出用センサ１８は、脈拍検出用ＬＥＤ１６から照射されて生体組織で反射された光を受光する。脈拍検出用センサ１８の検出結果は、血流の脈動によって変動するため、脈拍検出用センサ１８の検出結果から脈拍を検出することができる。また、脈拍から血流の疎密を検出できる。

【0024】

成分検出部２０は、第２照射部の一例としての血液成分検出用ＬＥＤ２２及び第２受光部の一例としての血液成分検出用センサ２４を備えて、検出部位を流れる血液の予め定めた成分を検出するための情報を検出する。

【0025】

血液成分検出用ＬＥＤ２２は、予め定めた血液成分を検出する予め定めた波長の光を検出部位に照射する。すなわち、表皮、真皮、及び皮下組織等の皮膚及び血管を含む生体組織を透過して、血管内を流れる血液中の予め定めた成分を検出するための波長の光を検出部位に照射する。本実施形態では、例えば、検出対象の成分としてアルコールを検出する。検出対象の成分としては、酸素等の他の成分を検出対象としてもよい。他の成分を検出する場合には、照射する光の波長を検出対象の成分に合わせた波長の光を照射する。

【0026】

血液成分検出用センサ２４は、血液成分検出用ＬＥＤ１６から照射されて生体組織で反射された光を受光する。検出部位に照射された光は、検出部位の内部の血管を流れる血液の成分（例えば、ヘモグロビン、血中アルコール、血中アルコール濃度の変化に応じて変化する成分等）に吸収され、残りが生体組織で反射され、血液成分検出用センサ２４に受光する。血液成分によって吸収される吸光度が変化するので、吸光度の変化から血液成分を検出することができる。

【0027】

制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１２Ａ、ＲＯＭ（Read Only Memory）１２Ｂ、ＲＡＭ（Random Access Memory）１２Ｃ、及びフラッシュメモリ等のメモリ１２Ｄを含むコンピュータで構成されている。ＲＯＭ１２Ｂには、血液成分検出プログラム等のプログラムが記憶される。そして、ＣＰＵ１２Ａは、メモリ１２Ｄに予め記憶されたプログラムを実行することにより、疎密検出部１４及び成分検出部２０を制御して血液成分を検出する処理を実行する。

【0028】

図２は、本実施形態に係る血液成分検出装置１０の疎密検出部１４及び成分検出部２０の配置例を示す図である。

【0029】

本実施形態では、図２に示すように、疎密検出部１４と成分検出部２０が隣り合う位置、または隣接する位置に配置されている。具体的には、図２に示すように、脈拍検出用ＬＥＤ１６、脈拍検出用センサ１８、血液成分検出用センサ２４、血液成分検出用ＬＥＤ２２の順に、それぞれ隣り合う位置、または隣接する位置に配置されている。また、疎密検出部１４と成分検出部２０は、図２に示すように、同じ位置に照射した光を受光するように配置されている。なお、本実施形態では、疎密検出部１４と成分検出部２０を隣り合う位置、または隣接する位置に配置する例を説明するが、それぞれ別の位置に設けてもよい。ただし、別の位置に設ける場合も検出位置は同一位置を検出するものとする。また、配置順については、図２の配置順に限定されるものではない。

【0030】

ところで、血液成分を検出する場合、脈動により血管３２内の血流量に疎密が発生するため、光を照射して血液成分を非接触かつ非侵襲で測定しようとした場合、光を照射するタイミングによって血流量が少なく検出が難しいタイミングに当たってしまう可能性がある。例えば、図２に示すように、血管３２内の血流に疎部３６と、密部３４とが発生し、疎部３６では、密部３４に比べて、検出対象の血液成分が少ないため、密部３４のタイミングで血液成分を検出する方が好ましい。

【0031】

そこで、制御部１２は、脈拍検出用ＬＥＤ１６及び脈拍検出用センサ１８を駆動させて、脈拍検出用センサ１８の検出結果から脈拍を検出することによって、血流の疎密を検出する。そして、制御部１２は、血流量が大きい密部３４のタイミングで血液成分を検出するように血液成分検出用ＬＥＤ２２及び血液成分検出用センサ２４による血液成分の検出タイミングを制御する。これによって血管３２内に血液が多いタイミングを狙って血液成分を測定することができる。光が皮膚３０を透過するタイミングで光が減衰するため、血液量が多いタイミングで測定することにより、血液成分を検出し易くすることができる。

【0032】

続いて、上述のように構成された本実施形態に係る血液成分検出装置１０の制御部１２で行われる血液成分を検出する具体的な処理について説明する。図３は、本実施形態に係る血液成分検出装置１０の制御部１２で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図３の処理は、例えば、図示しないスイッチ等によって血液成分の検出開始が指示され、血液成分検出装置１０に指がかざされた場合に開始する。

【0033】

ステップ１００では、ＣＰＵ１２Ａが、脈拍検出用ＬＥＤ１６及び血液成分検出用ＬＥＤ２２を駆動してステップ１０２へ移行する。すなわち、脈拍検出用ＬＥＤ１６から指に対して脈拍を検出する予め定めた波長の光が照射され、血液成分検出用ＬＥＤ２２から指に対して予め定めた血液成分を検出する波長の光が照射される。

【0034】

ステップ１０２では、ＣＰＵ１２Ａが、脈拍検出用センサ１８及び血液成分検出用センサ２４を駆動してステップ１０４へ移行する。すなわち、脈拍検出用センサ１８は、脈拍検出用ＬＥＤ１６から照射され、血管３２で反射された光を受光する。一方、血液成分検出用センサ２４は、血液成分検出用ＬＥＤ２２から照射され、血管３２で反射された光を受光する。

【0035】

ステップ１０４では、ＣＰＵ１２Ａが、脈拍を検出し、血流の疎密を検出してステップ１０６へ移行する。例えば、脈拍検出用ＬＥＤ１６から照射されて脈拍検出用センサ１８で受光する光は、皮膚３０や血管３２によって吸収されると共に、血管３２の収縮により吸光度が変化するので、吸光度の変化から脈拍を検出する。

【0036】

ステップ１０６では、ＣＰＵ１２Ａが、血液成分検出用センサ２４の検出結果から血流の密部３４に対応する検出結果を抽出してステップ１０８へ移行する。すなわち、血流が多いタイミングの血液成分検出用センサ２４の検出結果を抽出する。

【0037】

ステップ１０８では、ＣＰＵ１２Ａが、密部３４のタイミングの抽出結果に基づいて血液成分を検出してステップ１１０へ移行する。例えば、予め定めた波長領域に予め定めた成分固有の吸収波長が存在し、発光量に対する受光量の比を求める等によって予め定めた波長の光の吸光度を求めることで予め定めた成分を検出できる。予め定めた成分がアルコールの場合には、近赤外領域にアルコール分固有の吸収波長が存在し、発光量に対する受光量の比を求める等により吸光度を求めることでアルコール成分量が分かるので、アルコール成分を検出することができる。

【0038】

ステップ１１０では、ＣＰＵ１２Ａが、処理を終了するか否かを判定する。該判定は、例えば、図示しないスイッチ等によって終了指示が行われたか否か、或いは、脈拍検出用センサ１８や血液成分検出用センサ２４の検出結果から指が未検出と判定されたか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０４に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合には一連の血液成分を検出する処理を終了する。

【0039】

このように、本実施形態に係る血液成分検出装置１０では、血液成分を検出する際に、脈拍を検出することにより、血流が密部３４となるタイミングを検出し、血流の密部３４となるタイミングの成分検出部２０の検出結果を用いて血液成分を検出するので、血流が疎部３６となるタイミングで血液成分を検出する場合よりも精度良く血液成分を検出できる。

【0040】

また、本実施形態では、疎密検出部１４と成分検出部２０を隣り合う位置、又は隣接する位置に配置することにより、装置の小型化が可能となり、かつそれぞれの同じ位置を検出することができる。同じ位置を検出することで、密のタイミングで血液成分の検出が可能となる。

【0041】

続いて、本実施形態に係る血液成分検出装置１０の制御部１２で行われる血液成分を検出する処理の変形例について説明する。

【0042】

変形例では、密のタイミングを予測して密のタイミングで成分検出部２０を駆動するように制御するようにしたものである。図４は、本実施形態に係る血液成分検出装置１０の制御部１２で行われる変形例の処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図４の処理は、例えば、図示しないスイッチ等によって血液成分の検出開始が指示され、血液成分検出装置１０に指がかざされた場合に開始する。また、図３と同一処理については同一符号を付して説明する。

【0043】

ステップ１０１では、ＣＰＵ１２Ａが、脈拍検出用ＬＥＤ１６及び脈拍検出用センサ１８を駆動してステップ１０４へ移行する。すなわち、脈拍検出用ＬＥＤ１６から指に対して脈拍を検出する予め定めた波長の光が照射され、脈拍検出用センサ１８による脈拍の検出を開始する。

【0044】

ステップ１０４では、ＣＰＵ１２Ａが、脈拍を検出し、血流の疎密を検出してステップ１０５へ移行する。例えば、脈拍検出用ＬＥＤ１６から照射されて脈拍検出用センサ１８で受光する光は、皮膚３０や血管３２によって吸収されると共に、血管３２の収縮により吸光度が変化するので、吸光度の変化から脈拍を検出する。

【0045】

ステップ１０５では、ＣＰＵ１２Ａが、血流の密部３４のタイミングを予測してステップ１０７へ移行する。例えば、血流の疎部３６と密部３４の間隔の平均値等を算出することにより、密部３４となるタイミングを予測する。

【0046】

ステップ１０７では、ＣＰＵ１２Ａが、予測した密部３４のタイミングに合わせて血液成分検出用ＬＥＤ２２及び血液成分検出用センサ２４を駆動してステップ１０９へ移行する。

【0047】

ステップ１０９では、ＣＰＵ１２Ａが、血液成分検出用センサ２４の検出結果に基づいて血液成分を検出してステップ１１０へ移行する。例えば、予め定めた波長領域に予め定めた成分固有の吸収波長が存在し、発光量に対する受光量の比を求める等によって予め定めた波長の光の吸光度を求めることで予め定めた成分を検出できる。予め定めた成分がアルコールの場合には、近赤外領域にアルコール分固有の吸収波長が存在し、発光量に対する受光量の比を求める等により吸光度を求めることでアルコール成分量が分かるので、アルコール成分を検出することができる。

【0048】

ステップ１１０では、ＣＰＵ１２Ａが、処理を終了するか否かを判定する。該判定は、例えば、図示しないスイッチ等によって終了指示が行われたか否か、或いは、脈拍検出用センサ１８や血液成分検出用センサ２４の検出結果から指が未検出と判定されたか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０４に戻って上述の処理を繰り返し、判定が肯定された場合には一連の血液成分を検出する処理を終了する。

【0049】

このように、変形例では、血液成分を検出する際に、脈拍を検出して血流が密部３４となるタイミングを予測し、予測した血流の密部３４となるタイミングで成分検出部２０の検出を行って血液成分を検出するので、血流が疎部３６となるタイミングで血液成分を検出する場合よりも精度良く血液成分を検出できる。

【0050】

なお、上記の実施形態では、成分検出部２０を１つの例を説明したが、成分検出部２０は検出する成分数に応じて複数備えてもよい。

【0051】

また、上記の実施形態では、脈拍検出用ＬＥＤ１６、脈拍検出用センサ１８、血液成分検出用ＬＥＤ２２、及び血液成分検出用センサ２４の２つのＬＥＤと２つのセンサを備える例を説明したが、これに限るものではない。例えば、検出対象の血液成分を検出するための光の波長が、脈拍検出用センサ１８で検出可能な波長の場合には、図５に示すように、脈拍検出用ＬＥＤ１６と血液成分検出用ＬＥＤ２２の２つのＬＥＤと、脈拍検出用センサ１８の１つのセンサとして脈拍検出用センサ１８で血液成分検出用ＬＥＤ２２の光も検出するようにしてもよい。この場合には、疎密検出部１４は上記実施形態同様に脈拍検出用ＬＥＤ１６と脈拍検出用センサ１８で構成され、成分検出部２０は血液成分検出用ＬＥＤ２２と脈拍検出用センサ１８で構成され、同一センサを疎密検出部１４と成分検出部２０とで共有することになる。

【0052】

また、上記の実施形態では、脈拍検出用ＬＥＤ１６と脈拍検出用センサ１８によって脈拍を検出したが、脈拍の検出は他の方法で検出してもよい。例えば、成分検出部２０の検出位置と同位置に超音波を照射し、血管３２の脈動による血管３２までの距離変化を超音波で検出することにより脈拍を検出して血流の疎密を検出してもよい。

【0053】

また、上記の各実施形態における制御部１２で行われる処理は、プログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理として説明したが、これに限るものではない。例えば、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、及びＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等のハードウエアで行う処理としてもよい。或いは、ソフトウエア及びハードウエアの双方を組み合わせた処理としてもよい。また、ソフトウエアの処理とした場合には、プログラムを各種記憶媒体に記憶して流通させるようにしてもよい。

【0054】

さらに、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0055】

１０・・・血液成分検出装置、１２・・・制御部、１４・・・疎密検出部、１６・・・脈拍検出用ＬＥＤ、１８・・・脈拍検出用センサ、２０・・・成分検出部、２２・・・血液成分検出用ＬＥＤ、２４・・・血液成分検出用センサ、３２・・・血管、３４・・・密部、３６・・・疎部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】