特開 2024-170737 測定装置、測定システム及び測定方法

(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】P2024170737

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】測定装置、測定システム及び測定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/00 20060101AFI20241204BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20241204BHJP

   A61B 5/021 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

A61B5/00 M

A61B5/00 101A

A61B5/0245 100B

A61B5/021

【審査請求】有

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087420

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000005049

【氏名又は名称】シャープ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147304

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 知哉

(74)【代理人】

【識別番号】100148493

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 浩二

(72)【発明者】

【氏名】松田 京子

(72)【発明者】

【氏名】足立 佳久

(72)【発明者】

【氏名】奥村 哲也

【テーマコード（参考）】

4C017

4C117

【Ｆターム（参考）】

4C017AA08

4C017AA09

4C017AA10

4C017AB03

4C017AC28

4C017BC12

4C017DD14

4C017EE01

4C017FF05

4C117XB01

4C117XB02

4C117XB13

4C117XD17

4C117XE13

4C117XE15

4C117XE35

4C117XE36

4C117XE37

4C117XJ13

4C117XJ16

(57)【要約】

【課題】皮膚表面の状態の変化を容易に検知できる測定装置を提供する。
【解決手段】測定装置は、生体を透過又は前記生体で反射した光の強度を示す信号値を取得する信号取得部と、前記信号値を色情報に変換する色情報取得部と、前記色情報が判定条件を満たすか否かを判定する色情報判定部と、前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値を採用する信号補正部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体を透過又は前記生体で反射した光の強度を示す信号値を取得する信号取得部と、
前記信号値を色情報に変換する色情報取得部と、
前記色情報が判定条件を満たすか否かを判定する色情報判定部と、
前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値を採用する信号補正部と、
を備える測定装置。

【請求項2】

前記信号補正部は、前記判定条件を満たす色情報に変換可能であることが区間閾値以上である期間連続する信号値を採用する
請求項１に記載の測定装置。

【請求項3】

前記色情報取得部は、前記色情報から判定指標を算出し、
前記判定条件は、前記判定指標が色域閾値未満であることである
請求項１又は２に記載の測定装置。

【請求項4】

前記色情報は、複数の色要素における値を示し、
前記色情報取得部は、前記色情報によって示される値と基準値との差分から前記判定指標を算出する
請求項１又は２に記載の測定装置。

【請求項5】

前記信号値の時間変化を示す時系列信号から周期を構成するパルス信号を抽出するサイクル抽出部
をさらに備え、
前記色情報取得部は、前記パルス信号を構成する複数の信号値それぞれを前記色情報に変換する
請求項１又は２に記載の測定装置。

【請求項6】

前記信号補正部は、前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値から構成されるパルス信号を採用する
請求項５に記載の測定装置。

【請求項7】

請求項１に記載の測定装置と、
前記信号補正部によって採用された信号値の時間変化から生体情報を算出する情報処理装置と、
を含む測定システム。

【請求項8】

前記色情報取得部は、前記色情報から判定指標の値を算出し、
前記判定条件は、前記判定指標の値が色域閾値未満であることであり、
前記色域閾値は、前記生体情報の種類に応じて決定される
請求項７に記載の測定システム。

【請求項9】

前記信号補正部は、前記判定条件を満たす色情報に変換可能であることが区間閾値以上である期間連続する信号値を採用し、
前記区間閾値は、前記生体情報の種類に応じて決定される
請求項７に記載の測定システム。

【請求項10】

前記色情報は、複数の色要素における値を示し、
前記色情報取得部は、前記色情報によって示される値と基準値との差分から前記判定指標の値を算出し、
前記複数の色要素と、前記基準値とは、前記生体情報の種類に応じて決定される
請求項７に記載の測定装置。

【請求項11】

生体を透過又は前記生体で反射した光の強度を示す信号値を取得する工程と、
前記信号値を色情報に変換する工程と、
前記色情報が判定条件を満たすか否かを判定する工程と、
前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値を採用する工程と、
を含む測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、測定装置、測定システム及び測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、入力光学系への偏光レンズの組み込みにより光沢を除去した状態で皮膚を撮像し、撮像された静止画像を二値化し、乾燥落屑性変化の起こっている領域の全体領域に占める面積の割合を肌荒れ率として定量化し、肌荒れの定量化の結果を出力する技術を開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３－１６１９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

光を生体に照射して透過又は反射した光を測定することで皮膚内部の状態、例えば、血圧、心拍、血中酸素飽和度等の生体情報の測定が可能である。しかし、皮膚表面が荒れている場合、皮膚表面からの拡散反射光及び正反射光が、皮膚表面が荒れていない場合より強くなることで、測定精度が低下する場合がある。特許文献１に開示された技術では、拡散反射光及び正反射光を抑制するために、偏光レンズを使用して光沢を除去する。しかし、特許文献１に開示された技術では、偏光レンズのピント、偏光方向に合わせた光学系の設計が複雑になる。そこで、本開示の一態様は、皮膚表面の状態の変化を容易に検知できる測定装置、測定システム及び測定方法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】

【0005】

本開示の一形態に係る測定装置は、生体を透過又は前記生体で反射した光の強度を示す信号値を取得する信号取得部と、前記信号値を色情報に変換する色情報取得部と、前記色情報が判定条件を満たすか否かを判定する色情報判定部と、前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値を採用する信号補正部と、を備える。

【0006】

本開示の一形態に係る測定システムは、前記測定装置と、前記信号補正部によって採用された信号値の時間変化から生体情報を算出する情報処理装置と、を含む。

【0007】

本開示の一形態に係る測定方法は、生体を透過又は前記生体で反射した光の強度を示す信号値を取得する工程と、前記信号値を色情報に変換する工程と、前記色情報が判定条件を満たすか否かを判定する工程と、前記判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値を採用する工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】測定システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】第一実施形態に係る測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図3】色域閾値と、判定指標の時間変化の一例を示すグラフとを示す図である。

【図4】第一実施形態に係る変形例に係る測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図5】第二実施形態に係る測定システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図6】第二実施形態に係る測定装置の動作の一例を示すフローチャートである。

【図7】判定指標の時間変化の一例を示すグラフと、信号値の時間変化を示す時系列信号の一例を示すグラフとを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

（第一実施形態）
図１～図３を参照して、第一実施形態について説明する。なお、図面については、同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0010】

図１は、本実施形態に係る測定システム１の構成の一例を示すブロック図である。測定システム１は、測定装置１００と情報処理装置１２０とを含む。

【0011】

測定装置１００は、光を出射し、生体１１０を透過又は生体１１０で反射した光を測定する。そして、情報処理装置１２０は、測定装置１００の測定結果に基づいて、生体１１０の皮膚内部の血管の状態等を示す生体情報を算出する。具体的には、情報処理装置１２０は、測定装置１００によって取得されて採用された信号値の時間変化から生体情報を算出する。例えば、情報処理装置１２０は、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット端末、生体情報算出専用端末等である。生体情報は、血圧、脈拍、血中酸素飽和度等である。

【0012】

測定装置１００は、発光部１０１と、受光部１０２と、制御部１０３と、出力部１０４と、記憶部１０５とを備える。

【0013】

発光部１０１は、生体１１０の皮膚が露出した箇所に光を照射する。生体１１０の皮膚が露出した箇所は、例えば、生体１１０の指である。例えば、発光部１０１は、少なくともＲ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の三色を備えるＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成される。発光部１０１は、単一のＬＥＤが三波長の光を発光する単一のＬＥＤにより構成してもよいし、三波長それぞれの光を発光する三つのＬＥＤにより構成されてもよい。

【0014】

受光部１０２は、生体１１０を透過した光又は生体１１０で反射した光の強度を測定し、受光部１０２は、カラーフィルタを備えるフォトダイオードにより構成される。例えば、受光部１０２は、ＲＧＢベイヤー配置のカラーフィルタを備えるフォトダイオードにより構成される。または、受光部１０２は、ＲＧＢＣｙ、ＲＧＢＩＲ等のカラーフィルタを備えるフォトダイオードにより構成されてもよい。

【0015】

発光部１０１と受光部１０２とは、生体１１０の皮膚が露出した箇所を測定可能な位置に設置される。

【0016】

制御部１０３は、測定装置１００の全体を制御し、記憶部１０５に記憶されるプログラム及びデータに従って、各種処理を実行する。制御部１０３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphic Processing Unit）等のプロセッサにより構成される。制御部１０３は、信号取得部１１１と、色情報取得部１１２と、色情報判定部１１３と、信号補正部１１４とを備える。

【0017】

信号取得部１１１は、生体１１０を透過又は生体で反射した光の強度を示す信号値１２１を取得する。

【0018】

色情報取得部１１２は、信号値１２１を色情報に変換する。色情報は、複数の色要素における値を示す。具体的には、色要素は、色空間及び表色系の少なくとも一方を構成する要素である。そして、色情報取得部１１２は、色情報から判定指標１２２を算出する。具体的には、色情報取得部１１２は、色情報によって示される値と基準値との差分から判定指標１２２を算出する。

【0019】

色情報判定部１１３は、色情報が判定条件を満たすか否かを判定する。判定条件は、判定指標１２２が色域閾値以下であることである。

【0020】

信号補正部１１４は、判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値１２１を採用する。

【0021】

出力部１０４は、信号補正部１１４によって採用された信号値１２１を出力する。または、出力部１０４は、信号補正部１１４によって採用された信号値１２１から構成される時系列の信号を出力する。または、出力部１０４は、色情報判定部１１３の判定結果を出力する。

【0022】

記憶部１０５は、各種データ、プログラム等を記録可能な記録媒体であり、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）、半導体メモリ等により構成される。記憶部１０５は、測定情報記憶部１１５と、色情報記憶部１１６とを含む。

【0023】

測定情報記憶部１１５には、条件内データ、判定ＯＫデータ、予め記憶されるプログラム、使用者により登録される情報等が記憶される。例えば、使用者は、生体１１０、又は測定装置１００の管理者である。条件内データは、判定条件を満たす時点を示す情報、及び判定条件を満たす時点に取得された信号値１２１の少なくとも一方を示す。判定条件を満たす時点を示す情報は、判定条件を満たす時刻、または判定条件を満たす時点に紐づけられた識別情報を示す。判定ＯＫデータは、信号補正部１１４によって採用された信号値１２１が取得された時点を示す情報、及び信号補正部１１４によって採用された信号値１２１の少なくとも一方を示す。

【0024】

さらに、測定情報記憶部１１５には、測定目的である生体情報を測定するために必要である、所定必要データ数又は所定必要時間が記憶される。所定必要データ数又は所定必要時間は、測定目的である生体情報に応じて決定されてもよい。

【0025】

色情報記憶部１１６には、色域閾値、基準値、色情報に関する算出式、判定指標に関する算出式、判定条件等が記憶される。なお、色情報記憶部１１６に記憶される色域閾値、基準値等は、使用者により変更可能である。

【0026】

さらに、測定情報記憶部１１５及び色情報記憶部１１６の少なくとも一方には、生体１１０に関連する情報等が記憶される。生体１１０に関連する情報は、信号値１２１のログ等が記憶される。

【0027】

図２は、本実施形態に係る測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。

【0028】

ステップＳ２０１において測定装置１００は、測定処理を開始する。具体的には、測定装置１００は、測定処理を開始した場合、発光部１０１が光を発光し、生体１１０の皮膚が露出した箇所に光が照射される。そして、受光部１０２は、生体１１０を透過した光又は生体１１０で反射した光を受光し、受光した光の強度を測定する。つまり、測定装置１００は、ＬＥＤ、カラーフィルタを備えるフォトダイオード等から構成される簡易且つ小型である発光素子及び受光素子により、生体１１０を透過した光又は生体１１０で反射した光を受光し、受光した光の強度を測定できる。

【0029】

ステップＳ２０２において信号取得部１１１は、受光部１０２によって測定された光の強度を示す信号値１２１を取得する。具体的には、信号値１２１は、生体１１０を透過又は生体で反射した光の強度を示す信号値１２１を取得する。発光部１０１が、Ｒ、Ｇ、Ｂの三波長の光を発光するＬＥＤにより構成される場合、信号値１２１は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する輝度値を示す。

【0030】

また、信号取得部１１１は、信号値１２１の時間変化を示す時系列信号を取得してもよい。例えば、信号取得部１１１は、所定時間における信号値１２１の時間変化を示す時系列信号を取得する。または、信号取得部１１１は、所定範囲の値を有する信号値１２１の時間変化を示す時系列信号を取得する。

【0031】

また、例えば、信号取得部１１１は、信号値１２１を所定の数式に代入することで算出された値の時間変化から、脈波又は吸光度を示す信号を算出してもよい。脈波は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度値の時間変化から算出される、血管の容積変化を示す。吸光度は、血管の光学密度であり、当該血管による光の吸収の程度を示す指標である。例えば、信号取得部１１１は、ランベルト・ベールの法則により吸光度を算出してもよい。または、信号取得部１１１は、独立成分分析法、色素成分分離法等を用いて、信号値１２１の時間変化から、生体情報を示す値の時系列信号を取得してもよい。

【0032】

ステップＳ２０３において色情報取得部１１２は、信号値１２１を色情報に変換して判定指標１２２を算出する。色情報は、複数の色要素における値を示す。色要素は、色空間及び表色系の少なくとも一方を構成する要素である。ここで、色情報における色空間及び表色系は、ＲＧＢ色空間よりも周囲の明るさに影響を受けない色空間及び表色系であることが好ましい。例えば、信号値１２１が変換される色情報における色空間は、ＨＳＬ色空間、ＨＳＶ色空間等である。または、信号値１２１が変換される色情報における表色系は、Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系、Ｌ＊ａ＊ｂ表色系等である。

【0033】

ＨＳＬ色空間は、色相Ｈ（Ｈｕｅ）、彩度Ｓ（Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）、及び輝度Ｌ（Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ）を示す。つまり、色情報取得部１１２が、ＲＧＢ色空間からＨＳＬ色空間への変換式を用いて、信号値１２１を色情報に変換する場合、色情報は、発光部１０１から出射された光が照射される生体１１０の皮膚が露出した箇所についての色相Ｈ、彩度Ｓ及び輝度Ｌの組を示す。輝度Ｌ及び彩度Ｓによって、光の明るさ及び白っぽさを表現できる。

【0034】

ＨＳＶ色空間は、色相Ｈ、彩度Ｓ、及び明度Ｖ（Ｖａｌｕｅ）を示す。色情報取得部１１２が、ＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間への変換式を用いて、信号値１２１を色情報に変換する場合、信号値１２１が変換される色情報は、発光部１０１によって光が照射される生体１１０の皮膚が露出した箇所についての色相Ｈ、彩度Ｓ、明度Ｖの組を示す。明度Ｖ及び彩度Ｓによって、光の明るさ及び白っぽさを表現できる。

【0035】

Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系は、明度Ｌ（Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ）、彩度Ｃ＊（Ｃｈｒｏｍａ）、及び色相ｈ（ｈｕｅ）を示す。つまり、色情報取得部１１２が、ＲＧＢ色空間からＬ＊ｃ＊ｈ表色系への変換式を用いて、信号値１２１を色情報に変換する場合、信号値１２１が変換される色情報は、発光部１０１によって光が照射される生体１１０の皮膚が露出した箇所についての明度Ｌ、彩度Ｃ＊及び色相ｈの組を示す。明度Ｌ、彩度Ｃ＊、色相ｈによって光の明るさ及び白っぽさを表現できる。

【0036】

Ｌ＊ａ＊ｂ表色系は、明度Ｌ（Ｌｉｇｈｔｎｅｓｓ）、色度ａ＊及び色度ｂ＊を示す。色度ａ＊及び色度ｂ＊は、色相と彩度とを示す。つまり、色情報取得部１１２が、ＲＧＢ色空間からＬ＊ａ＊ｂ表色系への変換式を用いて、信号値１２１を色情報に変換する場合、信号値１２１が変換される色情報は、発光部１０１によって光が照射される生体１１０の皮膚が露出した箇所についての明度Ｌ、色度ａ＊及び色度ｂ＊の組を示す。明度Ｌ、色度ａ＊及び色度ｂ＊によって光の明るさ及び白っぽさを表現できる。

【0037】

ＨＳＬ色空間、ＨＳＶ色空間、Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系、又はＬ＊ａ＊ｂ表色系において表現される光の明るさ及び白っぽさは、皮膚表面からの拡散反射光及び正反射光の増加により、受光部１０２によって受光される光が、著しく明るいことに起因する。そのため、皮膚表面の荒れにより皮膚表面から拡散反射光及び正反射光が増加することで、受光される光が著しく明るいことは、生体１１０の血管の状態に起因せず、皮膚表面の荒れに起因する。そこで、測定装置１００は、光の明るさ及び白っぽさを解析することで、皮膚表面の変化を検出できる。

【0038】

ＨＳＬ色空間、ＨＳＶ色空間、Ｌ＊Ｃ＊ｈ表色系、又はＬ＊ａ＊ｂ表色系によって光の明るさ及び白っぽさを表現できるため、色情報は、発光部１０１から出射される光が照射される生体１１０の皮膚が露出した箇所の明るさ及び白っぽさを表現できる。

【0039】

そこで、色情報取得部１１２は、色情報によって示される値と基準値との差分から判定指標１２２を算出する。基準値は、予め測定された信号値１２１から変換された色情報に基づいて決定される。例えば、基準値は、生体１１０である測定対象者が初回に測定装置１００を使用するときに、信号取得部１１１が測定した信号値１２１から変換された色情報を示す。または、基準値は、生体１１０である測定対象者の体調が良いときに、信号取得部１１１が測定した信号値１２１から変換された色情報を示してもよい。つまり、色情報取得部１１２には、個人ごとの皮膚について基準となる状態を示す基準値が記憶される。または、基準値は、測定環境が安定しているときに、信号取得部１１１が測定した信号値１２１から変換された色情報を示してもよい。

【0040】

例えば、色情報取得部１１２が、ＲＧＢ色空間からＨＳＶ色空間への変換式を用いて、信号値１２１によって示されるＲ、Ｇ、Ｂに対応する輝度値を、輝度Ｌ´を示す色情報に変換するとする。さらに、色情報記憶部１１６には、輝度Ｌについての基準値Ｌ０が記憶されているとする。その場合、色情報取得部１１２は、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）を、判定指標１２２として算出する。

【0041】

例えば、測定装置１００が遮光カバーを備え、測定装置１００の周囲の照明による影響を排除できる測定環境である場合、輝度Ｌについて、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）を、判定指標１２２として算出する。

【0042】

また、例えば、色情報記憶部１１６に、輝度Ｌについての基準値Ｌ０と、彩度Ｓについての基準値Ｓ０とが記憶されているとする。その場合、色情報取得部１１２は、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）、及び彩度Ｓ´と基準値Ｓ０との差分（＝Ｓ´－Ｓ０）を、判定指標１２２として算出する。

【0043】

また、色情報取得部１１２は、所定時間内における信号値１２１の変化量が閾値を超えた場合、照明環境が変化したと判定してもよい。そして、色情報取得部１１２は、照明環境が変化したと判定した場合、判定指標１２２の算出式を変更してもよい。例えば、色情報取得部１１２は、照明環境が変化していないと判定した場合、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）を、判定指標１２２として算出する。一方、色情報取得部１１２は、照明環境が変化したと判定した場合、色情報取得部１１２は、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）、及び彩度Ｓ´と基準値Ｓ０との差分（＝Ｓ´－Ｓ０）を、判定指標１２２として算出してもよい。

【0044】

例えば、色情報取得部１１２は、ステップＳ２０２で信号値１２１が取得された時点毎に、判定指標１２２を算出する。または、色情報取得部１１２は、所定の回数、信号値１２１が取得されるごとに、判定指標１２２を算出してもよい。または、色情報取得部１１２は、所定回数の信号値の平均値を色情報に変換して判定指標１２２を算出してもよい。例えば、所定回数は、三回である。なお、色情報取得部１１２が、ステップＳ２０２で信号値１２１が取得された時点毎に、判定指標１２２を算出することで、受光部１０２によって受光される光の強度の時間変化を、詳細に精度よく得ることができ、好ましい。

【0045】

ステップＳ２０４において色情報判定部１１３は、判定指標１２２が判定条件を満たすか否かを判定する。判定条件は、判定指標１２２が色域閾値未満であることである。例えば、色域閾値は、生体情報の種類に応じて決定される。例えば、測定目的である生体情報の種類が脈拍である場合における色域閾値は、測定目的である生体情報の種類が血圧である場合における色域閾値とは異なってもよい。

【0046】

例えば、ステップＳ２０３において色情報取得部１１２は、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）を、判定指標１２２として算出したとする。さらに、色情報記憶部１１６に、輝度Ｌについての色域閾値Ｌｔｈが記憶されているとする。そして、判定条件は、Ｌ´－Ｌ０＜Ｌｔｈであることであるとする。その場合、色情報判定部１１３は、色情報判定部１１３は、Ｌ´－Ｌ０＜Ｌｔｈであるか否かを判定する。判定条件を満たさないこと、すなわちＬ´－Ｌ０＜Ｌｔｈであることは、色情報が基準値よりも色域閾値以上に大きいことを示す。色情報が基準値よりも色域閾値以上に大きいことは、皮膚の表面が荒れたことにより拡散反射光及び正反射光の増加によって、受光部１０２によって受光される光が明るくなっている現象、又は白っぽくなっている現象と相関があると考えられる。

【0047】

判定条件は、複数の色空間、及び複数の表色系の少なくとも一方に関連してもよい。例えば、判定条件は、判定指標１２２がＲＧＢ色空間についての色域閾値ＲＧｔｈ未満であり、且つ判定指標１２２が輝度Ｌについての色域閾値Ｌｔｈ未満であることであってもよい。その場合、色情報記憶部１１６に、輝度Ｌについての色域閾値Ｌｔｈと、ＲＧＢ色区間についての色域閾値ＲＧｔｈが記憶されているとする。さらに、その場合、判定指標１２２は、ＲＧＢ色空間についての値と、ＨＳＬ色空間についての値とを示す。

【0048】

例えば、色情報取得部１１２は、輝度Ｌ´と基準値Ｌ０との差分（＝Ｌ´－Ｌ０）を判定指標１２２として算出するとともに、Ｒに対応する輝度値Ｒ´と、Ｇに対応する輝度値Ｇ´との差分（＝Ｒ´－Ｇ´）を判定指標１２２して算出する。Ｒに対応する輝度値Ｒ´は、信号値１２１によって示されるＲに対応する輝度値であり、Ｇに対応する輝度値Ｇ´は、信号値１２１によって示されるＧに対応する輝度値である。その場合、判定条件は、Ｌ´－Ｌ０＜Ｌｔｈであり、且つＲ´－Ｇ´＜ＲＧｔｈであることであるとする。

【0049】

色情報判定部１１３が、判定指標１２２が、複数の色空間についての判定条件を満たすか否かを判定することで、一つの色空間についての判定条件を満たすか否かを判定する場合よりも、詳細な判定を行うことができる。

【0050】

なお、発光部１０１の性能、受光部１０２の性能、測定装置１００の周囲の照明、及び生体１１０の皮膚の状態に応じて、生体情報を適切に測定可能となる信号値１２１は異なり得る。そのため、発光部１０１の性能、受光部１０２の性能、測定装置１００の周囲の照明、及び生体１１０の皮膚の状態に応じて、色域閾値が設定されることが好ましい。

【0051】

色情報によって示される値に対応する複数の色要素と、基準値とは、測定目的である生体情報の種類に応じて決定される。つまり、色情報を算出するために使用される色空間と、色情報を算出するために使用される表色系と、基準値とは、測定目的である生体情報の種類に応じて決定されてもよい。

【0052】

図３を参照し、判定指標１２２の時間変化について説明する。

【0053】

図３は、色域閾値と、判定指標１２２の時間変化の一例を示すグラフとを示す図である。図３においては、横軸に時間がとられ、縦軸に判定指標がとられている。図３に例示する各点は、互いに異なる時点に取得された信号値１２１に基づいて算出された判定指標の値を示す。

【0054】

例えば、時点ｔ３１２～時点ｔ３１３、及び時点ｔ３１６以降における判定指標１２２は色域閾値以上の値を有する。これは、時点ｔ３１２～ｔ３１３、及び時点ｔ３１６以降において、皮膚表面の荒れに起因して、皮膚表面からの拡散反射光及び正反射光の増加により、受光部１０２によって受光される光が、著しく明るくなること、又は、白っぽくなることに起因する。そのため、測定装置１００は、判定指標１２２が色域閾値未満であるか否かを判定することで、皮膚表面の荒れに起因して皮膚表面からの拡散反射光及び正反射光が増加した時点を特定できる。

【0055】

さらに、生体１１０の皮膚を透過、又は生体１１０の皮膚で反射し、受光部１０２によって受光される光の強度は、個人の皮膚の状態に依存するとともに、個人毎に異なる。しかし、色情報記憶部１１６には、生体１１０個人毎の基準値が記憶されるため、測定装置１００は、生体１１０個人毎に設定された基準値を利用して、生体１１０個人毎に皮膚表面の荒れに起因して皮膚表面からの拡散反射光及び正反射光が増加した時点を特定できる。

【0056】

再び図２を参照し、測定装置１００の動作について引き続き説明する。

【0057】

ステップＳ２０４において判定指標１２２が判定条件を満たさない場合、制御部１０３は、処理をステップＳ２０６に移行する。

【0058】

一方、ステップＳ２０４において判定指標１２２が判定条件を満たす場合、ステップＳ２０５において色情報判定部１１３は、判定指標１２２が判定条件を満たす時点を示す情報を、条件内データとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。または、色情報判定部１１３は、判定指標１２２が判定条件を満たす時点に取得された信号値１２１を、条件内データとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。そして、制御部１０３は、処理をステップＳ２０６に移行する。

【0059】

ステップＳ２０６において色情報判定部１１３は、条件内データが区間閾値以上である期間連続するか否かを判定する。つまり、色情報判定部１１３は、信号取得部１１１によって取得される時系列の信号値１２１のうち、判定条件を満たす色情報に変換可能であることが区間閾値以上である期間連続するか否かを判定する。

【0060】

例えば、区間閾値は、判定指標１２２の個数である。なお、所定の個数の判定指標１２２が連続して算出されることは、連続する判定指標１２２を取得するために要する時間が所定時間であることと同義である。そのため、区間閾値は、所定時間であってもよい。例えば、区間閾値は、生体情報の種類に応じて決定される。

【0061】

ステップＳ２０６において条件内データが区間閾値以上である期間連続しない場合、制御部１０３は、処理をステップＳ２０２に戻す。なお、条件内データが区間閾値以上である期間連続しないことが、所定回数以上を繰り返される場合、色情報判定部１１３は、生体１１０に注意喚起するメッセージを、出力部１０４によって出力させる。例えば、出力部１０４は、測定装置１００が接続するディスプレイ（不図示）に、生体１１０に注意喚起するメッセージを示す文字を表示させてもよい。または、出力部１０４は、測定装置１００が接続するスピーカ（不図示）に、生体１１０に注意喚起するメッセージを示す音声を出力させてもよい。

【0062】

例えば、生体１１０が、測定装置１００に生体１１０自身の指を置き、発光部１０１から出射される光が生体１１０の指に照射されるとする。その場合、出力部１０４は、指を置きなおすことを指示することを示すメッセージを出力する。または、出力部１０４によって出力されるメッセージは、異なる指を測定装置１００に置くことを指示することを示すメッセージを出力してもよい。

【0063】

一方、ステップＳ２０６において条件内データが、区間閾値以上である期間連続する場合、ステップＳ２０７において信号補正部１１４は、区間閾値以上である期間連続する条件内データを、判定ＯＫデータとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。つまり、信号補正部１１４は、判定条件を満たす色情報に変換可能であることが区間閾値以上である期間連続する信号値１２１を採用する。

【0064】

再び図３を参照して、判定ＯＫデータについて説明する。以下の説明では、区間閾値は、判定指標１２２の個数が４つであることとする。

【0065】

図３に例示する時点ｔ３１４～時点ｔ３１５において、判定指標１２２が色域閾値以下であるため、時点ｔ３１４～時点ｔ３１５において、判定指標１２２は判定条件を満たす。その場合、時点ｔ３１４～時点ｔ３１５において判定指標１２２の個数が３つであるため、時点ｔ３１４～時点ｔ３１５において判定指標１２２の個数は、区間閾値未満である。そのため、測定情報記憶部１１５には、時点ｔ３１４～時点ｔ３１５について判定ＯＫデータは記憶されない。

【0066】

一方、時点ｔ３１０～時点ｔ３１１において、判定指標１２２が色域閾値以下であり、且つ時点ｔ３１０～時点ｔ３１１において判定指標１２２の個数が５つである。そのため、時点ｔ３１０～時点ｔ３１１において、判定指標１２２が判定条件を満たし、且つ判定指標１２２の個数は、区間閾値以上である。そのため、測定情報記憶部１１５には、時点ｔ３１０～時点ｔ１１について判定ＯＫデータが記憶される。

【0067】

時系列の信号値１２１から構成される波形には、生体１１０の血管の拍動を示す時間変化が反映される。つまり、時系列の信号値１２１から構成される波形には、生体１１０の生体情報が反映される。しかし、生体１１０を透過又は生体１１０で反射した光の強度は、体動により時間的に変動するため、正反射光又は拡散反射光に起因して変化する場合がある。そこで、ステップＳ２０７の処理において信号補正部１１４は、区間閾値以上である期間連続しない条件内データを判定ＯＫデータとして判定ＯＫデータとして測定情報記憶部１１５に記憶させない。つまり、測定装置１００は、区間閾値以上である期間連続しない信号値１２１を除外する。

【0068】

ステップＳ２０８において信号補正部１１４は、必要な判定ＯＫデータを取得したか否かを判定する。具体的には、信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶される所定必要データ数又は所定必要時間の判定ＯＫデータを取得したか否かを判定する。

【0069】

ステップＳ２０８において必要な判定ＯＫデータが取得されていない場合、制御部１０３は、処理をＳ２０２に戻す。一方、ステップＳ２０８において必要な判定ＯＫデータが取得されている場合、ステップＳ２０９において信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶された判定ＯＫデータの時点に対応するデータを採用する。例えば、信号取得部１１１が時系列の信号値１２１から構成される信号を取得した場合、信号補正部１１４は、取得された信号から、判定ＯＫデータの時点に対応するデータを抽出する。または、判定ＯＫデータの時点に対応するデータにより信号が生成される場合、信号補正部１１４は、生成される信号を採用してもよい。

【0070】

ステップＳ２１０において出力部１０４は、採用されたデータを出力する。さらに、出力部１０４は、測定目的である生体情報を算出するために必要な情報を出力してもよい。そして、情報処理装置１２０は、信号補正部１１４によって採用された信号値１２１の時間変化から生体情報を算出する。

【0071】

つまり、ステップＳ２０７の処理において信号補正部１１４は、区間閾値以上である期間連続する条件内データを判定ＯＫデータとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。そして、ステップＳ２１０において出力部１０４は、測定情報記憶部１１５に記憶された判定ＯＫデータの時点に対応するデータを出力する。これにより、情報処理装置１２０は、生体情報を算出するために適し、且つ区間閾値以上である期間連続する信号値１２１の時間変化から生体情報を算出する。

【0072】

以上より、本実施形態に係る測定装置１００は、生体１１０の皮膚表面の状態の変化による著しい光の変化を示す信号値１２１を、生体情報を算出するために使用される信号値１２１から除外する。つまり、本実施形態に係る測定装置１００は、生体１１０の皮膚表面が荒れている箇所に光を照射して取得された信号値１２１を採用しない。そして、本実施形態に係る測定装置１００は、生体情報を測定するために適した、皮膚表面が荒れていない箇所に光を照射して取得された信号値１２１を採用する。これにより、情報処理装置１２０は、皮膚表面が荒れていない箇所に光を照射して取得された信号値１２１から生体情報を精度よく算出できる。

【0073】

（第一実施形態の変形例）
図４を参照して、第一実施形態の変形例について説明する。なお、図面については、同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0074】

本変形例に係る測定装置１００と、第一実施形態に係る測定装置１００との相違点は、本変形例に係る測定装置１００においては、区間閾値を使用せず、判定条件を満たすデータを採用する点にある。つまり、本変形例に係る信号補正部１１４は、信号取得部１１１によって取得される時系列の信号値のうち、判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値１２１を採用する。

【0075】

図４は、本変形例に係る測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ４０１～ステップＳ４０５の処理は、図２に例示するステップＳ２０１～ステップＳ２０５の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0076】

ステップＳ４０６において信号補正部１１４は、必要な条件内データを取得したか否かを判定する。具体的には、信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶される所定必要データ数又は所定必要時間の条件内データを取得したか否かを判定する。

【0077】

ステップＳ４０６において必要な条件内データが取得されていない場合、制御部１０３は、処理をＳ４０２に戻す。一方、ステップＳ４０６において必要な条件内データが取得されている場合、ステップＳ４０７において信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶された条件内データに対応する時点のデータを採用する。これにより、本変形例に係る測定装置１００は、第一実施形態に係る測定装置１００よりも多くのデータを採用できる。さらに、本変形例に係る測定装置１００は、条件内データが区間閾値以上である期間連続する必要がないため、第一実施形態に係る測定装置１００よりも測定に要する時間を短縮できる。

【0078】

（第二実施形態）
図５～図７を参照して、第二実施形態について説明する。なお、図面については、同一又は同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。

【0079】

図５は、本実施形態に係る測定システム１の構成の一例を示すブロック図である。図５に例示する測定システム１と、図１に例示する測定システム１との相違点は、図５に例示する測定システム１に含まれる測定装置１００は、サイクル抽出部５０１を備える点にある。

【0080】

サイクル抽出部５０１は、信号値１２１の時間変化を示す時系列信号から周期を構成するパルス信号５１１を抽出する。

【0081】

本実施形態に係る色情報取得部１１２は、パルス信号５１１を構成する複数の信号値１２１それぞれを色情報に変換する。

【0082】

本実施形態に係る信号補正部１１４は、判定条件を満たす色情報に変換可能である信号値１２１から構成されるパルス信号５１１を採用する。

【0083】

本実施形態に係る出力部１０４は、信号補正部１１４によって採用されたパルス信号５１１を構成する信号値１２１を出力する。又は、出力部１０４は、信号補正部１１４によって採用されたパルス信号から構成される時系列の信号を出力する。

【0084】

本実施形態に係る測定情報記憶部１１５には、条件外データ、条件内パルスがさらに記憶される。条件外データは、判定条件を満たさない時点を示す情報、及び判定条件を満たさない時点に取得された信号値１２１の少なくとも一方を示す。判定条件を満たさない時点を示す情報は、時刻、及び時点に紐づけられた識別情報の少なくとも一方を示す。条件内パルスは、条件内データの時点のみから構成されるパルス信号５１１を示す。

【0085】

さらに、本実施形態に係る測定情報記憶部１１５には、測定目的である生体情報を測定するために必要である、所定必要パルス数又は所定必要時間が記憶される。所定必要パルス数又は所定必要時間は、測定目的である生体情報の種類に応じて決定されてもよい。

【0086】

図６は、本実施形態に係る測定装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。ステップＳ６０１の処理は、図２に例示するステップＳ２０１の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0087】

ステップＳ６０２において信号取得部１１１は、受光部１０２によって測定された光の強度を示す信号値１２１を取得する。信号取得部１１１は、信号値１２１によって示されるＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの輝度値に所定の係数をかけた値の和又は積を算出してもよい。そして、信号取得部１１１は、信号値１２１の時間変化を示す時系列信号を取得する。

【0088】

または、信号取得部１１１は、信号値１２１を所定の数式に代入することで算出された値の時間変化から、吸光度信号、脈波信号を算出してもよい。または、信号取得部１１１は、独立成分分析法、色素成分分離法等を用いて、信号値１２１の時間変化から、生体情報を示す値の時系列信号を取得してもよい。

【0089】

例えば、生体１１０の心臓は、収縮と拡張を繰り返すために、血管が拍動する。信号値１２１が、血管の拍動を示す場合、拍動の周期に従って、信号値１２１は増加と減少を繰り返す。同様に、生体１１０が行う呼吸は、周期性を有するため、信号値１２１が呼吸運動を示す場合、信号値１２１は増加と減少を繰り返す。つまり、生命活動は周期性を有し、当該周期性によって示されるサイクルは、生体１１０の健康状態が反映されている。そのため、周期性を有する生体情報を測定するときには、時系列信号を周期毎に区切って抽出された各パルスを解析することで、生体１１０の健康状態を精度よく解析できる。そこで、本実施形態に係る測定装置１００においては、使用するデータの区間を所定のサイクル毎に区切る。

【0090】

そこで、ステップＳ６０３においてサイクル抽出部５０１は、ステップＳ６０２で取得された時系列信号から、パルス信号５１１を抽出する。具体的には、サイクル抽出部５０１は、時系列信号から、パルス切り出し条件を満たす区間を、サイクル毎のパルス信号５１１として切り出す。なお、サイクルを示す区間は、測定目的である生体情報に応じて設定される。

【0091】

例えば、時系列信号が脈波信号を示し、測定目的である生体情報の種類が、心拍又は血圧であるとする。その場合、信号の収縮と拡張に伴う脈波信号の立ち上がりから立下りまでの区間が、一サイクルとして設定される。そして、サイクル抽出部５０１は、パルス信号５１１を構成する信号値１２１が取得された時点を示す情報、及びパルス信号５１１を構成する信号値１２１の少なくとも一方を、測定情報記憶部１１５に記憶させる。

【0092】

ステップＳ６０４において色情報取得部１１２は、パルス信号５１１を構成する複数の信号値１２１を色情報に変換して複数の判定指標１２２を算出する。ステップＳ６０４において信号値１２１を色情報に変換して判定指標１２２を算出する処理は、図２に例示するステップＳ２０３の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0093】

ステップＳ６０５において色情報判定部１１３は、ステップＳ６０４で算出された複数の判定指標１２２のうち、少なくとも一の判定指標１２２が判定条件を満たすか否かを判定する。具体的には、色情報判定部１１３は、複数の判定指標１２２のそれぞれについて、判定条件を満たすか否かを判定する。ステップＳ６０５において、各判定指標１２２が判定条件を満たすか否かを判定する処理は、図２に例示するステップＳ２０４の処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。

【0094】

ステップＳ６０５において全ての判定指標１２２が判定条件を満たさない場合、制御部１０３は、処理をステップＳ６０８に移行する。一方、ステップＳ６０５において複数の判定指標１２２のうち、少なくとも一の判定指標１２２が判定条件を満たす場合、ステップＳ６０６において色情報判定部１１３は、判定指標１２２が判定条件を満たさない時点を示す情報を、条件外データとして測定情報記憶部１１５に記憶させ、判定指標１２２が判定条件を満たす時点を示す情報を、条件外データとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。

【0095】

ステップＳ６０７において色情報判定部１１３は、条件内データの時点のみを含むパルス信号５１１を、条件内パルスとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。つまり、色情報判定部１１３は、条件外データを含むパルス信号５１１については、条件内パルスとして測定情報記憶部１１５に記憶させない。

【0096】

ステップＳ６０８において信号補正部１１４は、必要な条件内パルスを取得したか否かを判定する。具体的には、信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶される所定必要パルス数又は所定必要時間のパルス信号５１１を取得したか否かを判定する。

【0097】

ステップＳ６０８において必要な条件内パルスが取得されていない場合、制御部１０３は、処理をステップＳ６０２に戻す。一方、ステップＳ６０９において必要な条件内パルスが取得されている場合、ステップＳ６０６において信号補正部１１４は、測定情報記憶部１１５に記憶された条件内パルスの時点に対応するデータを採用する。つまり、信号補正部１１４は、条件外データを含むパルス信号５１１については採用せず、一サイクルのデータが完全に揃った品質の良いパルスのみを採用する。

【0098】

また、信号補正部１１４は、条件内パルスが所定回数以上である期間連続するか否かを判定してもよい。つまり、信号補正部１１４は、条件内データの時点のみを含むパルス信号５１１が、所定回数以上である期間連続するか否かを判定する。測定装置１００が時間的に連続したパルス信号５１１を採用することで、情報処理装置１２０は時間的に連続したパルス信号５１１から生体情報を算出できる。

【0099】

ステップＳ６１０において出力部１０４は、採用されたデータを出力する。さらに、出力部１０４は、測定目的である生体情報を算出するために必要な情報を出力してもよい。

【0100】

図７を参照して、パルス信号５１１を抽出する処理について詳細に説明する。

【0101】

図７は、判定指標１２２の時間変化の一例を示すグラフと、信号値１２１の時間変化を示す時系列信号の一例を示すグラフとを示す図である。

【0102】

図７の上図は、色域閾値と、判定指標１２２の時間変化の一例を示すグラフとを示す図である。図７の上図においては、横軸に時間がとられ、縦軸に判定指標がとられている。図７の上図において、グラフに示す各点は、互いに異なる時点に取得された判定指標１２２の値を示す。また、図７の下図は、信号値１２１の時間変化を示す時系列信号の一例を示すグラフである。図７の下図においては、横軸に時間がとられ、縦軸に時系列信号の値がとられている。例えば、図７に例示する時系列信号が脈波信号を示す場合、図７の縦軸は、脈波の強度を示す。

【0103】

また、図７の上図の横軸と下図の横軸とは、時間的に対応する。つまり、図７の上図の横軸と下図の横軸とにおいて、同じ値は、同じ時点を示す。なお、説明のために、図６の上図における判定指標１２２の取得間隔は、図６の下図の時系列信号の測定間隔よりも粗く示す。しかし、例えば、図６の下図に例示する時系列信号が脈波信号を示す場合、判定指標１２２の取得間隔は、図６の下図の時系列信号の測定間隔と同程度であることが好ましい。

【0104】

図６の下図において、区間ｔＡ～区間ｔＥは、信号値１２１の増減のサイクルを示す。そのため、サイクル抽出部５０１は、ステップＳ６０２で取得された時系列信号を、区間ｔＡ～区間ｔＥそれぞれに区切り、区間ｔＡ～区間ｔＥそれぞれについてパルス信号５１１を抽出する。

【0105】

例えば、時点ｔ６１０と時点ｔ６１３において、判定指標１２２は色域閾値以上である。つまり、時点ｔ６１０と時点ｔ６１３において、判定指標１２２は判定条件を満たさない。そのため、色情報判定部１１３は、時点ｔ６１０を含む区間ｔＡと、時点ｔ６１３を含む区間ｔＥにおけるパルス信号５１１を、条件内パルスとして測定情報記憶部１１５に記憶させない。

【0106】

一方、時点ｔ６１１～時点ｔ６１２までの期間内において、全ての判定指標１２２は、色域閾値未満である。つまり、時点ｔ６１１～時点ｔ６１２までの期間内において、全ての判定指標１２２は、判定条件を満たす。そのため、色情報判定部１１３は、時点ｔ６１１～時点ｔ６１２に対応する区間である区間ｔＢ～区間ｔＤにおけるパルス信号５１１を、条件内パルスとして測定情報記憶部１１５に記憶させる。これにより、色情報判定部１１３は、一サイクルのデータが完全に揃った品質の良いパルスのみを、条件内パルスとして測定情報記憶部１１５に記憶させることができる。

【0107】

上記実施形態で実行される各処理は、各実施形態で例示した処理態様に限定されない。上述した機能ブロックは、集積回路等に形成された論理回路（ハードウェア）、又はＣＰＵを用いたソフトウェアの何れを用いて実現してもよい。上記実施は、複数のコンピュータで実行されてもよい。例えば、測定装置１００の制御部１０３の各機能ブロックで実行される処理は、他のコンピュータで一部の処理が実行されてもよいし、複数のコンピュータで全ての処理が分担して実行されてもよい。

【0108】

本開示は、上記実施の形態に限定されるものではなく、上記実施の形態で示した構成と実質的に同一の構成、同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成で置き換えてもよい。本開示は、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

【符号の説明】

【0109】

１ 測定システム、１００ 測定装置、１０１ 発光部、１０２ 受光部、１０３ 制御部、１０４ 出力部、１０５ 記憶部、１１０ 生体、１１１ 信号取得部、１１２ 色情報取得部、１１３ 色情報判定部、１１４ 信号補正部、１１５ 測定情報記憶部、１１６ 色情報記憶部、１２０ 情報処理装置、１２１ 信号値、１２２ 判定指標、５０１ サイクル抽出部、５１１ パルス信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】