特開 2024-68785 生体情報測定装置、及び生体情報測定方法

(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】P2024068785

(43)【公開日】2024-05-21

(54)【発明の名称】生体情報測定装置、及び生体情報測定方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/1455 20060101AFI20240514BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20240514BHJP

【ＦＩ】

A61B5/1455

A61B5/02 310B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022179372

(22)【出願日】2022-11-09

(71)【出願人】

【識別番号】000002369

【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100179475

【弁理士】

【氏名又は名称】仲井 智至

(74)【代理人】

【識別番号】100216253

【弁理士】

【氏名又は名称】松岡 宏紀

(74)【代理人】

【識別番号】100225901

【弁理士】

【氏名又は名称】今村 真之

(72)【発明者】

【氏名】池田 陽

(72)【発明者】

【氏名】松尾 篤

【テーマコード（参考）】

4C017

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C017AA09

4C017AA12

4C017AB02

4C017AC26

4C017BB13

4C017BC07

4C017BC11

4C017BC16

4C017FF05

4C038KK01

4C038KL05

4C038KL07

4C038KM01

4C038KM03

4C038KX02

4C038KY01

(57)【要約】

【課題】検出信号の検出結果が変動すると、検出信号に基づいて特定される酸素飽和濃度の測定精度が変動するが、測定精度を判別することが難しい。
【解決手段】生体情報測定装置は、赤色光を発光する第１発光素子、及び赤外光を発光する第２発光素子を有する発光ユニットと、前記第１発光素子から発光された前記赤色光、及び前記第２発光素子から発光された前記赤外光を受光し、前記赤色光に基づく第１受光信号、及び前記赤外光に基づく第２受光信号を生成する受光ユニットと、酸素飽和濃度を算出するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記第１受光信号、及び前記第２受光信号を用いて前記酸素飽和濃度を算出し、前記第１受光信号と前記第２受光信号とを用いて相関データを算出し、前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度を判定する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤色光を発光する第１発光素子、及び赤外光を発光する第２発光素子を有する発光ユニットと、
前記第１発光素子から発光された前記赤色光、及び前記第２発光素子から発光された前記赤外光を受光し、前記赤色光に基づく第１受光信号、及び前記赤外光に基づく第２受光信号を生成する受光ユニットと、
酸素飽和濃度を算出するコントローラーと、を備え、
前記コントローラーは、
前記第１受光信号、及び前記第２受光信号を用いて前記酸素飽和濃度を算出し、
前記第１受光信号と前記第２受光信号とを用いて相関データを算出し、
前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度を判定する、
生体情報測定装置。

【請求項2】

前記相関データを評価する閾値を記憶する記憶部を有し、
前記コントローラーは、前記相関データと前記閾値とを比較することによって、前記酸素飽和濃度を判定する、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項3】

前記コントローラーは、
前記相関データが前記閾値よりも大きいとき、前記酸素飽和濃度を出力し、
前記相関データが前記閾値よりも小さいとき、前記酸素飽和濃度を削除する、
請求項２に記載の生体情報測定装置。

【請求項4】

前記酸素飽和濃度を表示する表示ユニットを有し、
前記コントローラーは、
前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度の信頼度を算出し、
前記信頼度を前記表示ユニットに表示させる、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項5】

前記発光ユニットは、緑色光を発光する第３発光素子を有し、
前記受光ユニットは、前記緑色光を受光し、前記緑色光に基づく第３受光信号を生成し、
前記コントローラーは、
前記第１受光信号、前記第２受光信号、及び前記第３受光信号を用いて前記相関データを算出する、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項6】

前記受光ユニットは、変動成分を抽出するフィルターを有し、
前記フィルターは、受光した前記赤色光から第１変動成分を抽出し、前記赤外光から第２変動成分を抽出し、
前記コントローラーは、
前記第１変動成分、及び前記第２変動成分を用いて、前記酸素飽和濃度を算出する、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項7】

前記コントローラーは、所定の時間間隔で前記相関データ及び前記酸素飽和濃度を算出する、
請求項１に記載の生体情報測定装置。

【請求項8】

前記コントローラーは、
前記第１受光信号、もしくは前記第２受光信号から脈波の周波数を算出し、
前記周波数を用いて、１以上の前記脈波を含む前記所定の時間間隔を決定する、
請求項７に記載の生体情報測定装置。

【請求項9】

赤色光、及び赤外光を被験者へ発光し、
前記被験者を経由した前記赤色光、及び前記赤外光を受光し、
受光した前記赤色光に基づく第１受光信号、及び受光した前記赤外光に基づく第２受光信号を生成し、
前記第１受光信号、及び前記第２受光信号を用いて酸素飽和濃度を算出し、
前記第１受光信号、及び前記第２受光信号に基づいて相関データを算出し、
前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度を判定する、
生体情報測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、生体情報測定装置、及び生体情報測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被験者の生体情報を非侵襲で測定する測定装置が知られている。特許文献１に記載される測定装置は、脈波、及び酸素飽和濃度を測定する。測定装置は、第１発光部と、第２発光部と、第３発光部と、を有している。第１発光部は、緑色波長帯を有する緑色光を測定部位に射出する。第２発光部は、赤色波長帯を有する赤色光を測定部位に射出する。第３発光部は、近赤外波長帯を有する近赤外光を測定部位に射出する。測定装置は、赤色光の受光強度を表す検出信号と近赤外光の受光強度を表す検出信号とを解析することで、酸素飽和濃度を特定する。測定装置は、動脈の脈動成分を用いて酸素飽和濃度を特定する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－８６２２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

赤色光の受光強度を表す検出信号、及び赤外光の受光強度を表す検出信号は、被験者の体動等によって変動する。検出信号が変動すると、検出信号に基づいて特定される酸素飽和濃度の測定精度が変動するが、測定精度を判別することが難しい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の生体情報測定装置は、赤色光を発光する第１発光素子、及び赤外光を発光する第２発光素子を有する発光ユニットと、前記第１発光素子から発光された前記赤色光、及び前記第２発光素子から発光された前記赤外光を受光し、前記赤色光に基づく第１受光信号、及び前記赤外光に基づく第２受光信号を生成する受光ユニットと、酸素飽和濃度を算出するコントローラーと、を備え、前記コントローラーは、前記第１受光信号、及び前記第２受光信号を用いて前記酸素飽和濃度を算出し、前記第１受光信号と前記第２受光信号とを用いて相関データを算出し、前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度を判定する。

【0006】

本開示の生体情報測定方法は、赤色光、及び赤外光を被験者へ発光し、前記被験者を経由した前記赤色光、及び前記赤外光を受光し、受光した前記赤色光に基づく第１受光信号、及び受光した前記赤外光に基づく第２受光信号を生成し、前記第１受光信号、及び前記第２受光信号を用いて酸素飽和濃度を算出し、前記第１受光信号、及び前記第２受光信号に基づいて相関データを算出し、前記相関データに基づいて、前記酸素飽和濃度を判定する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】測定装置の概略構成を示す図。

【図2】測定面の概略構成を示す図。

【図3】測定装置のブロック構成を示す図。

【図4】検出信号を模式的に示す図。

【図5】所定時間での各検出信号の周波数と信号強度の関係を示す図。

【図6】赤色光検出信号データ、及び赤外光検出信号データを示す図。

【図7】赤色光検出信号データ、及び赤外光検出信号データを示す図。

【図8】酸素飽和濃度を判定するフローチャートを示す図。

【図9】酸素飽和濃度の測定結果を示す図。

【図10】酸素飽和濃度の測定結果を示す図。

【図11】測定装置のブロック構成を示す図。

【図12】所定時間での各検出信号の周波数と信号強度の関係を示す図。

【図13】酸素飽和濃度を判定するフローチャートを示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１は、測定装置１００の概略構成を示している。図１は、測定装置１００の側面図である。測定装置１００は、人間等の使用者Ｍの生体情報を非侵襲的に測定する。測定装置１００は、使用者Ｍの測定部位に装着される腕時計型の携帯機器である。図１に示す測定装置１００は、一例として使用者Ｍの手首に装着される。

【0009】

測定装置１００は、使用者Ｍの生体情報を測定する。測定装置１００は、生体情報として、脈拍間隔等を含む脈波、及び酸素飽和濃度を測定する。脈波間隔は、ＰＰＩ（Ｐｏｓｔ Ｐａｃｉｎｇ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）と表される。酸素飽和濃度は、ＳｐＯ₂と表される。脈波は、心臓の拍動に連動した血管内の体積の時間変化を示す。酸素飽和濃度は、使用者Ｍの動脈血液中のヘモグロビンのうち酸素と結合したヘモグロビンの割合を示す。酸素飽和濃度は、使用者Ｍの呼吸機能を評価する指標である。測定装置１００は、脈拍、及び酸素飽和濃度以外の生体情報を測定してもよい。測定装置１００は、一例として、動脈血中グルコース濃度、動脈血中アルコール濃度等を測定する。測定装置１００は、生体情報測定装置の一例に対応する。使用者Ｍは、被験者の一例に対応する。測定装置１００は、筐体１と、ベルト２と、を備える。筐体１は、検出ユニット３、及び表示パネル４を収容する。

【0010】

筐体１は、測定装置１００に備えられるユニット等を収容する外装である。筐体１は、測定面１ａと表示面１ｂとを有する。測定面１ａは、使用者Ｍの測定部位と対向する面である。測定面１ａは、使用者Ｍの測定部位と接触する。表示面１ｂは、使用者Ｍによって視認可能な面である。筐体１は、検出ユニット３、及び表示パネル４に加え、後述する制御ユニット３０、及びメモリー４０等を収容する。

【0011】

ベルト２は、使用者Ｍの測定部位に筐体１を装着するときに用いられる部材である。ベルト２は、筐体１の側面等に取り付けられる。ベルト２は、測定部位に巻回されることで筐体１を使用者Ｍの測定部位に装着する。

【0012】

検出ユニット３は、筐体１の測定面１ａに配置される。検出ユニット３は、使用者Ｍの測定部位と対向する位置に配置される。検出ユニット３は、生体情報を測定する際に用いられる各種情報を取得する。

【0013】

表示パネル４は、筐体１の表示面１ｂに配置される。表示パネル４は、使用者Ｍによって視認可能に構成される。表示パネル４は、測定された各種生体情報を表示する。表示パネル４は、生体情報の信頼度指標、時刻等生体情報以外の情報等を表示してもよい。表示パネル４は、表示ユニットの一例に対応する。

【0014】

図２は、測定面１ａの概略構成を示している。図２は、測定面１ａを外部から見たときの概略構成を示している。図２に示す測定面１ａは、円形状で構成されているが、これに限定されない。測定面１ａは、四角形状、楕円形状等各種形状に構成されてもよい。測定面１ａには、検出ユニット３が配置される。検出ユニット３は、発光素子ユニット１０と、受光素子ユニット２０と、を有する。

【0015】

発光素子ユニット１０は、使用者Ｍの測定部位に向けて光を発光する。発光素子ユニット１０は、複数の発光素子１１を有する。複数の発光素子１１は、それぞれ異なる波長域の光を発光する。複数の発光素子１１の配列は、適宜設定される。図２に示す発光素子ユニット１０は、３個の発光素子１１を有する。発光素子１１の数は、３個に限定されない。２個以上の発光素子１１が、発光素子ユニット１０に設けられる。発光素子ユニット１０は、発光ユニットの一例に対応する。

【0016】

発光素子１１は、ベアチップ型、もしくは砲弾型のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）で構成される。発光素子１１は、レーザーダイオードで構成されてもよい。発光素子１１の構成は、発光する光の波長域に対応して適宜設定される。

【0017】

受光素子ユニット２０は、発光素子ユニット１０で発光された各種光を受光する。受光素子ユニット２０は、各種光を受光する受光素子２１を有する。受光素子２１は、発光素子ユニット１０で発光された光の透過光、もしくは反射光を受光する。透過光は、使用者Ｍを透過した光である。反射光は、使用者Ｍの内部で反射され、使用者Ｍの内部を透過した光である。受光素子２１は、１または複数のフォトダイオードで構成される。受光素子ユニット２０は、受光ユニットの一例に対応する。

【0018】

第１実施形態
第１実施形態は、２個の発光素子１１を有する第１測定装置１００ａを示す。第１測定装置１００ａは、測定装置１００の一例である。第１実施形態は、第１測定装置１００ａを用いた酸素飽和濃度測定方法を示す。酸素飽和濃度測定方法は、生体情報測定方法の一例に対応する。

【0019】

図３は、第１測定装置１００ａのブロック構成を示している。図３は、ベルト２を除く第１測定装置１００ａを示している。第１測定装置１００ａは、筐体１内に各種ユニット等を収容する。第１測定装置１００ａは、第１検出ユニット３ａと、制御ユニット３０と、メモリー４０と、表示パネル４と、を備える。第１検出ユニット３ａは、検出ユニット３の一例である。

【0020】

第１検出ユニット３ａは、各種波長域の光を用いて測定される生体情報に係るデータを検出信号として検出する光学センサーモジュールである。第１検出ユニット３ａは、第１発光素子ユニット１０ａと、第１受光素子ユニット２０ａと、を備える。第１発光素子ユニット１０ａは、発光素子ユニット１０の一例である。第１受光素子ユニット２０ａは、受光素子ユニット２０の一例である。

【0021】

第１発光素子ユニット１０ａは、複数の発光素子１１と、駆動回路１３と、を備える。図３に示す複数の発光素子１１は、赤色光発光素子１１ａ、及び赤外光発光素子１１ｂである。

【0022】

赤色光発光素子１１ａは、使用者Ｍの測定部位に向けて赤色光ＲＬを発光する。赤色光発光素子１１ａは、６００ｎｍ～８００ｎｍの波長域の赤色光ＲＬを測定部位に向けて発光する。赤色光ＲＬは、一例として、ピーク波長が６６０ｎｍの光である。赤色光発光素子１１ａは、第１発光素子の一例に対応する。

【0023】

赤外光発光素子１１ｂは、使用者Ｍの測定部位に向けて赤外光ＮＬを発光する。赤外光発光素子１１ｂは、８００ｎｍ～１３００ｎｍの波長域の赤外光ＮＬを測定部位に向けて発光する。赤外光ＮＬは、一例として、ピーク波長が９０５ｎｍの近赤外光である。赤外光発光素子１１ｂは、第２発光素子の一例に対応する。

【0024】

駆動回路１３は、複数の発光素子１１を駆動させる。駆動回路１３は、制御ユニット３０の制御によって、複数の発光素子１１を発光させる。駆動回路１３は、赤色光発光素子１１ａ、及び赤外光発光素子１１ｂを発光させる。

【0025】

受光素子ユニット２０は、受光素子２１と、出力回路２３と、を備える。受光素子２１は、発光素子１１で発光され、使用者Ｍの測定部位で反射された反射光を受光する。受光素子２１は、使用者Ｍの測定部位で反射された赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。受光素子２１は、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを時分割で交互に受光する。受光素子２１は、２つの領域に分割されてもよい。２つの領域のそれぞれが、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬをいずれかを受光する。受光素子２１は、図示しない光学フィルターを用いて複数の領域に区画されてもよい。受光素子２１は、光学フィルターを介して、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬの内の少なくとも一方を受光する。

【0026】

図３に示す受光素子ユニット２０は、赤色光ＲＬの反射光、及び赤外光ＮＬの反射光を受光するが、これに限定されない。受光素子ユニット２０は、使用者Ｍを透過した赤色光ＲＬ、及び使用者Ｍを透過した赤外光ＮＬを受光してもよい。受光素子ユニット２０は、赤色光ＲＬの透過光、及び赤外光ＮＬの透過光を受光する。

【0027】

出力回路２３は、受光素子２１で受光した光に基づく検出信号を制御ユニット３０に出力する。出力回路２３は、受光素子２１で受光した光の受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で受光した赤色光ＲＬに基づいて赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で受光した赤外光ＮＬに基づいて赤外光検出信号を生成する。赤色光検出信号は、第１受光信号の一例に対応する。赤外光検出信号は、第２受光信号の一例に対応する。

【0028】

制御ユニット３０は、各種ユニットの動作を制御する制御コントローラーである。制御ユニット３０は、一例として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するプロセッサーである。制御ユニット３０は、１又は複数のプロセッサーで構成されてもよい。制御ユニット３０は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等の半導体メモリーを有してもよい。半導体メモリーは、制御ユニット３０のワークエリアとして機能する。制御ユニット３０は、メモリー４０に記憶される制御プログラムＣＰを実行することによって、検出制御部３１、データ処理部３３、及び表示制御部３５として機能する。制御ユニット３０は、コントローラーの一例に対応する。

【0029】

検出制御部３１は、制御ユニット３０で動作する機能部である。検出制御部３１は、発光素子ユニット１０、及び受光素子ユニット２０を制御する。検出制御部３１は、駆動回路１３を介して、発光素子１１の発光タイミング、消灯タイミング、光量調整等を行う。検出制御部３１は、受光素子ユニット２０に対して、各種光の受光タイミング、受光時間、デジタルーアナログ変換等を制御する。

【0030】

データ処理部３３は、制御ユニット３０で動作する機能部である。データ処理部３３は、受光素子ユニット２０から出力された検出信号の処理を行う。データ処理部３３は、受光素子ユニット２０から、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を取得する。

【0031】

データ処理部３３は、検出信号から直流成分と交流成分を算出する。図４は、検出信号を模式的に示している。図４の横軸は、時間を示している。図４の縦軸は、検出信号の強度を示している。図４は、出力回路２３から出力される検出信号の一例を模式的に示している。

【0032】

検出信号は、所定の間隔で検出される信号強度のデータである。信号強度は、１秒間にｎ回検出される。ｎは１以上の整数である。ｎは、一例として１６である。信号強度は、直流成分である直流成分データ５１と、交流成分である交流成分データ５３とを含んでいる。データ処理部３３は、信号強度から直流成分データ５１と交流成分データ５３とを分離する。データ処理部３３は、時間周波数解析を行うことによって交流成分データ５３を算出する。

【0033】

データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換等の時間周波数解析を行う。データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、周波数情報を解析する。データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、所定の周波数範囲のスペクトログラムを求める。所定の周波数範囲は、脈波の周波数が含まれる範囲である。所定の周波数範囲は、一例として、０．５Ｈｚから２Ｈｚの範囲である。所定の周波数範囲は、短時間フーリエ変換を行う光の波長域によって、適宜調整される。データ処理部３３は、赤色光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行い、赤色光スペクトログラムを求める。データ処理部３３は、赤外光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行い、赤外光スペクトログラムを求める。データ処理部３３は、コントローラーの一例に対応する。

【0034】

データ処理部３３で実行される時間周波数解析は、短時間フーリエ変換に限定されない。検出信号に対する周波数情報が、解析可能な手法であれば、その手法は限定されない。データ処理部３３は、一例として、ウェーブレット変換等を行ってもよい。

【0035】

図５は、所定時間での各検出信号の周波数と信号強度の関係を示している。図５は、短時間フーリエ変換の変換結果の一部を示している。図５は、所定時間の赤色光データＲＷ、及び赤外光データＮＷを示している。図５に示す赤色光データＲＷは、所定時間のときの赤色光ＲＬの周波数と信号強度との関係を示している。図５に示す赤外光データＮＷは、所定時間のときの赤外光ＮＬの周波数と信号強度との関係を示している。

【0036】

赤色光データＲＷは、第１周波数Ｆ１で第１ピーク値Ｐ１を示している。第１周波数Ｆ１は、脈波の周波数に対応する。データ処理部３３は、第１周波数Ｆ１のときの各時間の信号強度を赤色光検出信号強度として取得する。

【0037】

赤外光データＮＷは、第２周波数Ｆ２で第２ピーク値Ｐ２を示している。第２周波数Ｆ２は、第１周波数Ｆ１と同じ、もしくは近似した周波数である。第２周波数Ｆ２は、脈波の周波数に対応する。データ処理部３３は、第２周波数Ｆ２のときの各時間の信号強度を赤外光検出信号強度として取得する。

【0038】

データ処理部３３は、各時間の赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を取得する。データ処理部３３は、赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を用いて変動成分振幅比を算出する。変動成分振幅比は、赤色光透過光量と赤外光透過光量の比率である。赤色光透過光量は、赤色光発光素子１１ａから発光され、使用者Ｍの測定部位内を透過して受光素子２１に到達する赤色光ＲＬの光量である。赤外光透過光量は、赤外光発光素子１１ｂから発光され、使用者Ｍの測定部位内を透過して受光素子２１に到達する赤外光ＮＬの光量である。変動成分振幅比は、下記の式（１）で算出される。
Ｒ＝（ＡＣ_Red／ＤＣ_Red）／（ＡＣ_IR／ＤＣ_IR）（１）
ここで、Ｒは、変動成分振幅比を示す。ＡＣ_Redは、赤色光検出信号の交流成分の強度を示す。ＤＣ_Redは、赤色光検出信号の直流成分の強度を示す。ＡＣ_IRは、赤外光検出信号の交流成分の強度を示す。ＤＣ_IRは、赤外光検出信号の直流成分の強度を示す。

【0039】

赤色光検出信号の交流成分の強度は、赤色光検出信号強度である。赤色光検出信号の直流成分の強度は、赤色光検出信号から分離された所定時間の直流成分である。赤外光検出信号の交流成分の強度は、赤外光検出信号強度である。赤外光検出信号の直流成分の強度は、赤外光検出信号から分離された所定時間の直流成分である。

【0040】

データ処理部３３は、算出された変動成分振幅比に基づいて、酸素飽和濃度を算出する。データ処理部３３は、メモリー４０に記憶される校正テーブルＰＴを参照して、変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度の値を求める。データ処理部３３は、変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度の値を酸素飽和濃度とする。データ処理部３３は、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を用いて酸素飽和濃度を算出する。

【0041】

データ処理部３３は、赤色光検出信号と赤外光検出信号とを用いて相関係数を算出する。データ処理部３３は、赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤとの間の相関係数を算出する。

【0042】

図６、及び図７は、赤色光検出信号データＲＤ、及び赤外光検出信号データＮＤを示している。赤色光検出信号データＲＤは、赤色光検出信号の経時変化を示している。赤外光検出信号データＮＤは、赤外光検出信号の経時変化を示している。図６と図７は、異なる時間範囲の赤色光検出信号データＲＤ、及び赤外光検出信号データＮＤを示している。図６と図７の横軸は、測定時間を示している。図６と図７の左縦軸は、赤外光検出信号の信号値を示している。図６と図７の右縦軸は、赤色光検出信号の信号値を示している。

【0043】

図６は、測定時間が２０秒から３０秒の間の赤色光検出信号データＲＤ、及び赤外光検出信号データＮＤを示している。赤外光検出信号データＮＤは、脈波の周波数を示す交流成分を検出することができる。一方、赤色光検出信号データＲＤは、交流成分を検出し難い。赤色光検出信号データＲＤは、使用者Ｍの体動や環境温度等の影響によって交流成分を検出し難いデータとなっている。赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤは、近似性の低い曲線で表される。赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤの内の少なくとも一方の交流成分が検出し難くなると、算出される酸素飽和濃度の測定精度は、低下する。

【0044】

図７は、測定時間が９０秒から１１０秒の間の赤色光検出信号データＲＤ、及び赤外光検出信号データＮＤを示している。赤外光検出信号データＮＤは、脈波の周波数を示す交流成分を検出することができる。一方、赤色光検出信号データＲＤは、図６に示す赤色光検出信号データＲＤとは異なり、交流成分を検出することができる。赤色光検出信号データＲＤ及び赤外光検出信号データＮＤは、交流成分を検出し易い。赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤは、近似性の高い曲線で表される。赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤの近似性が高いと、算出される酸素飽和濃度の測定精度は、向上する。赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤの近似性は、酸素飽和濃度の測定精度と対応する。データ処理部３３は、赤色光検出信号データＲＤと赤外光検出信号データＮＤの近似性を示す相関係数を算出することによって、算出される酸素飽和濃度の信頼性を評価することができる。相関係数は、相関データの一例に対応する。データ処理部３３は、下記の式（２）で示される相関係数算出式を用いて相関係数を算出する。

【0045】

【数1】

【0046】

ここで、ｒは、相関係数を示す。Ｎは、相関係数の算出に用いる赤色光検出信号の数を示す。ｘ_nは、各測定時間の赤色光検出信号を示す。ｎは、１以上の整数である。ｘ_aveは、所定時間内の赤色光検出信号の平均値を示す。ｙ_nは、各測定時間の赤外光検出信号を示す。ｙ_aveは、所定時間内の赤外光検出信号の平均値を示す。所定時間は、一例として、８秒である。１秒間にｋ回赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を測定する場合、Ｎは、８×ｋ個となる。ｋは、１以上の整数である。

【0047】

図３に示すデータ処理部３３は、相関係数を所定の時間間隔の単位で算出する。データ処理部３３は、一例として、測定時間１秒から８秒の間の検出信号を用いて、測定時間８秒時の相関係数を算出する。データ処理部３３は、測定時間２秒から９秒の間の検出信号を用いて、測定時間９秒時の相関係数を算出する。データ処理部３３は、各測定時間の相関係数を算出する。所定の時間間隔は、８秒に限定されない。所定の時間間隔は、予め適宜設定される。データ処理部３３は、酸素飽和濃度を算出するタイミングで、相関係数を算出する。データ処理部３３は、所定の時間間隔で、相関係数及び酸素飽和濃度を算出する。

【0048】

データ処理部３３は、赤色光検出信号データＲＤ、もしくは赤外光検出信号データＮＤの少なくとも一方を参照して、所定の時間間隔を設定してもよい。データ処理部３３は、少なくとも１の脈波を含む時間範囲を所定の時間間隔として設定する。脈波の周波数は、使用者Ｍによって異なる。データ処理部３３は、赤色光検出信号データＲＤ、もしくは赤外光検出信号データＮＤの少なくとも一方を参照することによって、相関係数を算出するデータに脈波を含ませることができる。

【0049】

データ処理部３３は、算出した相関係数に基づいて、酸素飽和濃度を判定する。相関係数が１に近いほど、酸素飽和濃度の測定精度は、高くなる。酸素飽和濃度の測定精度が高いほど、算出された酸素飽和濃度の信頼性が高い。データ処理部３３は、相関係数を用いて算出された酸素飽和濃度の信頼性を評価することができる。

【0050】

データ処理部３３は、算出した相関係数を相関係数閾値と比較することによって、酸素飽和濃度を判定してもよい。相関係数閾値は、予めメモリー４０に記憶される。相関係数閾値は、算出された相関係数を評価するときに用いられる。データ処理部３３は、メモリー４０から相関係数閾値を読み出し、相関係数閾値と相関係数とを比較する。データ処理部３３は、一例として、相関係数が相関係数閾値よりも大きいとき、酸素飽和濃度の信頼性が高いと判断する。相関係数閾値は、閾値の一例に対応する。

【0051】

複数の相関係数閾値が、予めメモリー４０に記憶されてもよい。データ処理部３３は、算出した相関係数を複数の相関係数閾値と比較することによって、酸素飽和濃度を判定してもよい。

【0052】

データ処理部３３は、酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力する。データ処理部３３は、酸素飽和濃度を図示しない通信インターフェイスを介して外部装置に出力してもよい。データ処理部３３は、相関係数と相関係数閾値とを比較した結果に基づいて、酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力するか否かを判定してもよい。データ処理部３３は、算出された相関係数が相関係数閾値よりも大きいとき、酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力する。データ処理部３３は、算出された相関係数が相関係数閾値よりも小さいとき、酸素飽和濃度を削除し、表示制御部３５に出力しない。データ処理部３３は、信頼性の低い酸素飽和濃度を出力しない。信頼性の低い酸素飽和濃度は、一例として、表示パネル４に表示されない。

【0053】

データ処理部３３は、算出された相関係数に基づいて、酸素飽和濃度の信頼度データを算出してもよい。データ処理部３３は、一例として、相関係数を信頼度データに変換する変換式を用いて信頼度データを算出する。変換式は、予め測定装置１００の製造者によって適宜設定される。データ処理部３３は、図示しない変換テーブルを参照して、信頼度データを算出してもよい。変換テーブルは、相関係数と信頼度データとを関連付けるテーブルである。変換テーブルは、予めメモリー４０に記憶される。データ処理部３３は、算出された信頼度データを表示制御部３５に出力する。信頼度データは、酸素飽和濃度の測定精度に対応する。信頼度データは、信頼度の一例に対応する。

【0054】

表示制御部３５は、制御ユニット３０で動作する機能部である。表示制御部３５は、表示パネル４の表示を制御する。表示制御部３５は、表示パネル４に表示データを送信することによって、表示パネル４に各種画像を表示させる。

【0055】

表示制御部３５は、所定のタイミングでデータ処理部３３から酸素飽和濃度を取得する。表示制御部３５は、酸素飽和濃度を含む表示データを生成する。表示制御部３５は、酸素飽和濃度を含む表示データを表示パネル４に出力する。表示制御部３５は、表示データに基づいて、酸素飽和濃度を表示パネル４に表示させる。表示制御部３５は、酸素飽和濃度の移動平均を含む表示データに基づいて、酸素飽和濃度の移動平均を表示パネル４に表示させてもよい。表示制御部３５は、コントローラーの一例に対応する。

【0056】

表示制御部３５は、所定のタイミングでデータ処理部３３から酸素飽和濃度が出力されないとき、酸素飽和濃度を表示しない。表示制御部３５は、酸素飽和濃度が出力されないタイミング以前に出力された酸素飽和濃度を継続して表示させる。表示制御部３５は、所定の測定精度の酸素飽和濃度が測定されていないことを示す画像を表示パネル４に表示させてもよい。

【0057】

表示制御部３５は、所定のタイミングでデータ処理部３３から信頼度データを取得する。表示制御部３５は、信頼度データを含む表示データを生成する。表示制御部３５は、酸素飽和濃度と信頼度データとを含む表示データを生成してもよい。表示制御部３５は、信頼度データを含む表示データを表示パネル４に出力する。表示制御部３５は、表示データに基づいて、信頼度データを表示パネル４に表示させる。表示制御部３５は、表示パネル４に酸素飽和濃度と信頼度データを同時に表示させてもよい。表示制御部３５は、表示パネル４に酸素飽和濃度を表示させた後に、信頼度データを表示パネル４に表示させてもよい。表示制御部３５は、使用者Ｍによって測定装置１００に対して所定の操作が行われたとき、信頼度データを表示させてもよい。

【0058】

表示制御部３５は、一例として信頼度データをパーセント表示で表示パネル４に表示させる。表示制御部３５は、信頼度データを、データ信頼度８０％、９０％、９５％等で表示させる。信頼度データは、変換データを用いて相関係数を変換することによって求められる。表示パネル４は、データ信頼度の形式で信頼度データを表示する。

【0059】

メモリー４０は、各種データを記憶する。メモリー４０は、各種ユニットを動作させる制御データ、制御ユニット３０で算出された各種データ等を記憶する。メモリー４０は、データ処理部３３で算出された酸素飽和濃度等を記憶してもよい。メモリー４０は、制御ユニット３０で動作する制御プログラムＣＰを記憶する。メモリー４０は、相関係数算出式を記憶する。メモリー４０は、データ処理部３３で参照される校正テーブルＰＴを記憶する。メモリー４０は、変換式、もしくは変換テーブルを記憶してもよい。メモリー４０は、ＲＯＭやＲＡＭ等で構成される。メモリー４０は、記憶部の一例に対応する。

【0060】

制御プログラムＣＰは、制御ユニット３０で実行されることによって、各種機能部を動作させる。制御プログラムＣＰは、制御ユニット３０を検出制御部３１、データ処理部３３、及び表示制御部３５として動作させる。制御プログラムＣＰは、制御ユニット３０を検出制御部３１、データ処理部３３、及び表示制御部３５以外の機能部として動作させてもよい。

【0061】

校正テーブルＰＴは、変動成分振幅比と酸素飽和濃度とを関連付けて記憶するテーブルである。校正テーブルＰＴは、変動成分振幅比と酸素飽和濃度との関係を示している。校正テーブルＰＴは、予め測定装置１００の製造者によって作成される。データ処理部３３は、校正テーブルＰＴを参照することによって、算出された変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度を決定する。校正テーブルＰＴは、校正曲線テーブルの一例に対応する。

【0062】

メモリー４０は、校正テーブルＰＴに代えて、校正式を記憶してもよい。校正式は、変動成分振幅比と酸素飽和濃度との間の関係式である。データ処理部３３は、校正式を用いて、算出された変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度を算出する。

【0063】

表示パネル４は、各種画像を表示する。表示パネル４は、表示制御部３５の制御によって、酸素飽和濃度を表示する。表示パネル４は、表示制御部３５の制御によって、信頼度データを表示してもよい。表示パネル４は、表示制御部３５から出力された表示データに基づいて、酸素飽和濃度を表示する。表示パネル４は、表示制御部３５から出力された表示データに基づいて、信頼度データを表示する。表示パネル４は、脈拍数等を表示してもよい。表示パネル４は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等で構成される。

【0064】

図８は、酸素飽和濃度を判定するフローチャートを示している。図８に示すフローチャートは、酸素飽和濃度測定方法を示している。酸素飽和濃度測定方法は、生体情報測定方法の一例に対応する。図８は、第１測定装置１００ａで実行される酸素飽和濃度測定方法を示している。

【0065】

第１測定装置１００ａは、ステップＳ１０１で、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを発光する。制御ユニット３０で動作する検出制御部３１は、駆動回路１３を介して発光素子１１を発光させる。検出制御部３１は、発光素子ユニット１０を制御することによって、使用者Ｍへ光を発光させる。検出制御部３１は、使用者Ｍへ赤色光ＲＬを発光させる。赤色光発光素子１１ａは、使用者Ｍへ赤色光ＲＬを発光する。検出制御部３１は、使用者Ｍへ赤外光ＮＬを発光させる。赤外光発光素子１１ｂは、使用者Ｍへ赤外光ＮＬを発光する。

【0066】

第１測定装置１００ａは、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを発光したのち、ステップＳ１０３で、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。検出制御部３１は、受光素子ユニット２０に使用者Ｍを経由した赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光させる。受光素子ユニット２０の受光素子２１は、使用者Ｍで反射した赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。受光素子２１は、異なるタイミングで、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。受光素子２１は、異なる領域で赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光してもよい。

【0067】

第１測定装置１００ａは、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光したのち、ステップＳ１０５で、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を生成する。受光素子ユニット２０の出力回路２３は、受光した赤色光ＲＬに基づく赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で検出した赤色光ＲＬの受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって、赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光した赤外光ＮＬに基づく赤外光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で検出した赤外光ＮＬの受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって、赤外光検出信号を生成する。

【0068】

第１測定装置１００ａは、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を生成したのち、ステップＳ１０７で、酸素飽和濃度、及び相関係数を算出する。データ処理部３３は、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を用いて酸素飽和濃度を算出する。データ処理部３３は、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号に基づいて、相関係数を算出する。

【0069】

データ処理部３３は、一例として、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行う。データ処理部３３は、赤色光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、脈波の周波数に対応する第１周波数Ｆ１を検出する。データ処理部３３は、第１周波数Ｆ１の信号強度である第１ピーク値Ｐ１を赤色光検出信号強度として取得する。データ処理部３３は、赤外光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、脈波の周波数に対応する第２周波数Ｆ２を検出する。データ処理部３３は、第２周波数Ｆ２の信号強度である第２ピーク値Ｐ２を赤外光検出信号強度として取得する。

【0070】

データ処理部３３は、所定の時間間隔で赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を取得する。データ処理部３３は、赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を用いて変動成分振幅比を算出する。データ処理部３３は、式（１）を用いて、変動成分振幅比を算出する。

【0071】

データ処理部３３は、算出された変動成分振幅比に基づいて、酸素飽和濃度を算出する。データ処理部３３は、メモリー４０に記憶される校正テーブルＰＴを参照して、変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度を求める。

【0072】

図９は、酸素飽和濃度の測定結果を示す。図９は、酸素飽和濃度の経時変化を示している。図９は、表示パネル４に表示される酸素飽和濃度の変化をプロットした図である。酸素飽和濃度は、測定時間によって変動する。酸素飽和濃度は、使用者Ｍの体動等によって変動する。図９に示す酸素飽和濃度は、測定精度の低いデータを含んでいる。

【0073】

データ処理部３３は、赤色光検出信号と赤外光検出信号とに基づいて、相関係数を算出する。データ処理部３３は、所定の時間間隔の単位で相関係数を算出する。データ処理部３３は、各時間の赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を用いて相関係数を算出する。データ処理部３３は、式（２）で示される相関係数算出式を用いて相関係数を算出する。

【0074】

第１測定装置１００ａは、酸素飽和濃度、及び相関係数を算出したのち、ステップＳ１０９で、酸素飽和濃度を判定する。データ処理部３３は、相関係数に基づいて、酸素飽和濃度を判定する。データ処理部３３は、相関係数が１に近いほど、酸素飽和濃度の測定精度が高いと判定する。第１測定装置１００ａは、酸素飽和濃度を判定することによって、酸素飽和濃度の測定精度を判定することができる。

【0075】

データ処理部３３は、算出された相関係数を相関係数閾値と比較することによって酸素飽和濃度を判定してもよい。データ処理部３３は、一例として、算出された相関係数が相関係数閾値よりも低いとき、酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力しない。表示制御部３５は、相関係数閾値よりも低い相関係数となる酸素飽和濃度を表示パネル４に表示させない。

【0076】

図１０は、酸素飽和濃度の測定結果を示している。図１０は、相関係数によって判定され、出力された酸素飽和濃度を示している。図１０は、測定時間３０秒から５０秒の間、及び１１５秒から１２０秒の間の酸素飽和濃度を示していない。データ処理部３３は、算出された相関係数と相関係数閾値とを比較し、相関係数閾値よりも低い相関係数となる範囲の酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力しない。表示制御部３５は、データ処理部３３が酸素飽和濃度を出力しないとき、酸素飽和濃度を表示パネル４に表示させない。

【0077】

図１０は、一例として相関係数閾値を０．９２５としたときの測定結果を示している。測定時間５０秒から１１０秒の間の相関係数は、０．９２５以上の値を示す。一方、測定時間３０秒から５０秒の間の相関係数、及び１１５秒から１２０秒の間の相関係数は、０．９２５未満の値を示す。測定時間５０秒の相関係数は、測定時間４２秒から５０秒までの間の時間間隔の赤色光検出信号強度と赤外光検出信号強度との間の相関係数である。各測定時間の相関係数は、８秒間単位の時間間隔の相関係数である。

【0078】

第１測定装置１００ａは、赤色光ＲＬを発光する赤色光発光素子１１ａ、及び赤外光ＮＬを発光する赤外光発光素子１１ｂを有する第１発光素子ユニット１０ａと、赤色光発光素子１１ａから発光された赤色光ＲＬ、及び赤外光発光素子１１ｂから発光された赤外光ＮＬを受光し、赤色光ＲＬに基づく赤色光検出信号、及び赤外光ＮＬに基づく赤外光検出信号を生成する第１受光素子ユニット２０ａと、酸素飽和濃度を算出する制御ユニット３０と、を備える。制御ユニット３０は、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を用いて酸素飽和濃度を算出し、赤色光検出信号と赤外光検出信号とを用いて相関係数を算出し、相関係数に基づいて、酸素飽和濃度を判定する。
使用者Ｍの体動等により、相関係数は変動する。相関係数が低くなると、算出される酸素飽和濃度の測定精度は低下する。第１測定装置１００ａは、算出される相関係数によって、算出される酸素飽和濃度の測定精度を判定することができる。

【0079】

第１測定装置１００ａは、相関係数を評価する相関係数閾値を記憶するメモリー４０を有する。制御ユニット３０は、算出された相関係数と相関係数閾値とを比較することによって酸素飽和濃度を判定する。
第１測定装置１００ａは、相関係数閾値と算出された相関係数とを比較することによって、酸素飽和濃度の測定精度を判定し易くなる。

【0080】

制御ユニット３０は、相関係数が相関係数閾値よりも大きいとき、酸素飽和濃度を出力し、相関係数が相関係数閾値よりも小さいとき、酸素飽和濃度を削除する。
所定の測定精度の酸素飽和濃度は出力される。測定精度の低い酸素飽和濃度は、削除されるので、使用者Ｍに対して表示されない。

【0081】

第１測定装置１００ａは、酸素飽和濃度を表示する表示パネル４を有する。制御ユニット３０は、相関係数に基づいて、酸素飽和濃度の信頼度データを算出し、信頼度データを表示パネル４に表示させる。
酸素飽和濃度の信頼度データが表示される。使用者Ｍは、信頼度データを確認することで、酸素飽和濃度の測定精度を把握することができる。

【0082】

制御ユニット３０は、所定の時間間隔で相関係数及び酸素飽和濃度を算出する。
第１測定装置１００ａは、所定の時間間隔で算出される酸素飽和濃度の測定精度を推定することができる。使用者Ｍは、酸素飽和濃度の経時変化を確認できる。

【0083】

制御ユニット３０は、赤色光検出信号、もしくは赤外光検出信号から脈波の周波数を算出し、周波数を用いて、１以上の脈波を含む所定の時間間隔を決定する。
脈波の周波数は、使用者Ｍによって変動する。使用者Ｍが異なっているときに、脈波成分を含む時間間隔に調整することが可能となる。

【0084】

酸素飽和濃度測定方法は、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを使用者Ｍへ発光し、使用者Ｍを経由した赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光し、受光した赤色光ＲＬに基づく赤色光検出信号、及び受光した赤外光ＮＬに基づく赤外光検出信号を生成し、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号を用いて酸素飽和濃度を算出し、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号に基づいて相関係数を算出し、相関係数に基づいて、酸素飽和濃度を判定する。
算出される酸素飽和濃度の測定精度が判定される。第１測定装置１００ａは、算出される酸素飽和濃度の測定精度を確認することができる。

【0085】

第２実施形態
第２実施形態は、３個の発光素子１１を有する第２測定装置１００ｂを示す。第２測定装置１００ｂは、測定装置１００の一例である。第２実施形態は、第２測定装置１００ｂを用いた酸素飽和濃度測定方法を示す。

【0086】

図１１は、測定装置１００のブロック構成を示している。図１１は、ベルト２を除く第２測定装置１００ｂを示している。第２測定装置１００ｂは、筐体１内に各種ユニット等を収容する。第２測定装置１００ｂは、第２検出ユニット３ｂと、制御ユニット３０と、メモリー４０と、表示パネル４と、を備える。第２検出ユニット３ｂは、第２発光素子ユニット１０ｂと、第２受光素子ユニット２０ｂと、を備える。第２検出ユニット３ｂは、検出ユニット３の一例である。第２測定装置１００ｂの構成は、検出ユニット３を除き、第１測定装置１００ａの構成と同じである。以下、第１測定装置１００ａと異なる第２検出ユニット３ｂの構成、及び機能が示される。

【0087】

第２検出ユニット３ｂに含まれる第２発光素子ユニット１０ｂは、３個の発光素子１１と、駆動回路１３と、を備える。第２発光素子ユニット１０ｂは、発光素子ユニット１０の一例である。３個の発光素子１１は、赤色光発光素子１１ａ、赤外光発光素子１１ｂ、及び緑色光発光素子１１ｃである。赤色光発光素子１１ａは、使用者Ｍの測定部位に向けて赤色光ＲＬを発光する。赤外光発光素子１１ｂは、使用者Ｍの測定部位に向けて赤外光ＮＬを発光する。緑色光発光素子１１ｃは、使用者Ｍの測定部位に向けて緑色光ＧＬを発光する。緑色光発光素子１１ｃは、第３発光素子の一例に対応する。

【0088】

駆動回路１３は、３個の発光素子１１を駆動させる。駆動回路１３は、制御ユニット３０の制御によって、３個の発光素子１１を発光させる。駆動回路１３は、赤色光発光素子１１ａ、赤外光発光素子１１ｂ、及び緑色光発光素子１１ｃを発光させる。

【0089】

第２検出ユニット３ｂに含まれる第２受光素子ユニット２０ｂは、受光素子２１と、出力回路２３と、を備える。第２受光素子ユニット２０ｂは、受光素子ユニット２０の一例である。受光素子２１は、発光素子１１で発光され、使用者Ｍの測定部位で反射された光を受光する。受光素子２１は、使用者Ｍの測定部位で反射された赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを受光する。受光素子２１は、複数の領域に分割される。受光素子２１は、図示しない光学フィルターを用いて複数の領域に区画されてもよい。図１１に示す受光素子２１は、第１受光エリア２１ａと、第２受光エリア２１ｂとに分割される。

【0090】

第１受光エリア２１ａは、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。第１受光エリア２１ａは、赤色光発光素子１１ａで発光され、使用者Ｍの測定部位で反射された赤色光ＲＬを受光する。第１受光エリア２１ａは、赤外光発光素子１１ｂで発光され、使用者Ｍの測定部位で反射された赤外光ＮＬを受光する。第１受光エリア２１ａは、光学フィルターを介して、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬの内の少なくとも一方を受光してもよい。第１受光エリア２１ａは、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを時分割で交互に受光してもよい。

【0091】

第２受光エリア２１ｂは、緑色光ＧＬを受光する。第２受光エリア２１ｂは、緑色光発光素子１１ｃで発光され、使用者Ｍの測定部位で反射された緑色光ＧＬを受光する。第２受光エリア２１ｂは、光学フィルターを介して緑色光ＧＬを受光してもよい。

【0092】

図１１は、第１受光エリア２１ａで、赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光したが、これに限定されない。第１受光エリア２１ａ、及び第２受光エリア２１ｂと異なる第３受光エリアが設けられてもよい。第３受光エリアで赤色光ＲＬ、もしくは赤外光ＮＬが受光されてもよい。このとき、第３受光エリアで赤外光ＮＬが受光される場合、第１受光エリア２１ａは、赤色光ＲＬを受光する。受光素子２１は、複数の領域に分割されなくてもよい。受光素子２１は、時分割で赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを受光してもよい。

【0093】

図１１に示す受光素子ユニット２０は、赤色光ＲＬの反射光、及び赤外光ＮＬの反射光を受光したが、これに限定されない。受光素子ユニット２０は、使用者Ｍを透過した赤色光ＲＬ、及び使用者Ｍを透過した赤外光ＮＬを受光してもよい。受光素子ユニット２０は、赤色光ＲＬの透過光、及び赤外光ＮＬの透過光を受光する。

【0094】

出力回路２３は、受光素子２１で受光した光に基づく検出信号を制御ユニット３０に出力する。出力回路２３は、受光素子２１で受光した光の受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって検出信号を生成する。出力回路２３は、第１受光エリア２１ａで受光した赤色光ＲＬに基づいて赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、第１受光エリア２１ａで受光した赤外光ＮＬに基づいて赤外光検出信号を生成する。出力回路２３は、第２受光エリア２１ｂで受光した緑色光ＧＬに基づいて緑色光検出信号を生成する。赤色光検出信号は、第１受光信号の一例に対応する。赤外光検出信号は、第２受光信号の一例に対応する。緑色光検出信号は、第３受光信号の一例に対応する。

【0095】

出力回路２３は、バンドパスフィルター２５を有する。バンドパスフィルター２５は、受光強度データから交流成分を抽出する。バンドパスフィルター２５は、受光強度データから交流成分を抽出することによって、交流成分と直流成分に分離する。交流成分は、図４に示す交流成分データ５３に対応する。直流成分は、図４に示す直流成分データ５１に対応する。バンドパスフィルター２５は、分離した交流成分と直流成分とを検出信号として制御ユニット３０に出力する。バンドパスフィルター２５は、フィルターの一例に対応する。交流成分は、変動成分の一例に対応する。

【0096】

バンドパスフィルター２５は、第１受光エリア２１ａで受光した赤色光ＲＬから赤色光交流成分を抽出する。バンドパスフィルター２５は、赤色光交流成分を抽出することによって、赤色光交流成分と赤色光直流成分とを分離する。赤色光交流成分は、第１変動成分の一例に対応する。バンドパスフィルター２５は、第１受光エリア２１ａで受光した赤外光ＮＬから赤外光交流成分を抽出する。バンドパスフィルター２５は、赤外光交流成分を抽出することによって、赤外光交流成分と赤外光直流成分とを分離する。赤外光交流成分は、第２変動成分の一例に対応する。出力回路２３は、赤色光交流成分、及び赤色光直流成分を赤色光検出信号として、制御ユニット３０に出力する。出力回路２３は、赤外光交流成分、及び赤外光直流成分を赤外光検出信号として、制御ユニット３０に出力する。

【0097】

バンドパスフィルター２５は、第２受光エリア２１ｂで受光した緑色光ＧＬから緑色光交流成分を抽出してもよい。バンドパスフィルター２５は、緑色光交流成分を抽出することによって、緑色光交流成分と緑色光直流成分とを分離する。出力回路２３は、緑色光交流成分、及び緑色光直流成分を緑色光検出信号として、制御ユニット３０に出力する。

【0098】

データ処理部３３は、制御ユニット３０で動作する機能部である。データ処理部３３は、受光素子ユニット２０から出力された検出信号の処理を行う。データ処理部３３は、受光素子ユニット２０から、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を取得する。

【0099】

データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換を行う。データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、周波数情報を解析する。データ処理部３３は、検出信号に対して短時間フーリエ変換を行うことによって、所定の周波数範囲のスペクトログラムを求める。所定の周波数範囲は、脈波の周波数が含まれる範囲である。所定の周波数範囲は、一例として、０．５Ｈｚから２Ｈｚの範囲である。所定の周波数範囲は、短時間フーリエ変換を行う光の波長域によって、適宜調整される。データ処理部３３は、赤色光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行い、赤色光スペクトログラムを求める。データ処理部３３は、赤外光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行い、赤外光スペクトログラムを求める。データ処理部３３は、緑色光検出信号に対して短時間フーリエ変換を行い、緑色光スペクトログラムを求める。

【0100】

図１２は、所定時間での各検出信号の周波数と信号強度の関係を示している。データ処理部３３は、緑色光スペクトログラムを用いて図１２に示す脈波領域ＰＢを判別する。脈波領域ＰＢは、脈波の周波数を含む領域である。脈波領域ＰＢは、時間ごとの脈波の周波数を含む周波数領域である。脈波領域ＰＢは、一例として、緑色光検出信号内の第３ピーク値Ｐ３を示す第３周波数Ｆ３を含む領域である。脈波領域ＰＢは、脈動帯域の一例に対応する。緑色光検出信号は、赤色光検出信号、及び赤外光検出信号に比べ、体動等の外乱による影響を受け難い。データ処理部３３は、緑色光スペクトログラムを用いて脈波領域ＰＢを判別することによって、測定精度の高い脈波の周波数を特定することができる。

【0101】

データ処理部３３は、脈波領域ＰＢの赤色光検出信号強度、及び脈波領域ＰＢの赤外光検出信号強度を検出する。赤色光検出信号強度は、脈波領域ＰＢ内の赤色光検出信号の信号強度を表す。赤色光検出信号強度は、一例として、脈波領域ＰＢでの赤色光検出信号の第１ピーク値Ｐ１である。赤外光検出信号強度は、脈波領域ＰＢ内の赤外光検出信号の信号強度を表す。赤外光検出信号強度は、一例として、脈波領域ＰＢでの赤外光検出信号の第２ピーク値Ｐ２である。

【0102】

データ処理部３３は、脈波領域ＰＢに含まれる赤色光検出信号強度、及び赤外光検出信号強度を用いて変動成分振幅比を算出する。データ処理部３３は、式（１）を用いて変動成分振幅比を算出する。

【0103】

データ処理部３３は、算出された変動成分振幅比に基づいて、酸素飽和濃度を決定する。データ処理部３３は、メモリー４０に記憶される校正テーブルＰＴを参照して、算出された変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度を求める。データ処理部３３は、酸素飽和濃度を表示制御部３５に出力する。データ処理部３３は、酸素飽和濃度を図示しない通信インターフェイスを介して外部装置に出力してもよい。

【0104】

データ処理部３３は、赤色光交流成分、及び赤外光交流成分を用いて、酸素飽和濃度を算出してもよい。データ処理部３３は、赤色光交流成分、及び赤外光交流成分を用いて、変動成分振幅比を算出する。データ処理部３３は、校正テーブルＰＴを参照して、算出された変動成分振幅比に対応する酸素飽和濃度を求める。

【0105】

データ処理部３３は、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を用いて相関係数を算出する。データ処理部３３は、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を用いて相関係数を算出することによって、酸素飽和濃度を判定する。

【0106】

データ処理部３３は、一例として、赤色光検出信号と赤外光検出信号との間の相関係数、赤色光検出信号と緑色光検出信号との間の相関係数、及び赤外光検出信号と緑色光検出信号との間の相関係数を算出する。赤色光検出信号と赤外光検出信号との間の相関係数は、第１相関係数と表す。赤色光検出信号と緑色光検出信号との間の相関係数は、第２相関係数と表す。赤外光検出信号と緑色光検出信号との間の相関係数は、第３相関係数と表す。

【0107】

データ処理部３３は、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を用いて、酸素飽和濃度を判定する評価値を算出する。評価値は、相関データの一例に対応する。データ処理部３３は、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数の積を評価値としてもよい。データ処理部３３は、式（３）に示す線形和を評価値としてもよい。
ｒ_e＝ａ×ｒ₁ ^l＋ｂ×ｒ₂ ^m＋ｃ×ｒ₃ ⁿ＋ｄ （３）
ここで、ｒ_eは、評価値を示す。ｒ₁、ｒ₂、ｒ₃は、それぞれ第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を示す。ａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、ｎは、任意の定数である。ａ、ｂ、ｃ、ｌ、ｍ、ｎは、適宜設定される。

【0108】

データ処理部３３は、赤色光交流成分、赤外光交流成分、及び緑色光交流成分を用いて、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を算出してもよい。データ処理部３３は、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を用いて、酸素飽和濃度を判定する評価値を算出する。

【0109】

データ処理部３３は、算出した評価値を信頼度データとして表示制御部３５に出力してもよい。データ処理部３３は、評価値を信頼度データと関連付ける変換テーブルを参照して、評価値に対応する信頼度データを求めてもよい。データ処理部３３は、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を用いて、公知のアルゴリズムの機械学習で信頼度データを算出してもよい。機械学習には、決定木、ランダムフォレスト、サポートベクタマシン、ニューラルネットワーク等が用いられる。

【0110】

図１３は、酸素飽和濃度を判定するフローチャートを示している。図１３に示すフローチャートは、酸素飽和濃度測定方法を示している。酸素飽和濃度測定方法は、生体情報測定方法の一例に対応する。図１３は、第２測定装置１００ｂで実行される酸素飽和濃度測定方法を示している。

【0111】

第２測定装置１００ｂは、ステップＳ２０１で赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを発光する。制御ユニット３０で動作する検出制御部３１は、駆動回路１３を介して発光素子１１に発光させる。検出制御部３１は、発光素子ユニット１０を制御することによって、使用者Ｍへ光を発光させる。検出制御部３１は、使用者Ｍへ赤色光ＲＬを発光させる。赤色光発光素子１１ａは、使用者Ｍへ赤色光ＲＬを発光する。検出制御部３１は、使用者Ｍへ赤外光ＮＬを発光させる。赤外光発光素子１１ｂは、使用者Ｍへ赤外光ＮＬを発光する。検出制御部３１は、使用者Ｍへ緑色光ＧＬを発光させる。緑色光発光素子１１ｃは、使用者Ｍへ緑色光ＧＬを発光する。

【0112】

第２測定装置１００ｂは、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを発光したのち、ステップＳ２０３で、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、緑色光ＧＬを受光する。検出制御部３１は、受光素子ユニット２０に使用者Ｍを経由した赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを受光させる。受光素子２１の第１受光エリア２１ａは、使用者Ｍで反射した赤色光ＲＬ、及び赤外光ＮＬを受光する。受光素子２１の第２受光エリア２１ｂは、使用者Ｍで反射した緑色光ＧＬを受光する。

【0113】

第２測定装置１００ｂは、赤色光ＲＬ、赤外光ＮＬ、及び緑色光ＧＬを受光したのち、ステップＳ２０５で、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を生成する。受光素子ユニット２０の出力回路２３は、受光した赤色光ＲＬに基づく赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で検出した赤色光ＲＬの受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって、赤色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光した赤外光ＮＬに基づく赤外光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で検出した赤外光ＮＬの受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって、赤外光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光した緑色光ＧＬに基づく緑色光検出信号を生成する。出力回路２３は、受光素子２１で検出した緑色光ＧＬの受光強度データに対してアナログ－デジタル変換等の処理を行うことによって、緑色光検出信号を生成する。

【0114】

第２測定装置１００ｂは、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を生成したのち、ステップＳ２０７で、酸素飽和濃度、及び相関係数を算出する。データ処理部３３は、緑色光検出信号を用いて脈波領域ＰＢを決定する。データ処理部３３は、脈波領域ＰＢの赤色光検出信号、及び脈波領域ＰＢの赤外光検出信号を用いて酸素飽和濃度を算出する。データ処理部３３は、赤色光検出信号、赤外光検出信号、緑色光検出信号に基づいて、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を算出する。

【0115】

第２測定装置１００ｂは、酸素飽和濃度、及び相関係数を算出したのち、ステップＳ２０９で、酸素飽和濃度を判定する。データ処理部３３は、第１相関係数、第２相関係数、及び第３相関係数を用いて評価値を算出する。データ処理部３３は、評価値に基づいて、酸素飽和濃度を判定する。第２測定装置１００ｂは、酸素飽和濃度を判定することによって、酸素飽和濃度の測定精度を判定することができる。

【0116】

第２発光素子ユニット１０ｂは、緑色光ＧＬを発光する緑色光発光素子１１ｃを有する。第２受光素子ユニット２０ｂは、緑色光ＧＬを受光し、緑色光ＧＬに基づく緑色光検出信号を生成する。制御ユニット３０は、赤色光検出信号、赤外光検出信号、及び緑色光検出信号を用いて評価値を算出する。
緑色光検出信号が評価値を算出するときに用いられることによって、評価値の精度が向上する。

【0117】

第２受光素子ユニット２０ｂは、交流成分を抽出するバンドパスフィルター２５を有する。バンドパスフィルター２５は、受光した赤色光ＲＬから赤色光交流成分を抽出し、赤外光ＮＬから赤外光交流成分を抽出する。制御ユニット３０は、赤色光交流成分、及び赤外光交流成分を用いて、酸素飽和濃度を算出する。
交流成分の信号強度は、直流成分の信号強度よりも低い。バンドパスフィルター２５で分離された交流成分を用いることによって、酸素飽和濃度の測定精度は、向上する。

【符号の説明】

【0118】

１…筐体、１ａ…測定面、１ｂ…表示面、２…ベルト、３…検出ユニット、３ａ…第１検出ユニット、３ｂ…第２検出ユニット、４…表示パネル、１０…発光素子ユニット、１０ａ…第１発光素子ユニット、１０ｂ…第２発光素子ユニット、１１…発光素子、１１ａ…赤色光発光素子、１１ｂ…赤外光発光素子、１１ｃ…緑色光発光素子、１３…駆動回路、２０…受光素子ユニット、２０ａ…第１受光素子ユニット、２０ｂ…第２受光素子ユニット、２１…受光素子、２１ａ…第１受光エリア、２１ｂ…第２受光エリア、２３…出力回路、２５…バンドパスフィルター、３０…制御ユニット、３１…検出制御部、３３…データ処理部、３５…表示制御部、４０…メモリー、５１…直流成分データ、５３…交流成分データ、１００…測定装置、１００ａ…第１測定装置、１００ｂ…第２測定装置、ＣＰ…制御プログラム、Ｆ１…第１周波数、Ｆ２…第２周波数、Ｆ３…第３周波数、Ｍ…使用者、ＧＬ…緑色光、ＮＬ…赤外光、ＲＬ…赤色光、ＮＤ…赤外光検出信号データ、ＮＷ…赤外光データ、ＲＤ…赤色光検出信号データ、ＲＷ…赤色光データ、ＰＢ…脈波領域、ＰＴ…校正テーブル、Ｐ１…第１ピーク値、Ｐ２…第２ピーク値、Ｐ３…第３ピーク値。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】