JP2010069065A - 非侵襲血糖測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定異常を効率よく検出し、測定精度を向上することが可能な非侵襲血糖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の出力から血糖値を推定する特徴量推定手段５０と、血糖値の推定結果を表示する特徴量表示手段６０を備え、特徴量推定手段５０において血糖値の推定動作に加えて複数回の血糖値の推定により得られた複数の光音響波信号の波形形状を比較し、比較結果が一致していない場合には測定中に異常が発生したと判断し、再測定等の処置をとることができるため、測定精度を向上することが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、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いて測定エラーを検出し、測定精度を向上することが可能な非侵襲血糖測定装置に関する。

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。

血糖値を測定する代表的な例として、患者の指を針で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。ところが、この侵襲型の血糖測定装置は、指を針で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、近年では、血液の採取を必要としない、非侵襲型の血糖測定装置が提案されている。

非侵襲型の血糖測定装置として、光音響効果を用いた「生物学的測定システム」が記載されている。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部分に照射すると、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。一般的に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。運動エネルギーは、吸収組織領域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。このとき、１回の血糖値の測定において、ノイズの影響を最小限にするために、光の照射を複数回行い、該照射回数分の光音響波信号を検出して平均化する。そして、平均化された信号に基づいて血糖値を推定する（例えば、特許文献１）。

測定精度を向上するための他の手段として、侵襲型の血糖測定装置により測定された血糖値を用いて、非侵襲型の血糖測定装置により推定された血糖値の校正（以下、キャリブレーションとする）を行う装置がある。ところが、キャリブレーション中に測定異常が生じた場合、その後の血糖値測定結果に悪影響を及ぼす可能性がある。そこで、キャリブレーション中の測定状況を監視し、測定異常を検出すると再測定を行う方法が開示されている（例えば、特許文献２）。
特表２００１−５２６５５７号公報 特開２０００−６０８２６号公報

しかしながら、特許文献１に示すような従来の非侵襲血糖測定装置では、複数回の光の照射により検出した複数の光音響波信号を重ね合わせ、該複数の光音響波信号を平均化した後、血糖値の推定を行っているため、以下のような問題が生じる。

図１７に、平均化を行った光音響波信号を示す。（ａ）は測定正常時の光音響波信号を、（ｂ）は測定異常時の光音響波信号を示す。また、横軸は時間軸方向、縦軸は振幅レベルを示す。

測定が正常に行われている場合、平均化後の光音響波信号は、図１７(ａ)に示すような波形となり、測定精度の向上が望める。

ところが、測定異常が発生した場合、例えば、複数回の光音響波信号の重ねあわせを行っている最中に、血糖測定装置が外部から衝撃を受けた場合、装置の装着場所がずれ、光音響波信号の重ね合わせの位置が途中からずれてしまう。その結果、平均化後の光音響波信号は、図１７（ｂ）に示すような波形となり、光音響波信号の波形品質が劣化するため、血糖値の推定を正常に行えなくなる。

このように、従来の非侵襲型の血糖測定装置では、測定異常が発生した場合に、測定精度が低下するという課題を有していた。

また、特許文献２に示すような従来の非侵襲測定装置では、キャリブレーションを行って測定精度を高めているが、キャリブレーション以外の測定時に測定異常が発生し、キャリブレーション中と異なる測定条件での測定が行われた場合に測定精度が低下する、という課題を有していた。

本発明は、上記問題点を解消するためになされたものであり、測定異常が発生した場合にも測定精度を低下させることなく、正確な血糖値の推定を行うことができる非侵襲血糖測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる非侵襲血糖測定装置は、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生体表面で検出することによって血糖値を推定する非侵襲血糖測定装置において、１回の血糖値の推定に対して、少なくとも１回以上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、前記光音響波信号を検出し、所定の周波数でサンプリングした検出信号を出力する光音響検出手段と、前記少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射回数分の前記検出信号を平均化し、該平均化検出信号を用いて前記血糖値を推定する特徴量推定手段と、前記推定された血糖値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、少なくとも２回以上の血糖値の推定を行うことにより得られる複数の前記平均化検出信号のうち、少なくとも１つ以上の信号から比較基準となる参照用検出信号を作成し、該参照用検出信号の作成に用いられた信号以外の複数の平均化検出信号の各々を比較用検出信号とし、該比較用検出信号と前記参照用検出信号の波形形状を比較することにより測定中に異常が発生したかどうかを判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記制御手段が、少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う第一の期間、および該第一の期間の終了後に少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う第二の期間を設定し、前記第一の期間と前記第二の期間とを切り替える切替信号を前記特微量推定手段に出力し、前記特微量推定手段が、前記切替信号が第一の期間を示している場合、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定回数分得られる平均化検出信号のうちのいずれか１つの信号、あるいは、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号をさらに平均化した信号を、参照用検出信号とし、前記切替信号が第二の期間を示している場合、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項３にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記制御手段が、少なくとも１回以上の血糖値の推定を所定の時間間隔で行う第三の期間、および該第三の期間の前記所定の間隔内の一部の期間であって、少なくとも２回以上の血糖値の推定を連続して行う第四の期間を設定し、前記特微量推定手段が、前記第四の期間において、前記少なくとも２回以上の血糖値の推定回数分得られる平均化検出信号の波形形状を互いに比較し、波形形状が一致する平均化検出信号の数が第一の閾値以上であるとき、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号のうちの１つの信号、もしくは、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号をさらに平均化した信号を、参照用検出信号とし、前記第三の期間において、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項４にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特微量推定手段が、前記１回の血糖値の推定において、少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射期間をｎ（ｎは２以上の自然数）分割し、前記ｎ分割された照射期間の各々において平均化検出信号を求め、前記ｎ個の平均化検出信号のうちの１つを参照用検出信号とし、該参照用検出信号以外の（１−ｎ）個の各平均化検出信号よりなる各比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項５にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特微量推定手段が、少なくとも１回以上の血糖値の推定回数を示す参照用推定回数設定値を用いて、該参照用推定回数設定値が示す回数前の血糖値の推定における平均化検出信号を参照用検出信号とし、新たに血糖値の推定により得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項６にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段が、前記比較用検出信号と前記参照用検出信号の波形形状を比較する際に、少なくとも１以上の自然数を示す測定異常判断設定値を用いて、連続して不一致となる回数が前記測定異常判断設定値の示す回数に達するまでは測定が正常に行われていると判断し、前記測定異常判断設定値の示す回数に達したときは測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項７にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項２に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記第一の期間はキャリブレーションモードであり、前記非侵襲血糖測定装置で推定した校正前の血糖値を侵襲型血糖測定装置で測定した血糖値により校正するための校正式を算出する期間である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項８にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項２に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記第二の期間は通常測定モードであり、前記非侵襲血糖測定装置で推定した校正前の血糖値に校正式を適用することにより血糖値の推定を行う期間である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項９にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記参照用検出信号の振幅絶対値が最大となる最大ピーク位置を検出し、前記最大ピーク位置からサンプリングタイミングの正負両方向に対して、前記最大ピーク位置に最も近い位置で前記参照用検出信号の傾きの極性が変化する位置をそれぞれ第一の比較開始位置及び第一の比較終了位置とし、前記第一の比較開始位置から前記第一の比較終了位置までの比較期間において、前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントし、該カウント結果が１である場合は測定が正常に行われていると判断し、該カウント結果が１でない場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号の振幅最大値と前記比較用検出信号の振幅最大値が等しくなるように規格化を行い、前記参照用検出信号の振幅値と前記比較用検出信号の振幅値における二乗誤差の総和量を算出し、前記二乗誤差の総和量が、第二の閾値以下の場合は測定が正常に行われていると判断し、第二の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１１にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の相関係数を算出し、前記相関係数が、第三の閾値より大きい場合は測定が正常に行われていると判断し、第三の閾値以下の場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１２にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号の振幅最大値と前記比較用検出信号の振幅最大値が等しくなるように規格化を行い、前記参照用検出信号及び前記比較用検出信号の振幅レベルが第四の閾値を越えるサンプリング数をそれぞれカウントし、それぞれのカウント結果の差が、第五の閾値以上第六の閾値以下である場合は測定が正常に行われていると判断し、第五の閾値未満あるいは第六の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１３にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントし、それぞれのカウント結果の差が、第七の閾値以上第八の閾値以下の場合は測定が正常に行われていると判断し、第七の閾値未満あるいは第八の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１４にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の傾きをそれぞれ算出し、前記比較用検出信号の傾きが第九の閾値以下となる位置と、前記参照用検出信号の傾きが第九の閾値以下となる位置とが、同じである場合は測定が正常に行われていると判断し、異なる場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１５にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特徴量推定手段は、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号を周波数変換し、前記周波数変換された前記参照用検出信号及び前記変換比較用検出信号において、振幅が第十の閾値以上となる周波数成分に違いがない場合は測定が正常に行われていると判断し、周波数成分に違いがある場合は測定中に異常が発生したと判断する、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１６にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項５に記載の非侵襲血糖測定装置において、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参照用推定回数設定値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１７にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項６に記載の非侵襲血糖測定装置において、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測定異常判断設定値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１８にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項３に記載の非侵襲血糖測定装置において、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一の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項１９にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１０に記載の非侵襲血糖測定装置において、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二の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２０にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１１に記載の非侵襲血糖測定装置において、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三の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２１にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１２に記載の非侵襲血糖測定装置において、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、該各レジスタによって前記第四の閾値と前記第五の閾値と前記第六の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２２にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１３に記載の非侵襲血糖測定装置において、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、該各レジスタによって前記第七の閾値と前記第八の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２３にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１４に記載の非侵襲血糖測定装置において、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九の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２４にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１５に記載の非侵襲血糖測定装置において、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十の閾値を外部から変更可能である、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２５にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項９に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特微量推定手段は、前記比較期間における前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリング処理を行った後、前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントする、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２６にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１３に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特微量推定手段は、前記比較期間における前記参照用検出信号と前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリングを行った後、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントする、ことを特徴とする。

また、本発明の請求項２７にかかる非侵襲血糖測定装置は、請求項１４に記載の非侵襲血糖測定装置において、前記特微量推定手段は、前記比較期間における前記参照用検出信号と前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリングを行った後、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号の傾きの算出を行う、ことを特徴とする。

本発明の非侵襲血糖測定装置によれば、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生体表面で検出することによって血糖値を推定する非侵襲血糖測定装置において、１回の血糖値の推定に対して、少なくとも１回以上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、前記光音響波信号を検出し、所定の周波数でサンプリングした検出信号を出力する光音響検出手段と、前記少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射回数分の前記検出信号を平均化し、該平均化検出信号を用いて前記血糖値を推定する特徴量推定手段と、前記推定された血糖値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、少なくとも２回以上の血糖値の推定を行うことにより得られる複数の前記平均化検出信号の波形形状を比較することにより測定中に異常が発生したかどうかを判断するようにしたので、平均化検出信号の形状変化をチェックして測定正常もしくは測定異常を判断することができ、測定異常の場合はその旨をユーザーに通知する、もしくは再測定の処置をとることが可能となるため、精度の高い測定が可能となる。

以下に、本発明の非侵襲血糖測定装置の実施例を図面とともに詳細に説明する。
（実施の形態１）
以下に、本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置について説明する。
図２は、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１の構成を示すブロック図である。

図２に示す非侵襲血糖測定装置１は、制御手段１０、光源２０、光音響検出手段４０、特徴量推定手段５０、および特徴量表示手段６０を備えている。ここでは、光源２０を１つ備えた場合について示しているが、複数備えていてもよい。

制御手段１０は、１回の血糖値の推定に対して少なくとも１回以上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１０４を、光源２０および特微量推定手段５０に出力する。また、制御手段１０は、血糖値の測定周期を示す測定周期信号１０１、期間Ａと期間Ｂとの切り替えを行うためのモード切替信号１０２、および、測定周期の中でパルス光２０１を繰り返し照射する期間を示す照射期間信号１０３を、特微量推定手段５０に出力する。なお、期間Ａは、少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う期間であり、期間Ｂは、期間Ａの終了後に少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う期間である。また、制御手段１０は、特微量表示制御信号１０５を、特微量推定手段５０から出力される波形比較信号５０２に基づいて特微量表示手段６０に出力する。

光源２０は、照射制御信号１０４によりパルス光２０１を生体３０表面に照射する。

光音響検出手段４０は、生体３０表面に照射されたパルス光２０１により、生体３０内の特定物質が光のエネルギーを吸収して発生する光音響波信号３０１を検出し、所定の周波数でサンプリングして変換した検出信号４０１を、特微量推定手段５０に出力する。

特徴量推定手段５０は、少なくとも１回以上繰り返されるパルス光２０１の照射回数分の検出信号４０１を平均化した平均化検出信号を用いて血糖値の推定を行い、推定血糖値である特徴量推定信号５０１を特徴量表示手段６０に出力する。さらに、特微量推定手段５０は、少なくとも２回以上の血糖値の推定を行うことにより得られる複数の平均化検出信号の波形形状を比較し、該比較結果を示す波形比較信号５０２を制御手段１０に出力する。

特徴量表示手段６０は、測定が正しく行われた場合、特徴量推定信号５０１を用いて血糖値の表示を行い、測定異常が検出された場合、制御手段１０から特微量表示制御信号１０５が入力され、測定エラーの表示を行う。

図３は、特徴量推定手段５０の詳細な構成を示すブロック図である。

図３に示す特微量推定手段５０は、平均化手段５１０、推定手段５２０、メモリ選択手段５４０、比較用検出信号メモリ５５０、参照用検出信号メモリ５６０、および波形比較手段５７０を有する。

平均化手段５１０は、照射期間信号１０３、照射制御信号１０４、および測定周期信号１０１を用いて検出信号４０１の平均化を行い、平均化検出信号５１１を、推定手段５２０およびメモリ選択手段５４０に出力し、検出信号平均化終了パルス５１２を、メモリ選択手段５４０に出力する。

推定手段５２０は、平均化検出信号５１１を用いて血糖値を推定し、推定結果である特徴量推定信号５０１を特徴量表示手段６０に出力する。

メモリ選択手段５４０は、検出信号平均化終了パルス５１２を受け取ると、モード切替信号１０２に基づいて、平均化検出信号５１１の出力先を選択する。モード切替信号１０２が期間Ａを示している場合、平均化検出信号５１１の出力先として参照用検出信号メモリ５６０を選択し、選択後平均化検出信号５４２を出力する。モード切替信号１０２が期間Ｂを示している場合、平均化検出信号５１１の出力先として比較用検出信号メモリ５５０を選択し、選択後平均化検出信号５４１を出力する。

比較用検出信号メモリ５５０は、選択後平均化検出信号５４１を用いたメモリへのデータ格納が終了すると、比較用検出信号保存完了信号５５１を波形比較手段５７０に出力する。また、比較用検出信号メモリ５５０は、比較用メモリ読み出し信号５７１を受け取ると、メモリに格納しているデータを、比較対象となる比較用検出信号５５２として波形比較手段５７０に対して出力する。

参照用検出信号メモリ５６０は、選択後平均化検出信号５４２を用いたメモリへのデータ格納が終了すると、参照用検出信号保存完了信号５６１を波形比較手段５７０に出力する。また、参照用検出信号メモリ５６０は、参照用メモリ読み出し信号５７２を受け取ると、メモリに格納しているデータを、比較基準となる参照用検出信号５６２として波形比較手段５７０に対して出力する。

波形比較手段５７０は、比較用検出信号保存完了信号５５１を受け取ると比較用検出信号メモリ５５０に比較用メモリ読み出し信号５７１を出力し、参照用検出信号保存完了信号５６１を受け取ると参照用検出信号メモリ５６０に参照用メモリ読み出し信号５７２を出力する。そして、各メモリ５５０，５６０から読み出した比較用検出信号５５２と参照用検出信号５６２の波形形状が一致しているかどうかを比較し、該比較結果を示す波形比較信号５０２を制御手段１０に出力する。

ここで、本発明の非侵襲血糖測定装置１の使用例について説明する。

図１は、本発明の非侵襲血糖装置１の使用例を示す図である。

まず、非侵襲血糖測定装置１を、患者の腕などの生体３０の表面に接するように装着する。その後、患者が非侵襲血糖測定装置１に設けられた血糖値測定開始スイッチ（図示せず）を起動し、制御手段１０により、光源２０と光音響検出手段４０と特徴量推定手段５０が安定動作に入るタイミングで光源２０を制御する。

光源２０からパルス光２０１を生体３０表面に照射すると、パルス光２０１は、生体３０内を伝播し、血管３１内の特定物質、例えばグルコース、により吸収され、これにより、光音響波信号３０１が生成される。生成された光音響波信号３０１は、非侵襲血糖測定装置１内の光音響検出手段４０により検出され、この検出結果から血糖値を推定する。

本実施の形態１では、１回の測定間隔を測定ユニット（０．１秒）、血糖値を推定するまでの区間を測定基本サイクル（１０秒）として測定周期（５分）ごとに２５回繰り返し連続して血糖値の測定を行う。

以下、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１が血糖値の連続測定を行う場合の動作を図２、図３、図４を用いて説明する。

図４は、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１の動作を時間軸でプロットしたタイミングチャートである。図４において、（ａ）は特徴量推定信号５０１、（ｂ）はモード切替信号１０２、（ｃ）は測定周期信号１０１を示す。

なお、測定前の図４（ｂ）に示すモード切替信号１０２の初期状態をＨｉとする。また、モード切替信号１０２がＨｉの期間を期間Ａとし、Ｌｏの期間を期間Ｂとする。

時間０分において、図４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行う。ここで、図４（ｃ）の信号１パルスに対して１回の血糖値の推定を行う。

時間５分になると、図４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行う。以降、時間３５分まで５分間隔で繰り返し血糖値の推定を行う。

時間０分から時間３５分までの期間Ａでは、特徴量推定手段５０による血糖値の推定を８回行い、参照用検出信号５６２の作成を行う。参照用検出信号５６２の作成については後述する。

時間３８分になると、図４（ｂ）に示すモード切替信号１０２がＨｉからＬｏに変わり（Ｔ４０）、期間Ｂが開始する。

時間４０分になると、図４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行い、該推定結果を比較用検出信号５５２とする。そして、図３の波形比較手段５７０により、該比較用検出信号５５２と、期間Ａで作成した参照用検出信号５６２の形状を比較して波形比較信号５０２を作成し、制御手段１０に出力する。

図２の制御手段１０では、波形比較信号５０２が一致を示すパルスを発生した場合、時間４０分に行われた測定が正常に終了したと判断し、次回の測定周期である時間４５分まで待機する。時間４５分になると、図４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行い、該推定結果である比較用検出信号５５２と、期間Ａで作成した参照用検出信号５６２の形状を比較して波形比較信号５０２を作成し、制御手段１０に出力する。以降、測定の度に波形比較信号５０２を作成し、該波形比較信号５０２が一致を示すパルスを発生すると、測定周期である５分おきに繰り返し測定を行う。

一方、波形比較信号５０２が不一致を示す場合、つまり、パルスが発生しない場合は、同じ測定周期の中で測定周期信号１０１のパルスが再度発生し、一連の比較動作を再び行う。

ここで、測定エラーを判断する際に、再度波形結果が不一致となる連続回数をレジスタ等によって設定しておくことが望ましい。この場合、再度測定した波形結果が連続して不一致となる回数をカウントし、カウント値が、あらかじめレジスタにより設定されている測定異常判断設定値に達した場合に測定エラーであると判断する。

次に、１回の測定に対する特徴量推定手段５０の詳細な動作について図３および図５を用いて説明する。

図５は、１測定周期に対する特微量推定手段５０の動作を詳細に示すタイミングチャートである。図５において、（ｃ）は測定周期信号１０１、（ｄ）は照射期間信号１０３、（ｅ）は照射制御信号１０４、（ｆ）は検出信号平均化終了パルス５１２、（ｇ）は参照用検出信号保存完了信号５６１もしくは比較用検出信号保存完了信号５５１、（ｈ）は波形比較信号５０２である。なお、図５（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）の各信号は測定周期の開始時にＬｏレベルにクリアされる。

まず、図５（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生すると（Ｔ５０）、図５（ｄ）に示す照射期間信号１０３がＨｉに変化し（Ｔ５１）、パルス光２０１の繰り返し照射期間が開始する。

図５（ｄ）に示す照射期間信号１０３がＨｉの間（Ｔ５１−Ｔ５２）、図５（ｅ）に示す照射制御信号１０４は、測定ユニットの間隔で繰り返しパルスが発生する。発生したパルス毎にパルス光２０１の照射を行い、該照射回数分の検出信号４０１が得られる。本実施の形態１では、照射期間信号１０３がＨｉの間に６０回の照射制御信号１０４のパルスが発生する。

図５（ｄ）に示す照射期間信号１０３がＬｏに変化してパルス光２０１の繰り返し照射期間が終了すると（Ｔ５２）、平均化手段５１０により、上記パルス光２０１の照射回数分の検出信号４０１の平均化演算を開始する。

ここで、平均化手段５１０は、照射回数カウンタ、検出信号平均化用メモリ、加算器、および除算器により構成される（図示しない）。照射回数カウンタは、照射期間信号１０３の立ち上がりによって０にリセットされ、照射制御信号１０４のパルス発生毎に１ずつカウントアップする。検出信号平均化用メモリは、照射期間信号１０３がＬｏからＨｉに切り替わるときに０にリセットされる。加算器は、照射制御信号１０４のパルスをトリガーとしてパルス光２０１の照射毎に同期を取った後、検出信号４０１の総和を検出信号平均化用メモリに蓄える。除算器は、照射期間信号１０３がＨｉからＬｏに切り替わると、検出信号平均化用メモリ内に蓄えられた検出信号４０１の総和を照射回数カウンタの示す値で除算し、平均化検出信号５１１を算出する。

平均化手段５１０による検出信号４０１の平均化演算が終了すると、図５（ｆ）に示す検出信号平均化終了パルス５１２が発生し（Ｔ５３）、平均化検出信号５１１のメモリへのデータ格納が行われる。平均化検出信号５１１は、図４（ｂ）に示すモード切替信号１０２が期間Ａを示している場合は参照用検出信号メモリ５６０に格納され、モード切替信号１０２が期間Ｂを示している場合は比較用検出信号メモリ５５０に格納される。

それぞれのメモリに対するデータ格納が終了すると、図５（ｇ）に示す参照用検出信号保存完了信号５６１もしくは比較用検出信号保存完了信号５５１のパルスが発生する（Ｔ５４）。参照用検出信号保存完了信号５６１と比較用検出信号保存完了信号５５１の両方が波形比較手段５７０に通知されると、各メモリ５６０，５５０から参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２が読み出され、該両検出信号の波形形状の比較が行われ、該比較結果を示す波形比較信号５０２が制御手段１０に出力される。

波形比較信号５０２が図５（ｈ）に示すようにパルスを発生すると（Ｔ５５）、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状が一致していると判断し、推定手段５２０で推定した血糖値の表示を行う。一方、パルスが発生しなかった場合は、測定中に異常が発生したと判断し、測定エラーの表示を行い、ユーザーに通知する。

モード切替信号１０２の切り替わりは、測定基本サイクルが終了してから次の測定周期が開始する間（Ｔ５５−Ｔ５６）に行われる。

ここで、参照用検出信号５６２の作成について説明する。

モード切替信号１０２がＨｉの期間中に行われた血糖値の推定回数が複数回であった場合、複数の平均化検出信号５１１をさらに平均することにより、参照用検出信号５６２を作成し、モード切替信号１０２がＨｉからＬｏに切り替わった後に参照用検出信号保存完了信号５６１を波形比較手段５７０に出力する。なお、複数の平均化検出信号５１１の平均化は、上述した平均化手段５１０による検出信号４０１の平均化と同様の方法で行えばよい。

また、参照用検出信号５６２の他の作成方法として、上述した複数の平均化検出信号５１１の平均化を行わずに、例えば、期間Ａにおける最後の測定時の平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２とする等、特定の測定時における平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２として利用することができる。このとき、どの血糖値推定時の平均化検出信号５１１を利用するかはレジスタなどで任意に設定することも可能である。

また、モード切替信号１０２がＨｉの期間中に行われた血糖値の推定回数が１回である場合は、得られた平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２とする。

以下に、波形比較手段５７０における、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較方法について説明する。

なお、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較において、照射制御信号１０４によるパルス光２０１の照射タイミングを基準位置として参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の同期を取っている。

1）第１の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第１の比較方法を、図６を用いて説明する。

図６（ａ）は参照用検出信号５６２、図６（ｂ）は比較用検出信号５５２を示す図である。図において、横軸はサンプリング方向、縦軸は振幅レベルを示す。

なお、本説明以降の参照用検出信号５６２もしくは比較用検出信号５５２の説明図において、ある特定の”位置”という表現を用いているが、これは説明用波形図において横軸方向の特定箇所を示す。

（ステップ１）参照用検出信号５６２の振幅レベルの絶対値が最大となる最大ピーク位置Ｔ６１を検出する。

（ステップ２）最大ピーク位置Ｔ６１からサンプリング方向の正負両方向（図中横軸方向）に対して、最大ピーク位置Ｔ６１に最も近い位置で参照用検出信号５６２の傾きの極性が変化する位置をそれぞれ比較開始位置Ｔ６０及び比較終了位置Ｔ６２として検出する。

（ステップ３）Ｔ６０からＴ６２までの比較期間において、比較用検出信号５５２の傾きの極性が変化する箇所の数（極性変化数）をカウントする。図６(ｂ)では、極性が変化する箇所を、丸印で示した。

（ステップ４）極性変化数が０もしくは２以上である場合、波形比較信号５０２は不一致を示す０となる。一方、極性変化数が１の場合、波形比較信号５０２は一致を示す１となる。

以上、ステップ１からステップ４の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、ステップ２からステップ３の間において、比較用検出信号５５２に対してサンプリング方向に高域周波数をカットするローパスフィルタリング処理を施してもよい。この場合、スパイク状のノイズによる、傾きの極性変化数の誤検出を防ぐことが可能である。

2）第２の比較方法
以下に、参照検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第２の比較方法を、図７を用いて説明する。

図７（ａ）は参照用検出信号５６２、図７（ｂ）は比較用検出信号５５２、図７（ｃ）は参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の振幅レベルを規格化して重ねあわせたものを示す図である。図において、横軸はサンプリング方向、縦軸は振幅レベルを示す。

Ｌ７Ａ及びＬ７Ｂは、それぞれの信号における振幅の絶対値が最大となるレベルを示す。

Ｔ７０は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する比較開始位置、Ｔ７１は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する比較終了位置である。具体的には、照射制御信号１０４のパルスが発生した後、光音響波信号３０１が生体３０内を伝播して生体３０表面上の光音響検出手段４０に到達するタイミングより前のサンプリング位置にＴ７０を設定し、Ｔ７０の後、光音響検出手段４０に到達した光音響波信号３０１の変化が収束するタイミングでＴ７１を設定すればよい。

Ｔ７０、Ｔ７１、および波形形状比較の判断基準となる第二の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）Ｔ７０からＴ７１までの比較期間において、図７（ｂ）に示す比較用検出信号５５２の振幅最大値Ｌ７Ｂが、図７（ａ）に示す参照用検出信号５６２の振幅最大値Ｌ７Ａと等しくなるように振幅レベル方向の規格化を行い、図７（ｃ）の波形を算出する。

（ステップ２）Ｔ７０からＴ７１までの比較期間において、図７（ｃ）に示す、参照用検出信号５６２の振幅レベルと、規格化した比較用検出信号５５２の振幅レベルの二乗誤差をサンプリング毎に算出する。

（ステップ３）Ｔ７０からＴ７１までの比較期間における、二乗誤差の総和量を算出する。

（ステップ４）二乗誤差の総和量と第二の閾値を比較し、二乗誤差の総和が、第二の閾値以下の場合は一致していると判断し、第二の閾値より大きい場合は、不一致であると判断する。

以上、ステップ１からステップ４の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、第二の閾値は、例えば、非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第二の閾値は、レジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

3）第３の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第３の比較方法を、図８を用いて説明する。

図８（ａ）は参照用検出信号５６２、図８（ｂ）は比較用検出信号５５２を示す図である。図において、横軸はサンプリング方向、縦軸は振幅レベルを示す。

Ｔ８０は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する比較開始位置、Ｔ８１は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する比較終了位置であり、上述のＴ７０及びＴ７１と同様の方法にて設定する。

Ｔ８０、Ｔ８１、および波形形状比較の判断基準となる第三の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）Ｔ８０からＴ８１までの比較期間において、参照用検出信号５６２の振幅レベルの平均値（平均値Ａ）及び比較用検出信号５５２の平均値（平均値Ｂ）を算出する。

（ステップ２）参照用検出信号５６２と平均値Aの差（偏差Ａ）及び比較用検出信号５５２と平均値Ｂの差（偏差Ｂ）を算出する。

（ステップ３）Ｔ８０からＴ８１までの比較期間における偏差Ａと偏差Ｂの積和を求めた後、算出した積和結果をサンプリング総数で割る（共分散ＡＢ）。

（ステップ４）Ｔ８０からＴ８１までの比較期間において偏差Ａと偏差Ｂをそれぞれ二乗したものの総和を求め、その後、それぞれの総和結果をサンプリング総数で割ることで分散Aと分散Bを算出する。

（ステップ５）分散Ａと分散Ｂの平方根をそれぞれ求め、標準偏差Ａと標準偏差Ｂを算出する。

（ステップ６）相関係数＝共分散ＡＢ／（標準偏差Ａ×標準偏差Ｂ）の算出式によって相関係数を算出する。

（ステップ７）相関係数と第三の閾値を比較し、相関係数が、第三の閾値より大きい場合は一致していると判断し、第三の閾値以下であれば不一致であると判断する。

以上、ステップ１からステップ７の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、ステップ６で求めた相関係数は、２つの信号の類似度を測る統計量であり、−１以上１以下の数になり、１に近いほど２つの信号は似通っていると判断できる。そのため、第三の閾値は−１以上１以下の値で設定可能としておき、１に近い値に設定すれば比較結果の精度が向上する。

また、第三の閾値は、例えば本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第三の閾値は、レジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

4）第４の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第４の比較方法を、図９を用いて説明する。

図９（ａ）は参照用検出信号５６２、図９（ｂ）は比較用検出信号５５２を示す図である。図において、横軸はサンプリング方向、縦軸は振幅レベルを示す。

Ｌ９Ａは、第四の閾値で設定される振幅レベルを示す。

Ｔ９０は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する比較開始位置、Ｔ９１は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する比較終了位置であり、上述のＴ７０及びＴ７１と同様の方法にて設定する。

Ｔ９０、Ｔ９１、波形形状比較の判断基準となる第四の閾値、第五の閾値、および第六の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）Ｔ９０からＴ９１までの比較期間において、参照用検出信号５６２の振幅最大値と比較用検出信号５５２の振幅最大値とが等しくなるよう規格化を行う。規格化後の各信号５６２，５５２の波形はそれぞれ、図９（ａ）、（ｂ）に示す通りである。

（ステップ２）Ｔ９０からＴ９１までの比較期間において、参照用検出信号５６２の振幅レベルが、第四の閾値で設定されるレベルＬ９Ａを超えるサンプリング数をカウントし、カウント結果をＣＮＴＡとする。

（ステップ３）Ｔ９０からＴ９１までの比較期間において、比較用検出信号５５２の振幅レベルが、第四の閾値で設定されるレベルＬ９Ａを超えるサンプリング数をカウントし、カウント結果をＣＮＴＢとする。

（ステップ４）ＣＮＴＡとＣＮＴＢの差を算出する。

（ステップ５）ステップ４の結果が、第五の閾値以上第六の閾値以下である場合は一致していると判断し、第五の閾値未満、もしくは第六の閾値より大きい場合は不一致であると判断する。

以上、ステップ１からステップ５の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

ここで、第五の閾値と第六の閾値の設定値の差が小さいほど比較結果の精度は向上する。

なお、第四の閾値、第五の閾値、および第六の閾値は、例えば非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第四の閾値、第五の閾値、および第六の閾値は、レジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

5）第５の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第５の比較方法を、図１０を用いて説明する。

図１０（ａ）は参照用検出信号５６２、図１０（ｂ）は比較用検出信号５５２を示す図である。図において、横軸はサンプリング方向、縦軸は傾きを示す。

Ｔ１００は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する比較開始位置、Ｔ１０１は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する比較終了位置であり、上述のＴ７０及びＴ７１と同様の方法にて設定する。

Ｔ１００、Ｔ１０１、波形形状比較の判断基準となる第七の閾値、および第八の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）Ｔ１００からＴ１０１までの比較期間において、参照用検出信号５６２の傾きの極性が変わる点（図１０（ａ）中、矢印の示す位置）の数をカウントし、カウント結果をＣＮＴＣとする。

（ステップ３）Ｔ１００からＴ１０１までの比較期間において、比較用検出信号５５２の傾きの極性が変わる点（図１０（ｂ）中、矢印の示す位置）の数をカウントし、カウント結果をＣＮＴＤとする。

（ステップ４）ＣＮＴＣとＣＮＴＤの差を算出する。

（ステップ５）ステップ４の結果が、第七の閾値以上第八の閾値以下の場合は一致していると判断し、第七の閾値未満、もしくは第八の閾値より大きい場合は不一致であると判断する。

以上、ステップ１からステップ５の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、ステップ１の前に、比較用検出信号５５２および参照用検出信号５６２に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリング処理を施すようにしてもよい。この場合、スパイク状のノイズによる、傾きの極性変化数の誤検出することを防ぐことが可能である。

ここで第七の閾値と第八の閾値の設定値の差が小さいほど比較結果の精度は向上する。

なお、第七の閾値と第八の閾値は、例えば本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第七の閾値と第八の閾値はレジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

6）第６の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第６の比較方法を、図１１を用いて説明する。

図１１（ａ）は参照用検出信号５６２の傾きを示したもの、図１１（ｂ）は参照用傾き検出信号、図１１（ｃ）はマージンを持った参照用傾き検出信号、図１１（ｄ）は比較用検出信号５５２の傾きを示したもの、図１１（ｅ）は比較用傾き検出信号、図１１（ｆ）は（ｃ）に示すマージンを持った参照用傾き検出信号と（ｅ）に示す比較用傾き検出信号を用いて、参照用検出信号５６２の傾きが小であるタイミングにおいて比較用検出信号５５２の傾きが大となるタイミングを示す図である。

図１１（ｃ）において、斜線部分は、図１１（ｂ）の参照用傾き検出信号の変化点に対する時間軸方向のマージン期間を示している。図１１（ａ），（ｄ）において、横軸はサンプリング方向、縦軸は傾きを示し、図１１（ｂ），（ｃ），（ｅ），（ｆ）において、横軸はサンプリング方向、縦軸は傾き量をＬ１１Ａで２値化したレベルを示している。ここで、Ｌ１１Ａは第九の閾値で設定される傾き量である。

Ｔ１１０は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する比較開始位置、Ｔ１１１は、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する比較終了位置であり、上述のＴ７０及びＴ７１と同様の方法にて設定する。

Ｔ１１０、Ｔ１１１、およびＬ１１Ａとなる第九の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）参照用検出信号５６２の傾きをサンプリング毎に検出し、図１１（ａ）に示す信号を作成する。

（ステップ２）図１１（ｂ）に示すように、参照用検出信号５６２の傾きが±Ｌ１１Ａの範囲内であればＬｏを、±Ｌ１１Ａの範囲を超える場合はＨｉを示す参照用傾き検出信号を作成する。

（ステップ３）図１１（ｂ）の参照用傾き検出信号の変化点に対して、図１１（ｃ）に示すように、マージン（斜線部分）を持った信号を作成する。

（ステップ４）比較用検出信号５５２の傾きをサンプリング毎に検出し、図１１（ｄ）に示す信号を作成する。

（ステップ５）図１１（ｅ）に示すように、比較用検出信号５５２の傾きが±Ｌ１１Ａの範囲内であればＬｏを、±Ｌ１１Ａの範囲を超える場合はＨｉを示す比較用傾き検出信号を作成する。

（ステップ６）Ｔ１１０からＴ１１１までの比較期間において、図１１（ｃ）のマージンを持った参照用傾き検出信号と図１１（ｅ）の比較用傾き検出信号とを比較し、参照用傾き検出信号がＬｏとなる期間と比較用傾き検出信号がＬｏとなる期間が同じである場合には、一致していると判断し、図１１（ｆ）の丸印のように、図１１（ｃ）のマージンを持った参照用傾き検出信号がＬｏの期間において、図１１（ｅ）の比較用傾き検出信号がＨｉとなる期間が出現した場合、すなわち、参照用検出信号５６２の変化量が小であるタイミングにおいて比較用検出信号５５２の変化量が大となるタイミングが存在した場合は不一致であると判断する。

以上、ステップ１からステップ６の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、ステップ３において、斜線部分に示されるマージン量は、レジスタであらかじめ任意の量に設定しておく。

また、ステップ１とステップ３で求めた信号（図１１（ａ），（ｃ））に対してサンプリング方向に高域周波数をカットするローパスフィルタリング処理を施してもよい。この場合、スパイク状のノイズによる、傾きの極性変化数の誤検出を防ぐことが可能である。

また、第九の閾値は、例えば本発明の実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第九の閾値はレジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

7）第７の比較方法
以下に、参照用検出信号５６２及び比較用検出信号５５２の第７の比較方法を、図１２を用いて説明する。

図１２（ａ）は周波数軸変換後参照用検出信号５６２、図１２（ｂ）は周波数軸変換後比較用検出信号５５２を示す図である。図において、横軸は周波数、縦軸は信号電力量を示す。

Ｆ１２Ａ、Ｆ１２Ｂ、Ｆ１２Ｃ、Ｆ１２Ｄ、Ｆ１２Ｅは比較対象周波数を示し、Ｌ１２Ａは、第十の閾値で設定される信号電力量の閾値を示す。

参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を開始する位置をＴ１２０とし、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を終了する位置をＴ１２１とし、上述のＴ７０及びＴ７１と同様の方法にて設定する。なお、図１２に示す図は周波数軸の信号であるので、時間のパラメータであるＴ１２０とＴ１２１は図示していない。

Ｔ１２０、Ｔ１２１、およびＬ１２Ａとなる第十の閾値は、図示しないレジスタによりあらかじめ設定しておく。

（ステップ１）Ｔ１２０からＴ１２１までの比較期間において、参照用検出信号５６２をフーリエ変換し、図１２（ａ）に示す周波数軸変換後参照用検出信号５６２を算出する。

（ステップ２）Ｔ１２０からＴ１２１までの比較期間において、比較用検出信号５５２をフーリエ変換し、図１２（ｂ）に示す周波数軸変換後比較用検出信号５５２を算出する。

（ステップ３）周波数軸変換後参照用検出信号５６２において、Ｌ１２Ａのレベルを超える比較対象周波数を検出する。ここでは、Ｆ１２Ａが検出される。

（ステップ４）周波数軸変換後比較用検出信号５５２において、Ｌ１２Ａのレベルを超える比較対象周波数を検出する。ここでは、Ｆ１２Ａ，F１２Ｃが検出される。

（ステップ５）ステップ３とステップ４で検出した比較対象周波数を比較し、周波数成分に違いがない場合は一致していると判断し、違いがある場合は不一致であると判断する。例えば、図１２では、Ｆ１２Ｃが検出されているのは周波数軸変換後比較用検出信号５５２のみであるため、不一致と判断する。

以上、ステップ１からステップ５の方法を用いて、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の形状を比較することにより、測定中に異常が発生したかどうかを検出することが可能である。

なお、第十の閾値は、例えば本実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１の工場出荷時の調整工程において、最も効率よく測定異常を検出できるレベルを探しておき、その値を設定値とすればよい。

また、第十の閾値はレジスタにより工場出荷後に外部から任意の値に設定することも可能である。

以上、波形比較手段５７０による比較方法は、上述した第１の比較方法から第７の比較方法のうち、任意の方法を使用すればよい。また、上述した第１の比較方法から第７の比較方法の中で任意の方法を組み合わせて使用することも可能である。

また、波形形状比較の判断基準となる第二の閾値から第十の閾値は血糖値推定の度に学習する手段を、本実施の形態１における非侵襲血糖測定装置１の内部に設け、適応的に変化させることも可能である。

なお、本実施の形態１では、期間Ａでは波形比較手段５７０による波形形状の比較を行わず、期間Ｂになると期間Ａで求めた参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２の比較を行っているが、この比較タイミングは必ずしもこれに限られない。例えば、レジスタで参照用推定回数設定値をあらかじめ３回と設定しておき、測定毎に３回前に測定した平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２に反映させ、比較用検出信号５５２との比較を行ってもよい。

また、本実施の形態１では、モード切替信号１０２を１ビットの信号として説明したが、これは多ビットの信号で構成しても良い。多ビットの信号で構成すると、モード切替信号１０２で切り替え可能な期間は期間Ａと期間Ｂの２つの期間に限らず、例えば期間Ａの後、期間Ｃに移り、その後期間Ｂに移ることも可能である。

この場合、例えば参照用検出信号５６２を作成する期間Ａと、比較用検出信号５５２を作成する期間Ｂと、参照用検出信号５６２と比較用検出信号５５２のどちらも作成しない期間Ｃを切り替えることができ、また、この期間の移る順番も任意に設定が可能である。

また、期間Ａを、例えばキャリブレーションモードと設定し、参照用検出信号５６２の作成に加えて、特徴量推定信号５０１と非侵襲血糖測定装置１の外部から入力する目標値を用いて、特徴量推定信号５０１を校正するための校正条件算出を行うことも可能である。

また、期間Ｂを、例えば通常測定モードと設定し、比較用検出信号５５２の作成に加えて、期間Ａで求めた校正条件を利用して特徴量推定信号５０１の校正を行うことも可能である。

このように、本実施の形態１の非侵襲血糖測定装置によれば、1回の血糖値の推定に対して、光源２０から少なくとも1回以上繰り返されるパルス光２０１の照射を制御する制御手段１０と、生体３０表面に照射されたパルス光２０１により、生体３０内のグルコースが光のエネルギーを吸収して発生する光音響波信号３０１を検出し、所定の周波数でサンプリングした検出信号４０１を出力する光音響検出手段４０と、パルス光２０１の照射回数分の前記検出信号４０１を平均化し、平均化検出信号５１１を用いて前記血糖値を推定する特徴量推定手段５０と、前記推定された血糖値を表示する特徴量表示手段６０とを備え、前記特徴量推定手段６０は、期間Ａでは、少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号５１１のいずれか１つの信号、あるいは前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号５１１を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号５１１をさらに平均化した信号を、参照用検出信号５６２とし、期間Ｂでは、少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号５１１よりなる比較用検出信号５５２を、前記参照用検出信号５６２と比較し、該両検出信号が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断するようにしたので、血糖値の測定環境の変化を検知することが可能であり、特徴量表示手段６０に表示された誤った血糖値に対して、患者がインスリンの過剰投与するなどの事故を未然に防ぐことが可能となる。
（実施の形態２）

以下に、本発明の実施の形態２による非侵襲血糖測定装置について説明する。

本実施の形態２の非侵襲血糖測定装置は、図２の特微量推定手段５０に代えて、特徴量推定手段５１を備えたものであり、制御手段１０から入力されるモード切替信号１０２は使用しない。

図１３は、本実施の形態２の非侵襲血糖測定装置における、特徴量推定手段５１の構成を示すブロック図である。図において、図３と同一構成要素については同一符号を付している。

図１３に示す特微量推定手段５１は、図３の特微量推定手段５０における、メモリ選択手段５４０および参照用検出信号５６０に代えて、メモリ選択手段５４３および参照用検出信号メモリ５６３を備えたものである。

メモリ選択手段５４３は、検出信号平均化終了パルス５１２を用いて、平均化検出信号５１１の出力先を選択する。平均化検出信号５１１の出力先として、比較用検出信号メモリ５５０を選択した場合は選択後平均化検出信号５４１を、参照用検出信号メモリ５６３を選択した場合は選択後平均化検出信号５４２を出力する。

ここで、メモリ選択手段５４３における平均化検出信号５１１の出力先決定方法について説明する。

メモリ選択手段５４３は、測定周期信号１０１のパルス間隔が後述する測定基本サイクルに比べて長く、且つ血糖値測定間隔よりも短い時間、例えば、３０秒が経過すると０にリセットされるカウンタを内部に備え、前記カウンタは、測定周期信号１０１のパルスが入力される度にカウントアップを行う。前記カウンタによるカウント結果が１、つまり、最初の測定タイミングＴ１３０の場合は平均化検出信号５１１の出力先を参照用検出信号メモリ５６３に設定する。また、カウント結果が２から５、つまり、Ｔ１３１からＴ１３４のタイミングの場合は平均化検出信号５１１の出力先を比較用検出信号メモリ５５０に設定する。

参照用検出信号メモリ５６３は、選択後平均化検出信号５４２を用いたメモリへのデータ格納が終了すると、参照用検出信号保存完了信号５６１を波形比較手段５７０に出力する。また、参照用検出信号メモリ５６３は、参照用メモリ読み出し信号５７２を受け取ると、メモリに格納しているデータを参照用検出信号５６２として波形比較手段５７０に対して出力する。

以下、本実施の形態２の非侵襲血糖測定装置１が血糖値の連続測定を行う場合の動作を図１３および図１４を用いて説明する。

図１４は、本実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１の動作を時間軸でプロットしたタイミングチャートである。図１４において、（ａ）は特徴量推定信号５０１、（ｃ）は測定周期信号１０１を示す。

本実施の形態２では、繰り返し測定において、血糖値を推定するまでの区間を測定基本サイクル（１０秒）として繰り返し連続して血糖値の測定を行う。血糖値の測定は、１２０分間行う。

時間０分において、図１４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行う（Ｔ１３０）。ここで、図１４（ｃ）の信号１パルスに対して１回の血糖値の推定を行う。このとき、平均化検出信号５１１は参照用検出信号メモリ５６３に格納され、参照用検出信号５６２が作成される。

時間０分１０秒において、図１４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行う（Ｔ１３１）。このとき、平均化検出信号５１１は比較用検出信号メモリ５５０に格納され、比較用検出信号５５２が作成される。そして、波形比較手段５７０により、比較用検出手段５５２と参照用検出信号５６２の形状を比較し、該比較結果を示す波形比較信号５０２を制御手段１０に出力する。

時間０分２０秒から時間０分４０秒までの間、１０秒おきに図１４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生し、血糖値の推定を行う。この間に得られる平均化検出信号５１１から比較用検出信号５５２を作成し、該比較用検出信号５５２を測定毎に参照用検出信号５６２と比較し、該比較結果を示す波形比較信号５０２を制御手段１０に出力する（Ｔ１３２−Ｔ１３４）。

時間０分４０秒において、合計４回の波形比較信号５０２が制御手段１０に入力されているが、制御手段１０では４回の波形比較信号５０２のうち、一致と判断された回数をカウントし、カウント結果が第一の閾値以上である場合、次の非侵襲血糖測定装置１の基本測定周期である時間５分のときに図１４（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスを発生し、血糖値推定を行う（Ｔ１３５）。このとき、Ｔ１３０からＴ１３４のような１０秒おきの連続血糖値推定は行わない。そして、測定された平均化検出信号５１１を比較用検出信号５５２として時間０分の測定時に得られている参照用検出信号５６２と比較し、一致もしくは不一致の判断を行う。以降の測定では、５分間隔で定期的に血糖値の推定を行う。

時間０分４０秒において、４回の波形比較信号５０２のうち、一致と判断された回数のカウント結果が第一の閾値未満である場合は、時間０分５０秒から時間１分３０秒までの間、Ｔ１３０からＴ１３４のような１０秒おきの連続血糖値推定を行う。

時間１分３０において、４回の波形比較信号５０２のうち、一致と判断された回数のカウント結果が第一の閾値以上である場合は、次の測定を時間５分に行い、以降５分おきに血糖値の推定を行う。

時間１分３０において、４回の波形比較信号５０２のうち、一致と判断された回数のカウント結果が再び第一の閾値未満となった場合は、メモリ選択手段５４３の内部に備えたカウンタをリセットするために必要な時間（３０秒）待機した後に再度Ｔ１３０からＴ１３４のような１０秒おきの連続血糖値推定を行う。

ここで、制御手段１０における、再連続測定の判断に関して、レジスタで任意の回数を設定しておき、所定の回数分、連続測定が繰り返された場合は、非侵襲血糖測定装置１の動作を停止し、特徴量表示手段６０を用いて測定エラーである旨をユーザーに通知する等の処理を行う。

以上、本実施の形態２における非侵襲血糖測定装置１の動作について説明したが、ここでＴ１３０からＴ１３４までの連続血糖値推定において、参照用検出信号５６２を作成するタイミングはＴ１３０に限ったものではない。例えば、図示しないレジスタを用いて参照用検出信号５６２を作成するタイミングをＴ１３２と設定しておき、Ｔ１３２のタイミングで参照用検出信号５６２を作成し、その他のタイミング（Ｔ１３０、Ｔ１３１、Ｔ１３３、Ｔ１３４）で比較用検出信号５５２を作成してもよい。

また、Ｔ１３０からＴ１３４までの連続血糖値推定を行った後、一致と判断された回数のカウント結果が第一の閾値未満である場合は、その後すぐに連続血糖値推定を行わず、レジスタで設定する任意の時間待機を行った後に、再度連続血糖値推定を行ってもよい。

また、本実施の形態２では、連続血糖値推定を開始するタイミングを時間０分としたが、この開始タイミングはこれに限ったものではなく、任意のタイミングに設定可能である。

また、本実施の形態２では、Ｔ１３０からＴ１３４までの連続血糖値推定を行った後、一致と判断された回数のカウント結果が第一の閾値未満である場合は再測定を行っているが、この時、再測定の判断を下さずに、Ｔ１３０からＴ１３４のうち、一致と判断されたタイミングにおける平均化検出信号５１１から１つの参照用検出信号５６２を作成し、以降の血糖値推定時における波形形状比較対象とすることも可能である。

また、本実施の形態２では、Ｔ１３０のタイミングで得られた平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２とした場合について説明したが、Ｔ１３０からＴ１３４までの連続血糖値推定において得られた複数の平均化検出信号５１１の形状を比較して一致する信号の数が第一の閾値以上である場合には、形状が一致する複数の平均化検出信号のうちの１つの平均化検出信号、もしくは、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号をさらに平均化した信号を、参照用検出信号５６２としても良い。

なお、本実施の形態２では、連続血糖値推定において測定間隔を１０秒間、測定回数を５回として説明したが、この測定間隔及び測定回数はこれに限ったものではなく、任意の間隔と回数に設定可能である。

このように、本実施の形態２の非侵襲血糖測定装置によれば、所定の時間間隔で少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う期間の前記所定の時間間隔内の一部の期間（Ｔ１３０〜Ｔ１３４）において、１０秒毎の連続血糖値推定を行うことにより複数の平均化検出信号５１１を作成し、該複数の平均化検出信号５１１のうち、波形形状が一致する信号の数が第一の閾値以上である場合、Ｔ１３０における平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２とし、T１３５以降、所定の時間間隔で血糖値の推定を行うことにより得られる平均化検出信号５１１よりなる比較用検出信号５５２を、前記参照用検出信号５６２と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断するようにしたので、測定異常を効率よく検出することができ、測定精度を向上させることができる。

（実施の形態３）
以下に、本発明の実施の形態３による非侵襲血糖測定装置について説明する。

本実施の形態３の非侵襲血糖測定装置は、図２の特微量推定手段５０に代えて、特微量推定手段５２を備えたものであり、制御手段１０から入力されるモード切替信号１０２は使用しない。

図１５は、本実施の形態３の非侵襲血糖測定装置における、特徴量推定手段５２の構成を示すブロック図である。図において、図１３と同一構成要素については同一符号を付している。

図１５に示す特微量推定手段５２は、図１３の特微量推定手段５１における、推定手段５２１およびメモリ選択手段５４３に代えて、推定手段５２１およびメモリ選択手段５４４を備えたものである。

推定手段５２１は、平均化検出信号５１１及び波形比較信号５０２を用いて血糖値を推定し、推定結果である特微量推定信号５０１を特微量表示手段６０に出力する。

メモリ選択手段５４４は、測定周期信号１０１のパルス毎にリセットするカウンタを内部に備え、検出信号平均化終了パルス５１２が入力される度にカウントアップを行い、該カウント値に基づいて、平均化検出信号５１１の出力先を選択する。平均化検出信号５１１の出力先として、比較用検出信号メモリ５５０を選択した場合は選択後平均化検出信号５４１を、参照用検出信号メモリ５６３を選択した場合は選択後平均化検出信号５４２を出力する。

以下、本実施の形態３の非侵襲血糖測定装置１が血糖値の連続測定を行う場合の動作を図１５および図１６を用いて説明する。

図１６は、本実施の形態３における非侵襲血糖測定装置１の動作を時間軸でプロットしたタイミングチャートである。図１６において、（ａ）は特徴量推定信号５０１、（ｃ）は測定周期信号１０１、（ｄ）は照射期間信号１０３、（ｉ）は平均化手段５１０内の平均化単位信号、（ｅ）は照射制御信号１０４を示す。なお、測定周期の開始時に、図１６（ｄ）、（ｅ）の各信号は、Ｌｏレベルにクリアされ、図１６（ｉ）の信号は１にリセットされる。また、図１６（ｉ）の平均化単位信号は、平均化手段５１０内の図示しないカウンタによるカウント結果により制御される信号である。

繰り返し測定において、１回の測定間隔を測定ユニット（０．１秒）として測定周期（５分）ごとに血糖値の測定を１２０分間行う。

本実施の形態３における非侵襲血糖測定装置１では、比較用検出信号５５２と参照用検出信号５６２の比較が１回の測定周期内で完結する。

本実施の形態３における非侵襲血糖測定装置１では、図示しないレジスタにおいて、あらかじめ測定周期信号１０１を制御するための一致比較閾値を２回と設定しておく。

例えば時間０分において、以下の動作を行う。

図１６（ｃ）に示す測定周期信号１０１のパルスが発生すると（Ｔ１５０）、図１６（ｄ）に示す照射期間信号１０３がＨｉとなる（Ｔ１５１）。このとき、図１６（ｉ）に示す平均化単位信号は１となる。

照射期間信号１０３がＨｉの間（Ｔ１５１〜Ｔ１５５）、図１６（ｅ）に示す照射制御信号１０４のパルスが測定ユニット毎に発生する。照射制御信号１０４のパルスは合計６０回発生する。

１５回目の照射制御信号１０４のパルスが発生した後、図１６（ｉ）に示す平均化単位信号が２となる（Ｔ１５２）。ここで、Ｔ１５１からＴ１５２の期間をＴＡとする。

そして、平均化手段５１０により、ＴＡの期間における１５回分の検出信号４０１の平均化を行い、平均化検出信号５１１を推定手段５２１およびメモリ選択手段５４４に出力すると共に、検出信号平均化終了パルス５１２をメモリ選択手段５４４に出力する。

１度目の検出信号平均化終了パルス５１２がメモリ選択手段５４４に入力されると、平均化検出信号５１１は、参照用検出信号５６２として参照用検出信号メモリ５６３に格納される。

ＴＡの期間の後、１６回目から３０回目の照射制御信号１０４のパルスが発生する（Ｔ１５２〜Ｔ１５３）。３０回目の照射制御信号１０４のパルスが発生した後、図１６（ｉ）に示す平均化単位信号が３となる（Ｔ１５３）。ここで、Ｔ１５２からＴ１５３の期間をＴＢとする。

そして、平均化手段５１０により、ＴＢの期間における１５回分の検出信号４０１の平均化を行い、平均化検出信号５１１を推定手段５２１およびメモリ選択手段５４４に出力すると共に、検出信号平均化終了パルス５１２をメモリ選択手段５４４に出力する。

２度目の検出信号平均化終了パルス５１２がメモリ選択手段５４４に入力されると、平均化検出信号５１１は、比較用検出信号５５２として比較用検出信号メモリ５５０に格納される。そして、波形比較手段５７０により、ＴＡの期間で得られた参照用検出信号５６２とＴＢの期間で得られた比較用検出信号５５２の比較を行う。

ＴＢの期間の後、３１回目から４５回目の照射制御信号１０４のパルスが発生する（Ｔ１５３〜Ｔ１５４）。４５回目の照射制御信号１０４のパルスが発生した後、図１６（ｉ）に示す平均化単位信号が４となる（Ｔ１５４）。ここで、Ｔ１５３からＴ１５４の期間をＴＣとする。

そして、平均化手段５１０により、ＴＣの期間における１５回分の検出信号４０１の平均化を行い、平均化検出信号５１１を出力すると共に、検出信号平均化終了パルス５１２を出力する。

３度目の検出信号平均化終了パルス５１２がメモリ選択手段５４４に入力されると、平均化検出信号５１１は、比較用検出信号５５２として比較用検出信号メモリ５５０に格納される。そして、波形比較手段５７０により、ＴＡの期間で得られた参照用検出信号５６２とＴＣの期間で得られた比較用検出信号５５２の比較を行う。

ＴＣの期間の後、４６回目から６０回目の照射制御信号１０４のパルスが発生する（Ｔ１５４〜Ｔ１５５）。６０回目の照射制御信号１０４のパルスが発生した後、図１６（ｄ）に示す照射期間信号１０３がＬｏとなる（Ｔ１５５）。ここで、Ｔ１５４からＴ１５５の期間をＴＤとする。

平均化手段５１０により、ＴＤの期間における１５回分の検出信号４０１の平均化を行い、平均化検出信号５１１を出力する共に、検出信号平均化終了パルス５１２を出力する。

４度目の検出信号平均化終了パルス５１２がメモリ選択手段５４４に入力されると、平均化検出信号５１１は、比較用検出信号５５２として比較用検出信号メモリ５５０に格納される。そして、波形比較手段５７０により、ＴＡの期間で得られた参照用検出信号５６２とＴＤの期間で得られた比較用検出信号５５２の比較を行う。

以上のように、１測定周期において、合計６０回のパルス光２０１の照射により検出される６０個の検出信号４０１を４分割し、ＴＡの期間で得られた参照用検出信号５６２と、ＴＢ〜ＴＤの期間で得られた比較用検出信号５５２の波形を比較することで、合計３個の波形比較信号５０２が得られる。

そして、推定手段５２１では、波形比較手段５７０が一致していると判断した平均化検出信号５１１のみを用いて血糖値の推定を行い、特徴量推定信号５０１を制御手段１０に出力する。

制御手段１０では、３個の波形比較信号５０２のうち、一致と判断された回数をカウントし、カウント結果によって次の動作を行う。

カウント結果が３もしくは２の場合、一致比較閾値（２回）以上であるので次の非侵襲血糖測定装置１の基本測定周期である時間５分に時間０分と同様の方法で血糖値推定を行う（Ｔ１５６）。

一方、カウント結果が１もしくは０の場合、一致比較閾値（２回）未満であるので次の非侵襲血糖測定装置１の基本測定周期を待たず、すぐに測定周期信号１０１のパルスを発生して再測定を行う。

以上の動作を測定周期毎に行う。

また、制御手段１０における、再連続測定の判断に関して、レジスタで任意の回数を設定しておき、所定の回数分、連続測定が繰り返された場合は、非侵襲血糖測定装置１の動作を停止し、特徴量表示手段６０を用いてユーザーに通知する等の処理を行うことも可能である。

ここで、平均化手段５１０においてＴＡの期間の平均化処理はＴＡ終了後、ＴＢ開始までの間に行っても良く、また、ＴＡ終了後にＴＢの測定と平均化処理をパイプライン化しても良い。これはＴＢ、ＴＣ、ＴＤの期間に対しても同様である。

また、本実施の形態３における非侵襲血糖測定装置１では、ＴＡの期間に得られた平均化検出信号５１１を参照用検出信号５６２とし、ＴＢ、ＴＣ、ＴＤの期間に得られた平均化検出信号５１１を比較用検出信号５５２としたが、参照用検出信号５６２をＴＡ以外の任意の期間（ＴＢもしくはＴＣもしくはＴＤ）に得られた平均化検出信号５１１から作成することも可能である。

なお、本実施の形態３では、測定周期に対する照射期間信号１０３がＨｉになる期間数を４回として説明したが、この期間数はこれに限ったものではなく任意の数に設定可能である。例えば、１回の血糖値推定周期における照射制御信号１０４のパルス発生総数をｍ回として、ｎ個の平均化検出信号５１１を作成するための検出信号４０１の合計がｍ回になるように任意の回数を設定すればよい。

このよう、本実施の形態３の非侵襲血糖測定装置１によれば、一回の血糖値の推定において、少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射期間をｎ分割（ｎは２以上の自然数）し、前記ｎ分割された照射期間の各々において平均化検出信号を求め、前記ｎ個の平均化検出信号うちの１つを参照用検出信号５６２とし、該参照用検出信号５６２以外の（1−ｎ）個の各平均化検出信号５１１よりなる各比較用検出信号５５２を、前記参照用検出信号５６２と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断するようにしたので、パルス光の照射を複数回行っている間に外部からの衝撃などで非侵襲血糖測定装置１の位置がずれた場合において、平均化検出信号５１１の信号品質低下を直ちに検出することが出来るため、測定精度の向上を実現することが可能となる。

なお、上記実施の形態１から３における非侵襲血糖測定装置１で測定する対象は、血管３１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、例えば生体３０の表面から血管３１までの間の組織液に含まれるグルコース量や血管３１中のヘモグロビン量などに対しても適用可能である。

本発明にかかる非侵襲血糖測定装置は、光音響信号に含まれる特性を比較することにより測定異常時の検出を行うことができるため、血糖値の測定精度を向上することができる。

本発明の非侵襲血糖測定装置１の使用例を示す図である。 本発明の実施の形態１による非侵襲血糖測定装置１の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態１の非侵襲血糖測定装置における、特徴量推定手段５０の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態１の非侵襲血糖測定装置１の動作を示すタイミングチャート図である。 上記実施の形態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図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第１の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第２の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第３の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第４の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第５の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第６の比較方法を説明するための図である。 上記実施の形態１における、波形比較手段５７０の第７の比較方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態２の非侵襲血糖測定装置における、特徴量推定手段５１の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態２の非侵襲血糖測定装置１の動作を示すタイミングチャート図である。 本発明の実施の形態３の非侵襲血糖測定装置における、特徴量推定手段５２の構成を示すブロック図である。 上記実施の形態３の非侵襲血糖測定装置１の動作を示すタイミングチャート 従来の非侵襲血糖測定装置における光音響波信号の波形を示す図であり、（ａ）は測定正常時の光音響波信号を示し、（ｂ）は測定異常時の光音響波信号を示している。

符号の説明

１ 非侵襲血糖測定装置
１０ 制御手段
２０ 光源
３０ 生体
３１ 血管
４０ 光音響検出手段
５０，５１、５２ 特徴量推定手段
６０ 特徴量表示手段
１０１ 測定周期信号
１０２ モード切替信号
１０３ 照射期間信号
１０４ 照射制御信号
１０５ 特徴量表示制御信号
２０１ パルス光
３０１ 光音響波信号
４０１ 検出信号
５０１ 特徴量推定信号
５０２ 波形比較信号
５１０ 平均化手段
５１１ 平均化検出信号
５１２ 検出信号平均化終了パルス
５２０、５２１ 推定手段
５４０、５４３、５４４ メモリ選択手段
５４１、５４２ 選択後平均化検出信号
５５０ 比較用検出信号メモリ
５５１ 比較用検出信号保存完了信号
５５２ 比較用検出信号
５６０、５６３ 参照用検出信号メモリ
５６１ 参照用検出信号保存完了信号
５６２ 参照用検出信号
５７０ 波形比較手段

Claims (27)

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生体表面で検出することによって血糖値を推定する非侵襲血糖測定装置において、
   １回の血糖値の推定に対して、少なくとも１回以上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、
   前記光音響波信号を、所定の周波数でサンプリングした検出信号を出力する光音響検出手段と、
   前記少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射回数分の前記検出信号を平均化し、該平均化検出信号を用いて前記血糖値を推定する特徴量推定手段と、
   前記推定された血糖値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、少なくとも２回以上の血糖値の推定を行うことにより得られる複数の前記平均化検出信号のうち、少なくとも１つ以上の信号から比較基準となる参照用検出信号を作成し、該参照用検出信号の作成に用いられた信号以外の複数の平均化検出信号の各々を比較用検出信号とし、該比較用検出信号と前記参照用検出信号の波形形状を比較することにより測定中に異常が発生したかどうかを判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
2. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記制御手段が、
   少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う第一の期間、および該第一の期間の終了後に少なくとも１回以上の血糖値の推定を行う第二の期間を設定し、前記第一の期間と前記第二の期間とを切り替える切替信号を前記特微量推定手段に出力し、
   前記特微量推定手段が、
   前記切替信号が第一の期間を示している場合、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定回数分得られる平均化検出信号のうちのいずれか１つの信号、あるいは、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号をさらに平均化した信号を、参照用検出信号とし、
   前記切替信号が第二の期間を示している場合、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
3. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記制御手段が、
   少なくとも１回以上の血糖値の推定を所定の時間間隔で行う第三の期間、および該第三の期間の前記所定の間隔内の一部の期間であって、少なくとも２回以上の血糖値の推定を連続して行う第四の期間を設定し、
   前記特微量推定手段が、
   前記第四の期間において、前記少なくとも２回以上の血糖値の推定回数分得られる平均化検出信号の波形形状を互いに比較し、波形形状が一致する平均化検出信号の数が第一の閾値以上であるとき、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号のうちの１つの信号、もしくは、前記波形形状が一致する複数の平均化検出信号を、あるいはそのうちの任意の数の平均化検出信号をさらに平均化した信号を、参照用検出信号とし、
   前記第三の期間において、前記少なくとも１回以上の血糖値の推定毎に得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
4. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記特微量推定手段が、
   前記１回の血糖値の推定において、少なくとも１回以上繰り返されるパルス光の照射期間をｎ（ｎは２以上の自然数）分割し、
   前記ｎ分割された照射期間の各々において平均化検出信号を求め、
   前記ｎ個の平均化検出信号のうちの１つを参照用検出信号とし、該参照用検出信号以外の（１−ｎ）個の各平均化検出信号よりなる各比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
5. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記特微量推定手段が、
   少なくとも１回以上の血糖値の推定回数を示す参照用推定回数設定値を用いて、該参照用推定回数設定値が示す回数前の血糖値の推定における平均化検出信号を参照用検出信号とし、
   新たに血糖値の推定により得られる平均化検出信号よりなる比較用検出信号を、前記参照用検出信号と比較し、該両検出信号の波形形状が一致する場合は、測定が正常に行われていると判断し、一致しない場合は、測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
6. 請求項２乃至請求項５のいずれか１項に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記特徴量推定手段が、
   前記比較用検出信号と前記参照用検出信号の波形形状を比較する際に、少なくとも１以上の自然数を示す測定異常判断設定値を用いて、連続して不一致となる回数が前記測定異常判断設定値の示す回数に達するまでは測定が正常に行われていると判断し、前記測定異常判断設定値の示す回数に達したときは測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
7. 請求項２に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記第一の期間はキャリブレーションモードであり、前記非侵襲血糖測定装置で推定した校正前の血糖値を侵襲型血糖測定装置で測定した血糖値により校正するための校正式を算出する期間である、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
8. 請求項２に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記第二の期間は通常測定モードであり、前記非侵襲血糖測定装置で推定した校正前の血糖値に校正式を適用することにより血糖値の推定を行う期間である、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
9. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
   前記特徴量推定手段は、
   前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
   前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
   前記参照用検出信号の振幅絶対値が最大となる最大ピーク位置を検出し、
   前記最大ピーク位置からサンプリングタイミングの正負両方向に対して、前記最大ピーク位置に最も近い位置で前記参照用検出信号の傾きの極性が変化する位置をそれぞれ第一の比較開始位置及び第一の比較終了位置とし、
   前記第一の比較開始位置から前記第一の比較終了位置までの比較期間において、前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントし、該カウント結果が１である場合は測定が正常に行われていると判断し、該カウント結果が１でない場合は測定中に異常が発生したと判断する、
   ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
10. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号の振幅最大値と前記比較用検出信号の振幅最大値が等しくなるように規格化を行い、
    前記参照用検出信号の振幅値と前記比較用検出信号の振幅値における二乗誤差の総和量を算出し、
    前記二乗誤差の総和量が、第二の閾値以下の場合は測定が正常に行われていると判断し、第二の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
11. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の相関係数を算出し、
    前記相関係数が、第三の閾値より大きい場合は測定が正常に行われていると判断し、第三の閾値以下の場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
12. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号の振幅最大値と前記比較用検出信号の振幅最大値が等しくなるように規格化を行い、
    前記参照用検出信号及び前記比較用検出信号の振幅レベルが第四の閾値を越えるサンプリング数をそれぞれカウントし、それぞれのカウント結果の差が、第五の閾値以上第六の閾値以下である場合は測定が正常に行われていると判断し、第五の閾値未満あるいは第六の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
13. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントし、それぞれのカウント結果の差が、第七の閾値以上第八の閾値以下の場合は測定が正常に行われていると判断し、第七の閾値未満あるいは第八の閾値より大きい場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
14. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の傾きをそれぞれ算出し、
    前記比較用検出信号の傾きが第九の閾値以下となる位置と、前記参照用検出信号の傾きが第九の閾値以下となる位置とが、同じである場合は測定が正常に行われていると判断し、異なる場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
15. 請求項１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特徴量推定手段は、
    前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の比較において、
    前記照射制御信号による前記パルス光の照射タイミングを基準位置として前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の同期を取り、
    前記パルス光照射後、前記参照用検出信号と前記比較用検出信号の形状を比較する比較期間において、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号を周波数変換し、
    前記周波数変換された前記参照用検出信号及び前記変換比較用検出信号において、振幅が第十の閾値以上となる周波数成分に違いがない場合は測定が正常に行われていると判断し、周波数成分に違いがある場合は測定中に異常が発生したと判断する、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
16. 請求項５に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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参照用推定回数設定値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
17. 請求項６に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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測定異常判断設定値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
18. 請求項３に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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一の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
19. 請求項１０に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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二の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
20. 請求項１１に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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三の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
21. 請求項１２に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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、該各レジスタによって前記第四の閾値と前記第五の閾値と前記第六の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
22. 請求項１３に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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、該各レジスタによって前記第七の閾値と前記第八の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
23. 請求項１４に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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九の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
24. 請求項１５に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    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十の閾値を外部から変更可能である、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
25. 請求項９に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特微量推定手段は、
    前記比較期間における前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリング処理を行った後、前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントする、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
26. 請求項１３に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特微量推定手段は、
    前記比較期間における前記参照用検出信号と前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリングを行った後、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号の傾きの極性変化数をカウントする、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。
27. 請求項１４に記載の非侵襲血糖測定装置において、
    前記特微量推定手段は、
    前記比較期間における前記参照用検出信号と前記比較用検出信号に対して特定の周波数帯域のみを通過するフィルタリングを行った後、前記参照用検出信号および前記比較用検出信号の傾きの算出を行う、
    ことを特徴とする非侵襲血糖測定装置。

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