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JP7052191B2 - 検出装置および検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、生体情報を測定するための技術に関する。
生体に対する光照射により生体情報を非侵襲で測定する各種の測定技術が従来から提案されている。例えば特許文献１には、ＬＥＤから出射して指の内部で通過した光を受光した２つのフォトダイオードの各々で生じた信号から動脈中の酸素飽和量を測定する構成が開示されている。
特表２０００－５０７４６５号公報
ＬＥＤから出射される光が生体内において通過する組織は、光を出射する条件によって異なる。例えば、特許文献１の技術では、ＬＥＤと２つのフォトダイオードとを有するセンサーは指を挟んで固定されるので、指内部の各組織の厚みは指に加わる力に応じて変化する。したがって、各フォトダイオードに到達する光が指内部において通過する組織の種類が異なる可能性がある。各フォトダイオードに到達する光が生体内において通過する組織の種類が異なると、各フォトダイオードで生成される信号から算定される酸素飽和量には誤差が生じ得る。以上の事情を考慮して、本発明は、相異なる複数の経路が測定部位内において位置する組織の種類の違いを補償した検出信号を生成することを目的とする。ひいては、生体情報を高精度に測定することを目的とする。
以上の課題を解決するために、本発明の好適な態様に係る検出装置は、生体情報の特定に使用される第１検出信号および第２検出信号を生成する検出装置であって、時間軸上で繰り返される第１期間と第２期間との各々において測定部位に光を出射する発光部と、発光部から各第１期間に出射して測定部位内において第１経路を通過した光の受光レベルに応じた第１検出信号と、発光部から各第２期間に出射して測定部位内において第１経路とは相異なる第２経路を通過した光の受光レベルに応じた第２検出信号とを生成する信号生成部と、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値が相互に近づくように第１期間および第２期間の少なくとも一方の時間長を制御する制御部とを具備する。以上の構成では、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値が相互に近づくように、時間軸上で相互に繰り返される第１期間および第２期間の少なくとも一方の時間長が制御される。したがって、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値を相互に近づけない構成と比較して、第１経路と第２経路とが測定部位内において位置する組織の種類の違いを補償した第１検出信号と第２検出信号とを生成することができる。ひいては、生体情報を高精度に測定することが可能である。
本発明の好適な態様において、第１期間と第２期間とは所定の周期で交互に繰り返される。以上の構成では、第１期間と第２期間とは、所定の周期で繰り返される。したがって、各第１期間での受光レベルに応じた検出値（デジタルデータ）と各第２期間での受光レベルに応じた検出値とを生成する処理（Ａ/Ｄ変換）が容易である。また、第１期間と第２期間とは交互に繰り返されるので、各第１期間での受光レベルに応じた検出値と各第２期間での受光レベルに応じた検出値とのサンプリングが簡素化される。
本発明の好適な態様において、光は、コヒーレント光である。以上の構成では、コヒーレント光が測定部位に出射される。例えば第１期間と第２期間とで発光強度を制御することで、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値を相互に近づける構成では、発光強度を過度に高める必要性が生じ得る。しかし、コヒーレント光を過度に高い強度で出射する場合、利用者の身体に対する誤射等の安全性の問題が生じ得る。第１期間および第２期間の少なくとも一方の時間長を制御することで、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値を相互に近づける構成によれば、過度に強い発光強度で出射する必要がないから、コヒーレント光を利用する場合でも安全性の問題は低減される。すなわち、コヒーレント光を照射する場合に特に有効である。
本発明の好適な態様において、発光部は、第１経路を通過する光を第１期間に出射する第１発光素子と、第２経路を通過する光を第２期間に出射する第２発光素子とを含む。以上の構成では、第１発光素子が第１期間に光を出射し、第２発光素子が第２期間に光を出射する。したがって、例えば第１期間と第２期間とで同一の発光素子から光を出射する構成と比較して、第１期間と第２期間とで異なる波長帯域の光を出射する構成を容易に実現することが可能である。
本発明の好適な態様において、信号生成部は、第１経路を通過した光を受光する第１受光素子と、第２経路を通過した光を受光する第２受光素子とを含み、第１受光素子の受光レベルに応じた第１検出信号と第２受光素子の受光レベルに応じた第２検出信号とを生成する。以上の構成では、第１受光素子の受光レベルに応じた第１検出信号と第２受光素子の受光レベルに応じた第２検出信号とが生成される。したがって、受光素子を１個しか含まない構成と比較して、受光特性（特定帯域に対する受光感度）を第１受光素子と第２受光素子とで個別に波長範囲を最適化することが可能である。
本発明の好適な態様において、各第１期間に発光部が出射し第１経路を通過する光の発光強度は一定であり、各第２期間に発光部が出射し第２経路を通過する光の発光強度は一定である。以上の構成では、各第１期間に出射される光の発光強度は一定である、また、各第２期間に出射される光の発光強度は一定である。したがって、各第１期間と各第２期間とで発光強度を制御することで、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値を相互に近づける構成と比較して、強度制御が不要になる。
本発明の好適な態様に係る検出方法は、生体情報の特定に使用される第１検出信号および第２検出信号を生成する検出方法であって、コンピューターが、時間軸上で繰り返される第１期間と第２期間との各々において測定部位に光を出射し、各第１期間に出射して測定部位内において第１経路を通過した光の受光レベルに応じた第１検出信号と、各第２期間に出射して測定部位内において第１経路とは相異なる第２経路を通過した光の受光レベルに応じた第２検出信号とを生成し、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値が相互に近づくように第１期間および第２期間の少なくとも一方の時間長を制御する。以上の方法では、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値が相互に近づくように、時間軸上で相互に繰り返される第１期間および第２期間の少なくとも一方の時間長が制御される。したがって、第１検出信号と第２検出信号との各々に含まれる定常成分の成分値を相互に近づけない構成と比較して、第１経路と第２経路とが測定部位内において位置する組織の種類の違いを補償した第１検出信号と第２検出信号とを生成することができる。ひいては、生体情報を高精度に測定することが可能である。
本発明の第１実施形態に係る測定装置の側面図である。 測定装置の機能に着目した構成図である。 発光部による発光動作の説明図である。 第１経路と第２経路との説明図である。 第１検出信号と第２検出信号との説明図である。 制御装置の処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る測定装置の機能に着目した構成図である。 第１経路と第２経路との説明図である。 第３実施形態に係る測定装置の機能に着目した構成図である。 第１経路と第２経路との説明図である。 発光部による発光動作の説明図である。 変形例に係る発光部による発光動作の説明図である。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る測定装置１００の側面図である。第１実施形態の測定装置１００は、被験者の生体情報を非侵襲的に測定する生体計測機器であり、被験者の身体のうち測定対象となる部位（以下「測定部位」という）Ｍに装着される。第１実施形態の測定装置１００は、筐体部１２とベルト１４とを具備する腕時計型の携帯機器であり、測定部位Ｍの例示である手首にベルト１４を巻回することで被験者の手首に装着可能である。第１実施形態では酸素飽和度（ＳｐＯ2）を生体情報として例示する。酸素飽和度は、被験者の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（％）を意味し、被験者の呼吸機能を評価するための指標である。
図２は、測定装置１００の機能に着目した構成図である。図２に例示される通り、第１実施形態の測定装置１００は、制御装置２０と記憶装置２２と表示装置２４と駆動回路２６と発光部ＥとＡ／Ｄ変換器２８と受光部Ｒとを具備する。制御装置２０および記憶装置２２は筐体部１２の内部に設置される。
制御装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の演算処理装置であり、測定装置１００の全体を制御する。記憶装置２２は、例えば不揮発性の半導体メモリーで構成され、制御装置２０が実行するプログラムと制御装置２０が使用する各種のデータ（例えば酸素飽和度を特定するためのテーブル）とを記憶する。第１実施形態の制御装置２０は、記憶装置２２に記憶されたプログラムを実行することで、被験者の酸素飽和度を測定するための複数の機能（制御部３２，特定部３４，報知部３６）を実現する。なお、制御装置２０の機能を複数の集積回路に分散した構成、または、制御装置２０の一部もしくは全部の機能を専用の電子回路で実現した構成も採用され得る。また、図２では制御装置２０と記憶装置２２とを別体の要素として図示したが、記憶装置２２を内包する制御装置２０を例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等により実現することも可能である。表示装置２４（例えば液晶表示パネル）は、図１に例示される通り、筐体部１２の表面（例えば測定部位Ｍとは反対側の表面）に設置され、測定結果を含む各種の画像を制御装置２０による制御のもとで表示する。駆動回路２６は、発光部Ｅを駆動する。
図２の発光部Ｅと受光部Ｒとは、測定部位Ｍの状態に応じた受光信号ＰA（第１受光信号ＰA1および第２受光信号ＰA2）を生成するセンサーモジュールである。発光部Ｅと受光部Ｒとは、例えば筐体部１２のうち測定部位Ｍとの対向面（以下「検出面」という）１８に設置される。図１の検出面１８は、平面または曲面である。発光部Ｅと受光部Ｒとは検出面１８に設置され、測定部位Ｍからみて一方側に位置する。
図２の発光部Ｅは、測定部位Ｍに光を出射する。第１実施形態において発光部Ｅが出射する光Ｌは、干渉性が高いコヒーレントな光（すなわちレーザー光）である。第１実施形態の発光部Ｅは、第１期間Ｔ1に光Ｌ1を出射する第１発光素子Ｅ1と、第２期間Ｔ2に光Ｌ2を出射する第２発光素子Ｅ2とを具備する。例えば、検出面１８から測定部位Ｍに対して垂直方向に光Ｌを出射するＶＣＳＥＬ（Vertical Cavity Surface Emitting LASER）が第１発光素子Ｅ1および第２発光素子Ｅ2の各々として好適に利用される。第１実施形態では、光Ｌ1と光Ｌ2との波長λは異なる。例えば、光Ｌ1は、近赤外光（波長λ1＝８００ｎｍ～１３００ｎｍ）であり、光Ｌ2は、赤色光（波長λ2＝６００ｎｍ～８００ｎｍ）である。第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とは、図２の駆動回路２６から供給される駆動電流により駆動されて光Ｌを出射する。
図３は、発光部Ｅによる発光動作の説明図である。発光部Ｅは、時間軸上で繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において光Ｌを出射する。図３に例示される通り、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とは所定の周期Ｃで交互に繰り返される。周期Ｃは、脈拍と比較して十分に短い周期である。第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々は、周期Ｃのうちの一部の時間長である。図３に例示される通り、第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1と、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2とが時間軸上で交互に繰り返される。第１発光素子Ｅ1は、周期Ｃ1のうち第１期間Ｔ1内においては光Ｌ1を発光強度Ｈ1で出射し、周期Ｃ1のうち第１期間Ｔ1以外の期間と周期Ｃ2とにおいては消灯する。各第１期間Ｔ1において、発光強度Ｈ1は一定である。第２発光素子Ｅ2は、周期Ｃ2のうち第２期間Ｔ2に相当する時間長は光Ｌ2を発光強度Ｈ2で出射し、周期Ｃ2のうち第２期間Ｔ2以外の期間と周期Ｃ1とは消灯する。各第２期間Ｔ2において、発光強度Ｈ2は一定である。発光強度Ｈ1と発光強度Ｈ2との異同は不問である。駆動回路２６は、制御装置２０からの指示に応じて、第１発光素子Ｅ1に対して第１期間Ｔ1に駆動電流を供給し、第２発光素子Ｅ2に対して第２期間Ｔ2に駆動電流を供給する。したがって、第１発光素子Ｅ1は各第１期間Ｔ1において光Ｌ1を出射し、第２発光素子Ｅ2は各第２期間Ｔ2において光Ｌ2を出射する。
発光部Ｅ（第１発光素子Ｅ1および第２発光素子Ｅ2）から出射した光Ｌは、測定部位Ｍに入射するとともに測定部位Ｍの内部で反射および散乱を繰り返したうえで検出面１８側に出射して信号生成部６０（受光部Ｒ）に到達する。すなわち、発光部Ｅと受光部Ｒとで反射型の光学センサーとして機能する。
図２の受光部Ｒは、測定部位Ｍから到達する光の受光レベルに応じたアナログの第１受光信号ＰA1と第２受光信号ＰA2とを生成する。第１実施形態の受光部Ｒは、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とを含む。第１受光素子Ｒ1は、第１発光素子Ｅ1から各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1を受光して、当該受光レベルに応じた第１受光信号ＰA1を生成する。第２受光素子Ｒ2は、第２発光素子Ｅ2から各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2を受光して、当該受光レベルに応じた第２受光信号ＰA2を生成する。例えば、測定部位Ｍに対向する受光面で光Ｌを受光するフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）等の光電変換素子が第１受光素子Ｒ1および第２受光素子Ｒ2の各々として好適に利用される。
図４には、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが図示されている。第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2との各々は、例えば発光部Ｅから受光部Ｒに到達する光が測定部位Ｍの内部で伝搬する範囲をいう。第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2は、所定値を上回る強度の光が分布する範囲（いわゆるバナナシェイプ）を意味する。第１実施形態では、図４に例示される通り、第１発光素子Ｅ1から第１受光素子Ｒ1に到達する光Ｌ1が通過する第１経路Ｂ1と、第２発光素子Ｅ2から第２受光素子Ｒ2に到達する光Ｌ2が通過する第２経路Ｂ2を例示する。測定部位Ｍ内には、複数種の組織（例えば血管Ｊ）が存在する。
図４に例示される通り、第１実施形態では、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2と第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とが検出面１８に設置されて直線上に位置する。第１発光素子Ｅ1から第１受光素子Ｒ1までの距離（例えば中心間距離）と、第２発光素子Ｅ2から第２受光素子Ｒ2までの距離とは等距離である。以上の通り、第１発光素子Ｅ1および第１受光素子Ｒ1の対と第２発光素子Ｅ2および第２受光素子Ｒ2の対とが測定部位Ｍに対して検出面１８に設置される位置が異なるので、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とは相異なる。
図２のＡ／Ｄ変換器２８は、受光部Ｒで生成された受光信号ＰA（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換することで、酸素飽和度の特定に使用される第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2を生成する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２８は、第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1内において第１受光信号ＰA1を時間積分した検出値の時系列を図５の第１検出信号ＰD1として生成し、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2内において第２受光信号ＰA2を時間積分した検出値の時系列を図５の第２検出信号ＰD2として生成する。前述した通り、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とが所定の周期Ｃで繰り返されるので、各第１期間Ｔ1での受光レベルに応じた検出値と各第２期間Ｔ2での受光レベルに応じた検出値とを生成する処理（つまりＡ/Ｄ変換）が容易である。また、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とは交互に繰り返されるので、各第１期間Ｔ1での受光レベルに応じた検出値と各第２期間Ｔ2での受光レベルに応じた検出値とのサンプリングが簡素化される。
以上の説明から理解される通り、受光部ＲとＡ／Ｄ変換器２８とは、発光部Ｅから各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1と、発光部Ｅから各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2の受光レベルに応じた第２検出信号ＰD2とを生成する信号生成部６０として機能する。なお、信号生成部６０は、例えば受光信号ＰAを増幅する増幅回路を包含するが、図１では増幅回路の図示を省略した。
測定部位Ｍの血管Ｊは、心拍と同等の周期で反復的に拡張および収縮する。拡張時と収縮時とで血管Ｊ内の血液による血流量は相違するから、測定部位Ｍからの受光レベルに応じて受光部Ｒが生成する第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2は、図５に例示される通り、測定部位Ｍの動脈の血流量の変動に対応した周期的な変動成分を含む血流波信号である。第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2との各々は、変動成分と定常成分とを含む。変動成分は、被験者の脈動に連動して周期的に変動する脈波成分であり、例えば検出信号ＰD(ＰD1，ＰD2)の高域成分としてハイパスフィルターで抽出される。他方、定常成分は、変動成分と比較して充分に長い時間（例えば数分から数時間）をかけて変動する成分（理想的には定常的に維持される直流成分）であり、例えば検出信号ＰDの低域成分としてローパスフィルターで抽出される。
ところで、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2との各々に到達する光Ｌが生体内において通過する組織の種類が異なる場合、つまり図４の第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが測定部位Ｍ内において位置する組織の種類が異なる場合、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とから特定される酸素飽和度には誤差が生じ得るという問題がある。ここで、定常成分の成分値は、検出信号ＰDの経路Ｂ1，Ｂ2が測定部位Ｍ内において位置する組織の種類に応じて変動する。つまり、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが同程度である場合、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが通過する組織の種類は近似ないし一致する可能性が高い。そこで、第１実施形態では、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御することで、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが測定部位Ｍ内において位置する組織の種類の違いを補償した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを生成する。
図２の制御部３２は、分離部４１と調整部４３とを具備し、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する。分離部４１は、第１検出信号ＰD1から定常成分の成分値Ｑ1(DC)を算定し、第２検出信号ＰD2から定常成分の成分値Ｑ2(DC)を算定する。分離部４１は、例えば図５の第１検出信号ＰD1の振幅の最大値Ｋmax1と最小値Ｋmin1との平均値（(Ｋmax1＋Ｋmin1)/２）を成分値Ｑ1(DC)として算定し、図５の第２検出信号ＰD2の振幅の最大値Ｋmax2と最小値Ｋmin2との平均値（(Ｋmax2＋Ｋmin2)/２）を成分値Ｑ2(DC)として算定する。最大値Ｋmax1および最大値Ｋmax2は、複数周期にわたる最大値の平均であり、最小値Ｋmin1および最小値Ｋmin2は、複数周期にわたる最小値の平均である。なお、受光部Ｒの消灯時（すなわち太陽光や照明光等の環境光のみの受光時）の受光レベルを検出信号ＰDから減算したうえで定常成分を算定することも可能である。
図２の調整部４３は、分離部４１が算定した成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが近づくように、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する。具体的には、調整部４３は、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)との相違を表わす指標（例えば成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)との差の絶対値|Ｑ1(DC)－Ｑ2(DC)|）と所定の閾値との比較結果に応じて、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長の調整処理を実行する。調整部４３は、例えば指標が所定の閾値を上回る場合に、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが近づく（理想的には一致する）ように、各周期Ｃの時間長は一定のまま、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長（デューティ比）を調整する。所定の閾値は、実験的または統計的に選定される。
第１期間Ｔ1を長くした場合、成分値Ｑ1(DC)は大きくなり、同様に、第２期間Ｔ2の時間長を長くした場合、成分値Ｑ2(DC)は大きくなるという傾向がある。したがって、成分値Ｑ1(DC)が成分値Ｑ2(DC)を上回る場合、調整部４３は、第１期間Ｔ1の短縮および第２期間Ｔ2の伸長の少なくとも一方により成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを近づける。他方、成分値Ｑ1(DC)が成分値Ｑ2(DC)を下回る場合、調整部４３は、第１期間Ｔ1の伸長および第２期間Ｔ2の短縮の少なくとも一方により成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを近づける。具体的には、調整部４３は、発光部Ｅに駆動電流を供給する時間長を駆動回路２６に指示することで、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長を制御する。図２の駆動回路２６は、制御部３２（調整部４３）からの指示に応じた時間長の第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2において発光部Ｅに駆動電流を供給する。以上の説明から理解される通り、発光部Ｅと信号生成部６０と制御部３２とは、生体情報の特定に使用される第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2を生成する検出装置５０として機能する。すなわち、検出装置５０は、発光部Ｅと信号生成部６０と制御部３２とを含むセンサーモジュールの形態で提供されて測定装置１００に搭載され得る。
特定部３４は、信号生成部６０が生成した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とから被験者の酸素飽和度を特定する。特定部３４による酸素飽和度の特定には公知の技術が任意に採用され得る。例えば、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とから算定される変動比Φと酸素飽和度との対応を利用して酸素飽和度を特定することが可能である。
ここで、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを相互に近づけずに酸素飽和度を特定する構成の場合、変動比Φは、以下の数式(1)で表現される通り、成分比Ｘ1に対する成分比Ｘ2の比率である。成分比Ｘ1は、第１検出信号ＰD1に含まれる変動成分の変動幅Ｑ1(AC)と定常成分の成分値Ｑ1(DC)との強度比である。成分比Ｘ2は、第２検出信号ＰD2に含まれる変動成分の変動幅Ｑ2(AC)と定常成分の成分値Ｑ2(DC)との強度比である。変動成分の変動幅Ｑ(AC)は、図５に例示される通り、検出信号ＰDの振幅である。変動成分の変動幅Ｑ(AC)の算定には、公知の技術が任意に採用され得る。特定部３４は、例えば、図５の第１検出信号ＰD1の最大値Ｋmax1と最小値Ｋmin1との差（Ｋmax1－Ｋmin1）を第１検出信号ＰD1の変動幅Ｑ1(AC)として算定し、図５の第２検出信号ＰD2の最大値Ｋmax2と最小値Ｋmin2との差（Ｋmax2－Ｋmin2）を第２検出信号ＰD2の変動幅Ｑ2(AC)として算定する。数式(1)の変動比Φと酸素飽和度とは相互に相関する。
Figure 0007052191000001
ここで、前述した通り、第１実施形態では、制御部３２により第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長が制御されることで、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とは相互に近づく。つまり、成分値Ｑ2(DC)に対する成分値Ｑ1(DC)の比（Ｑ1(DC)/Ｑ2(DC)）は、１に近い値となる。したがって、比（Ｑ1(DC)/Ｑ2(DC)）を１と仮定すれば、数式(1)の分母における成分値Ｑ1(DC)と分子における成分値Ｑ2(DC)とが消去されるから、数式(1)は以下の数式(2)に簡略化される。
Figure 0007052191000002
特定部３４は、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2との解析により、第１検出信号ＰD1の変動幅Ｑ1(AC)と第２検出信号ＰD2の変動幅Ｑ2(AC)とを抽出して、数式(2)から変動比Φを算定する。そして、特定部３４は、変動比Φの各数値と酸素飽和度の各数値とを相互に対応させたテーブルを参照して、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とから算定した変動比Φに対応する酸素飽和度を測定結果として特定する。
以上の説明から理解される通り、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との時間長が制御されるので、数式(2)により変動比Φを算定することが可能である。したがって、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを相互に近づけずに酸素飽和度を特定する構成（つまり数式(1)により変動比Φを算定する構成）と比較して、変動比Φを算定する処理が簡略化される。ひいては、酸素飽和度を特定する処理が簡略化される。
報知部３６は、特定部３４が特定した酸素飽和度を表示装置２４に表示させる。なお、酸素飽和度が所定の範囲外の数値に変動した場合に、報知部３６が利用者に警告（呼吸機能の障害の可能性）を報知する構成も好適である。
図６は、制御装置２０の動作のフローチャートである。利用者からの測定装置１００に対する起動の指示を契機として、図６の処理が開始する。調整部４３は、所定の初期値に設定された時間長の第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2における駆動電流の供給を、駆動回路２６に指示する（Ｓ1）。駆動回路２６から供給される駆動電流により、第１発光素子Ｅ1は、各第１期間Ｔ1に測定部位Ｍに光Ｌ1を出射し、第２発光素子Ｅ2は、各第２期間Ｔ2に測定部位Ｍに光Ｌ2を出射する。信号生成部６０は、第１発光素子Ｅ1から各第１期間Ｔ1に出射して第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1と、第２発光素子Ｅ2から各第２期間Ｔ2に出射して第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2の受光レベルに応じた第２検出信号ＰD2とを生成する。分離部４１は、信号生成部６０により生成された第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを取得する（Ｓ2）。分離部４１は、取得した第１検出信号ＰD1の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の成分値Ｑ2(DC)とを算定する（Ｓ3）。
調整部４３は、算定した成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)との差の絶対値|Ｑ1(DC)－Ｑ2(DC)|が所定の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ4）。調整部４３は、絶対値|Ｑ1(DC)－Ｑ2(DC)|が所定の閾値を上回る場合（Ｓ4；ＮＯ）、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を調整する（Ｓ5）。具体的には、調整部４３は、第１期間Ｔ1または第２期間Ｔ2の時間長に所定値Δを加算または減算する。例えば、成分値Ｑ1(DC)が成分値Ｑ2(DC)を上回る場合、調整部４３は、第１期間Ｔ1から所定値Δを減算する、または、第２期間Ｔ2に所定値Δを加算する。他方で、成分値Ｑ1(DC)が成分値Ｑ2(DC)を下回る場合、調整部４３は、第１期間Ｔ1に所定値Δを加算する、または、第２期間Ｔ2から所定値Δを減算する。ステップＳ5の調整処理の後に、ステップＳ1からステップＳ4までの処理が再度繰り返される。以上の説明から理解される通り、ステップＳ1からステップＳ5の処理が反復されることにより、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づく。ステップＳ1からステップＳ5の処理の反復により、絶対値|Ｑ1(DC)－Ｑ2(DC)|が所定の閾値を下回った場合（Ｓ4；ＹＥＳ）、つまり成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づいた場合、特定部３４は、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の調整後に生成された第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2から酸素飽和度を特定する（Ｓ6）。報知部３６は、特定部３４が特定した酸素飽和度の表示を表示装置２４に指示する（Ｓ7）。

以上の説明から理解される通り、第１実施形態では、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長が制御される。したがって、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを相互に近づけない構成と比較して、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが測定部位Ｍ内において位置する組織の種類の違いを補償した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを生成することができる。ひいては、生体情報を高精度に測定することが可能である。
なお、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とを相互に近づける構成としては、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との時間長を調整する第１実施形態の構成以外に、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とに出射する光Ｌの発光強度を調整する構成も考えられる。発光強度を調整する構成では、発光強度を過度に高める必要性が生じ得る。しかし、コヒーレント光を過度に強い強度で出射する場合、利用者の身体に対する誤射等の安全性の問題が生じ得る。第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する第１実施形態の構成によれば、過度に高い発光強度で出射する必要がないから、コヒーレント光を利用する場合でも安全性の問題は低減される。すなわち、第１実施形態は、コヒーレント光を照射する場合に特に有効である。また、第１実施形態では、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とに出射される光Ｌの発光強度は一定なので、発光強度の制御が不要である。
＜第２実施形態＞
本発明の第２実施形態を説明する。なお、以下に例示する各構成において作用や機能が第１実施形態と同様である要素については、第１実施形態の説明で使用した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図７は、第２実施形態に係る測定装置１００の機能に着目した構成図であり、図８には、発光部Ｅと受光部Ｒの位置関係が図示されている。第１実施形態の受光部Ｒは、光Ｌ1を受光する第１受光素子Ｒ1と光Ｌ2を受光する第２受光素子Ｒ2とを含むのに対して、第２実施形態の受光部Ｒは、図７および図８に示すように、光Ｌ1および光Ｌ2を受光する１個の受光素子Ｒ0を含む。つまり、第１実施形態では光Ｌ1および光Ｌ2の受光に別個の受光素子Ｒ1，Ｒ2が使用されたのに対して、第２実施形態では光Ｌ1および光Ｌ2の受光に共通の受光素子Ｒ0が使用される。
発光部Ｅは、第１実施形態と同様に、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とを含み、図３に例示される通り、時間軸上で所定の周期Ｃで交互に繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において光Ｌを出射する。第１実施形態と同様に、第１発光素子Ｅ1は、周期Ｃ1のうち第１期間Ｔ1内に光Ｌ1を出射し、第２発光素子Ｅ2は、周期Ｃ2のうち第２期間Ｔ2内に光Ｌ2を出射する。発光部Ｅ（第１発光素子Ｅ1および第２発光素子Ｅ2）から出射した光Ｌは、第１実施形態と同様に、測定部位Ｍに入射するとともに測定部位Ｍの内部で反射および散乱を繰り返したうえで検出面１８側に出射して信号生成部６０（受光部Ｒ）に到達する。
第２実施形態の受光部Ｒは、上述した通り、１個の受光素子Ｒ0を含む。具体的には、図８に例示される通り、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とは、受光素子Ｒ0を挟んで反対側かつ等距離に位置する。すなわち、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2と受光素子Ｒ0とは検出面１８の面内方向の直線上に位置し、第１発光素子Ｅ1から受光素子Ｒ0までの距離（例えば中心間距離）は、第２発光素子Ｅ2から受光素子Ｒ0までの距離と等しい。
受光素子Ｒ0は、第１発光素子Ｅ1から各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1と、第２発光素子Ｅ2から各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2とを受光して、当該受光レベルに応じた受光信号ＰA0を生成する。つまり、受光信号ＰA0は、第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた成分と第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2の受光レベルに応じた成分との双方を含む。図８に例示される通り、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とが測定部位Ｍに対して検出面１８に設置される位置が異なるので、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とは相異なる。
図７のＡ／Ｄ変換器２８は、受光部Ｒで生成された受光信号ＰA0（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換することで、第１実施形態と同様の第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2を生成する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２８は、第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1内において受光信号ＰA0を時間積分した検出値の時系列を図５の第１検出信号ＰD1として生成し、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2内において受光信号ＰA0を時間積分した検出値の時系列を図５の第２検出信号ＰD2として生成する。つまり、第２実施形態のＡ／Ｄ変換器２８は、１個の受光信号ＰAから第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを分離して生成する。以上の説明から理解される通り、受光部ＲとＡ／Ｄ変換器２８とは、第１実施形態と同様に、発光部Ｅから各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1と、発光部Ｅから各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ2の受光レベルに応じた第２検出信号ＰD2とを生成する信号生成部６０として機能する。
図７の制御部３２は、第１実施形態と同様に、分離部４１と調整部４３とを具備し、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する。特定部３４による酸素飽和度の特定と報知部３６による酸素飽和度の報知とは第１実施形態と同様である。
以上の説明から理解される通り、第２実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。第２実施形態では特に、第１期間Ｔ1に出射された光Ｌ1と第２期間Ｔ2に出射された光Ｌ2の受光に共通の受光素子Ｒ0を使用しているので、第１期間Ｔ1に出射された光Ｌ1と第２期間Ｔ2に出射された光Ｌ2とを受光するのに別個の受光素子Ｒ1，Ｒ2を使用する第１実施形態と比較して、検出装置５０の小型化が可能である。また、第２実施形態では、別個の受光素子Ｒ1，Ｒ2を使用する第１実施形態と比較して、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2との位置が近くなるので、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが測定部位Ｍ内において位置する組織の種類が同じになりやすい。したがって、組織の種類の違いを高精度に補償した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを生成することができる。ひいては、生体情報をより高精度に測定することが可能である。
＜第３実施形態＞
図９は、第３実施形態に係る測定装置１００の機能に着目した構成図であり、図１０には、受光部Ｒと発光部Ｅとが図示されている。第１実施形態の発光部Ｅは、第１期間Ｔ1に光Ｌ1を出射する第１発光素子Ｅ1と、第２期間Ｔ2に光Ｌ2を出射する第２発光素子Ｅ2とを含む。それに対して、第３実施形態の発光部Ｅは、図９および図１０に示すように、光Ｌ0を出射する１個の発光素子Ｅ0を含む。
光Ｌ0の波長範囲Δλは、例えば６５０ｎｍ～９５０ｎｍであり、近赤外光（波長λ1＝９００ｎｍ）と赤色光（波長λ2＝７００ｎｍ）との波長を含む。図１１は、発光部Ｅの発光動作の説明図である。図１１に例示される通り、発光素子Ｅ0は、時間軸上で所定の周期Ｃで交互に繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において光Ｌ0を出射する。第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1と、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2とは、時間軸上で交互に繰り返される。発光素子Ｅ0は、具体的には、周期Ｃ1のうち第１期間Ｔ1内においては光Ｌ0を発光強度Ｈ1で出射し、周期Ｃ2のうち第２期間Ｔ2に相当する時間長は光Ｌ0を発光強度Ｈ2で出射する。発光強度Ｈ1と発光強度Ｈ2との異同は不問である。発光素子Ｅ0は、周期Ｃ1のうち第１期間Ｔ1以外の期間と周期Ｃ2のうち第２期間Ｔ2以外の期間とにおいては消灯する。駆動回路２６は、制御装置２０からの指示に応じて、発光素子Ｅ0に対して第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とに駆動電流を供給する。したがって、発光素子Ｅ0は、各第１期間Ｔ1と各第２期間Ｔ2に光Ｌ0を出射する。
図９の発光部Ｅ（発光素子Ｅ0）から出射光したＬ0は、第１実施形態と同様に、測定部位Ｍに入射するとともに測定部位Ｍの内部で反射および散乱を繰り返したうえで検出面１８側に出射して信号生成部６０（受光部Ｒ）に到達する。第３実施形態の受光部Ｒは、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とを含み、測定部位Ｍから到達する光Ｌ0の受光レベルに応じたアナログの第１受光信号ＰA1と第２受光信号ＰA2とを生成する。
具体的には、図１０に例示される通り、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とは、発光素子Ｅ0を挟んで反対側かつ等距離に位置する。すなわち、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2と発光素子Ｅ0とは検出面１８の面内方向の直線上に位置し、第１受光素子Ｒ1から発光素子Ｅ0までの距離（例えば中心間距離）は、第２受光素子Ｒ2から発光素子Ｅ0までの距離と等しい。
第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2との各々は、特定の波長の光を選択的に透過する光学的なバンドパスフィルターを具備する。例えば、第１受光素子Ｒ1が具備するバンドパスフィルターは、近赤外光（波長λ1＝９００ｎｍ）を透過し、第２受光素子Ｒ2が具備するバンドパスフィルターは、赤色光（波長λ2＝７００ｎｍ）を透過する。つまり、第１受光素子Ｒ1は、発光素子Ｅ0が出射した光Ｌ0のうち近赤外光を受光し、第２受光素子Ｒ2は、発光素子Ｅ0が出射した光Ｌ0のうち赤色光を受光する。
具体的には、第１受光素子Ｒ1は、発光素子Ｅ0から各第１期間Ｔ1および各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ0のうち近赤外光を受光して、当該受光レベルに応じた第１受光信号ＰA1を生成する。具体的には、第２受光素子Ｒ2は、発光素子Ｅ0から各第１期間Ｔ1および各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ0のうち赤色光を受光して、当該受光レベルに応じた第２受光信号ＰA2を生成する。つまり、第１受光信号ＰA1は、各第１期間Ｔ1と各第２期間Ｔ2との各々に出射された光Ｌ0のうち近赤外光の受光レベルに応じた信号であり、第２受光信号ＰA2は、各第１期間Ｔ1と各第２期間Ｔ2との各々に出射された光Ｌ0のうち赤色光の受光レベルに応じた信号である。図１０に例示される通り、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とが測定部位Ｍに対して検出面１８に設置される位置が異なるので、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とは相異なる。
図９のＡ／Ｄ変換器２８は、受光部Ｒで生成された受光信号ＰA（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換することで、第１実施形態と同様の第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2を生成する。具体的には、Ａ／Ｄ変換器２８は、第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1内において第１受光信号ＰA1を時間積分した検出値の時系列を図５の第１検出信号ＰD1として生成し、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2内において第２受光信号ＰA2を時間積分した検出値の時系列を図５の第２検出信号ＰD2として生成する。
以上の説明から理解される通り、受光部ＲとＡ／Ｄ変換器２８とは、第１実施形態と同様に、発光部Ｅから各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ0の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1と、発光部Ｅから各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ0の受光レベルに応じた第２検出信号ＰD2とを生成する信号生成部６０として機能する。
図９の制御部３２は、第１実施形態と同様に、分離部４１と調整部４３とを具備し、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する。特定部３４による酸素飽和度の特定と報知部３６による酸素飽和度の報知とは第１実施形態と同様である。
以上の説明から理解される通り、第３実施形態においても第１実施形態と同様の効果が得られる。第３実施形態では特に、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とにおける光Ｌ0の出射に共通の発光素子Ｅ0を使用しているので、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とにおける光Ｌの出射に別個の発光素子Ｅ1，Ｅ2を使用する第１実施形態と比較して、検出装置５０の小型化が可能である。また、第３実施形態では、別個の受光素子Ｒ1，Ｒ2を使用する第１実施形態と比較して、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2との位置が近くなるので、第１経路Ｂ1と第２経路Ｂ2とが測定部位Ｍ内において位置する組織の種類が同じになりやすい。したがって、組織の種類の違いを高精度に補償した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを生成することができる。ひいては、生体情報をより高精度に測定することが可能である。
＜変形例＞
以上に例示した各形態は多様に変形され得る。具体的な変形の態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様を適宜に併合することも可能である。
（１）第１実施形態と第２実施形態とでは、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2との波長λは異なったが、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2との波長λの具体的な数値や異同は任意である。例えば、生体情報として血圧を特定する場合は、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2との波長λは同じにする波長を同じにすることも可能である。
（２）前述の各形態では、第１検出信号ＰD1の振幅の最大値Ｋmax1と最小値Ｋmin1との平均値（(Ｋmax1＋Ｋmin1)/２）を定常成分の成分値Ｑ1(DC)として算定したが、成分値Ｑ1(DC)の算定方法は以上の例示に限定されない。例えば、第１検出信号ＰD1の振幅の最小値Ｋmin1を定常成分の成分値Ｑ1(DC)として算定することも可能である。また、第１検出信号ＰD1をローパスフィルターにかけて成分値Ｑ1(DC)を算出することも可能である。第２検出信号ＰD2についても同様である。
（３）前述の各形態では、各周期Ｃの時間長は一定のまま、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長（デューティ比）を調整した。第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長を調整する方法としては、周期Ｃ1の時間長を第１期間Ｔ1の時間長に応じて変化させ、周期Ｃ2の時間長を第２期間Ｔ2の時間長に応じて変化させることも可能である。ただし、各周期Ｃの時間長を一定に維持したまま第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長を制御する前述の構成によれば、各周期Ｃの時間長は一定なので、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2との時間分解能が常に一定になる。
（４）前述の各形態では、調整部４３は、第１期間Ｔ1または第２期間Ｔ2の時間長に所定値Δを加算または減算することで第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長が相互に近づくように調整したが、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の時間長を調整する方法は以上の例示に限定されない。例えば、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)との差分に応じた可変の調整量だけ、第１期間Ｔ1または第２期間Ｔ2の時間長を調整することも可能である。例えば、差分が大きいほど調整量を大きくする構成が好適である。以上の構成によれば、成分値Ｑ1(DC)と成分値Ｑ2(DC)とを迅速に近づけることが可能である。
（５）第１実施形態と第２実施形態の発光部Ｅは、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とを含み、第３実施形態の受光部Ｒは、１個の発光素子Ｅ0を含んだ。つまり、発光部Ｅは、発光素子の個数に関わらず、時間軸上で繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において測定部位Ｍに光Ｌを出射する要素として包括的に表現される。ただし、第１発光素子Ｅ1と第２発光素子Ｅ2とを含む第１実施形態および第２実施形態の構成によれば、発光素子Ｅ0を１個しか含まない第３実施形態の構成と比較して、第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とで異なる波長範囲の光Ｌを出射する構成を容易に実現することが可能である。したがって、第１実施形態および第２実施形態の構成は、波長範囲が狭いコヒーレント光を出射する場合に特に有効である。
（６）第１実施形態と第３実施形態の受光部Ｒは、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とを含み、第２実施形態の受光部Ｒは、１個の受光素子Ｒ0を含んだ。つまり、受光部Ｒは、受光素子の個数に関わらず、受光部Ｒから各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌと、受光部Ｒから各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第２経路Ｂ2を通過した光Ｌとを受光して、当該受光レベルに応じた受光信号ＰAを生成する要素として包括的に表現される。ただし、第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とを含む第１実施形態および第３実施形態の構成によれば、受光素子Ｒ0を１個しか含まない第２実施形態の構成と比較して、受光特性（特定帯域に対する受光感度）を第１受光素子Ｒ1と第２受光素子Ｒ2とで個別に最適化することが可能である。例えば、第１実施形態では、波長λ1の光Ｌ1に対する受光感度が高い第１受光素子Ｒ1と、波長λ2の光Ｌ2に対する受光感度が高い第２受光素子Ｒ2とを利用することで、ＳＮ比が高い検出信号を取得できる（ひいては、より高精度に生体情報を測定できる）という利点がある。
（７）前述の各形態では、第１期間Ｔ1を含む周期Ｃ1と、第２期間Ｔ2を含む周期Ｃ2とが時間軸上で交互に繰り返されたが、第１実施形態においては、以上の例示に限定されない。例えば、第１実施形態においては、第１発光素子Ｅ1および第１受光素子Ｒ1の対と第２発光素子Ｅ2および第２受光素子Ｒ2の対との各々が独立しているので、図１２に例示される通り、各周期Ｃに第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2とを設けることも可能である。具体的には、第１発光素子Ｅ1は、周期Ｃのうち第１期間Ｔ1内においては光Ｌ1を出射し、周期Ｃのうち第１期間Ｔ1以外の期間においては消灯する。第２発光素子Ｅ2は、周期Ｃのうち第２期間Ｔ2に相当する時間長は光Ｌ2を出射し、周期Ｃのうち第２期間Ｔ2以外の期間は消灯する。各周期Ｃに光Ｌ1と光Ｌ2とを出射する。以上の構成によれば、周期Ｃ1と周期Ｃ2とを時間軸上で交互に繰り返す必要がないので、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2との時間分解能が上がる。以上の説明から理解される通り、発光部Ｅは、時間軸上で繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において測定部位Ｍに光Ｌを出射する要素として包括的に表現される。
（８）前述の各形態では、発光部Ｅが出射する光Ｌはコヒーレント光であったが、発光部Ｅが出射する光Ｌをインコヒーレントな光とすることも可能である。ただし、前述した通り、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する前述の各形態の構成では、過度に高い発光強度で出射する必要がないから、コヒーレント光を利用する場合に特に注意すべき安全性の問題は低減される。すなわち、第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する前述の各形態の構成は、コヒーレント光を照射する場合に特に有効である。
（９）第３実施形態では、発光部Ｅが出射する光Ｌ0のうち波長λ1の成分を光学的なバンドパスフィルターにより選択することで、近赤外光の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1を生成したが、第１受光素子Ｒ1が生成する受光信号のうち近赤外光の受光レベルに応じた成分を信号処理（フィルター処理）により分離することで、第１検出信号ＰD1を生成することも可能である。第２検出信号ＰD2についても同様である。
（１０）前述の各形態では、酸素飽和度の各数値と数式(2)により算出した変動比Φの各数値とを相互に対応させたテーブルを参照して、酸素飽和度を特定したが、酸素飽和度を演算で特定することも可能である。
（１１）前述の各形態では酸素飽和度を測定したが、生体情報の種類は以上の例示に限定されない。例えば、脈拍や血流速，血圧を生体情報として測定する構成、および、血中グルコース濃度，ヘモグロビン濃度，血中酸素濃度，中性脂肪濃度等の各種の血液成分濃度を生体情報として測定する構成も採用され得る。
（１２）前述の形態では、測定装置１００が生体情報を生成および表示したが、測定装置１００とは別個の装置により生体情報を生成および表示することも可能である。例えば、測定装置１００と通信可能な端末装置（例えば携帯電話機またはスマートフォン）で生体情報の生成および表示を実現することも可能である。具体的には、測定装置１００は、第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とを生成して端末装置に送信する。端末装置は、測定装置１００から受信した第１検出信号ＰD1と第２検出信号ＰD2とから生体情報を生成し、端末装置の表示装置に表示させる。本変形例によれば、記憶装置２２および表示装置２４の一方または双方を端末装置に設けた構成も可能である。また、特定部３４および報知部３６の一方または双方を端末装置に設けた構成（例えば端末装置で実行されるアプリケーションで実現される構成）であってもよい。以上の説明から理解される通り、測定装置１００は、相互に別体で構成された複数の装置でも実現され得る。
（１３）前述の形態では、ベルト１４と筐体部１２とから構成される測定装置１００を例示したが、測定装置１００の具体的な形態は任意である。例えば、被験者の身体に貼付可能なパッチ型，被験者の耳介に装着可能なイヤリング型，被験者の指先に装着可能な指装着型（例えば着爪型），被験者の頭部に装着可能なヘッドマウント型等、任意の形態の測定装置１００が採用され得る。ただし、例えば指装着型等の測定装置１００を装着した状態では日常生活に支障がある可能性が想定されるから、日常生活に支障なく常時的に血圧を測定するという観点からは、被験者の手首にベルト１４により装着可能な前述の形態の測定装置１００が特に好適である。なお、腕時計等の各種の電子機器に装着（例えば外付け）される形態の測定装置１００も実現され得る。
（１４）本発明は、検出装置５０の動作方法（検出方法）としても特定され得る。具体的には、本発明の好適な態様の検出方法５０は、生体情報の特定に使用される第１検出信号ＰD1および第２検出信号ＰD2を生成する検出方法であって、コンピューターが、時間軸上で繰り返される第１期間Ｔ1と第２期間Ｔ2との各々において測定部位Ｍに光Ｌを出射し、各第１期間Ｔ1に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた第１検出信号ＰD1と、各第２期間Ｔ2に出射して測定部位Ｍ内において第１経路Ｂ1とは相異なる第２経路Ｂ2を通過した光Ｌ1の受光レベルに応じた第２検出信号ＰD2とを生成し、第１検出信号ＰD1の定常成分の成分値Ｑ1(DC)と第２検出信号ＰD2の定常成分の成分値Ｑ2(DC)とが相互に近づくように第１期間Ｔ1および第２期間Ｔ2の少なくとも一方の時間長を制御する。
１００…測定装置，１２…筐体部，１４…ベルト，２０…制御装置，２２…記憶装置，２４…表示装置，２６…駆動回路，２８…Ａ／Ｄ変換器，１８…検出面，３２…制御部，３４…特定部，３６…報知部，４１…分離部，４３…調整部，５０…検出装置，６０…信号生成部，Ｅ…発光部，Ｅ0，Ｅ1，Ｅ2…発光素子，Ｒ…受光部，Ｒ0，Ｒ1，Ｒ2…受光素子。

Claims (6)

  1. 生体情報の特定に使用される第１検出信号および第２検出信号を生成する検出装置であって、
    時間軸上で繰り返される第１期間と第２期間との各々において、前記第１期間に測定部位に第１光を出射し、前記第２期間に前記測定部位に第２光を出射する発光部と、
    前記第１光が前記測定部位内において第１経路を通過した光の受光レベルに応じた前記第１検出信号と、前記第２光が前記測定部位内において前記第１経路とは相異なる第２経路を通過した光の受光レベルに応じた前記第２検出信号とを生成する信号生成部と、
    前記第１検出信号に含まれる定常成分の第１成分値と前記第２検出信号に含まれる定常成分の第２成分値とが相互に近づくように前記第１期間および前記第２期間の少なくとも一方の時間長を可変の調整値ずつ反復的に調整する制御部であって、前記第１成分値と前記第２成分値との差分が大きいほど前記調整値を大きい数値に設定する制御部と
    を具備する検出装置。
  2. 前記第１期間と前記第２期間とは所定の周期で交互に繰り返される
    請求項１の検出装置。
  3. 前記第１光および前記第２光は、コヒーレント光である
    請求項１または請求項２の検出装置。
  4. 前記発光部は、
    前記第１光を出射する第１発光素子と、
    前記第２光を出射する第２発光素子とを含み、
    前記信号生成部は、前記第１経路を通過した光と前記第２経路を通過した光とを受光する受光素子を含み、
    前記第１発光素子と前記第２発光素子とは、前記受光素子を挟んで反対側かつ等距離に位置する
    請求項１から請求項３の何れかの検出装置。
  5. 前記発光部は、前記第１光と前記第２光とを出射する発光素子を含み、
    前記信号生成部は、
    前記第１経路を通過した光を受光する第１受光素子と、
    前記第２経路を通過した光を受光する第２受光素子とを含み、
    前記第１受光素子の受光レベルに応じた前記第１検出信号と前記第２受光素子の受光レベルに応じた前記第２検出信号とを生成し、
    前記第１受光素子と前記第２受光素子とは、前記発光素子を挟んで反対側かつ等距離に位置する
    請求項１から請求項３の何れかの検出装置。
  6. 生体情報の特定に使用される第１検出信号および第２検出信号を生成する検出方法であって、
    時間軸上で繰り返される第１期間と第２期間との各々において、前記第１期間に測定部位に第１光を出射し、前記第２期間に前記測定部位に第２光を出射し、
    前記第１光が前記測定部位内において第１経路を通過した光の受光レベルに応じた前記第１検出信号と、前記第２光が前記測定部位内において前記第１経路とは相異なる第２経路を通過した光の受光レベルに応じた前記第２検出信号とを生成し、
    前記第１検出信号に含まれる定常成分の第１成分値と前記第２検出信号に含まれる定常成分の第２成分値とが相互に近づくように前記第１期間および前記第２期間の少なくとも一方の時間長を可変の調整値ずつ反復的に調整し、
    前記調整においては、前記第１成分値と前記第２成分値との差分が大きいほど前記調整値を大きい数値に設定する
    検出方法。
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