本發明涉及用于測定生物體信息的測定裝置以及檢測裝置。
背景技術:
以往提出了通過對生物體的光照射來非侵襲性地測定生物體信息的各種測定技術。例如,在專利文獻1中公開了通過多個受光窗中的各個受光窗接收從發光窗出射并在生物體內部反射的光,根據受光結果測定生物體的血氧飽和度的構成。
【在先技術文獻】
【專利文獻】
專利文獻1:日本特開2006-75354號公報
但是,從發光點到達受光點的光通過的生物體內的深度對應于發光點和受光點的距離而變化。在專利文獻1那種發光窗和多個受光窗的各個受光窗之間的距離不同的構成中,從發光窗出射的光通過生物體內不同的深度,到達多個受光窗的各個受光窗。因此,存在生物體信息由于到達各受光部的光通過的生物體內的部位的組織的種類或血管的密度等而較大變動的問題。
技術實現要素:
考慮到以上事實,本發明的目的在于高精度地測定生物體信息。
為了解決上述課題,本發明的優選的方式涉及的測定裝置具備:第一發光部,出射第一波長的光;第二發光部,出射第二波長的光,所述第二波長的光對測定部位的深達度大于所述第一波長的光對測定部位的深達度;受光部,生成與從所述測定部位到達的光的受光電平對應的檢測信號;以及分析部,獲得與所述檢測信號對應的生物體信息,所述第一發光部、所述第二發光部和所述受光部設置在與所述測定部位相對的檢測面,所述第一發光部和所述受光部之間的距離大于所述第二發光部和所述受光部之間的距離。存在如下傾向:發光點和受光點之間的距離越大,光到達測定部位的內部越深的位置。在本發明的優選的方式中,在第一發光部出射第一波長的光,并且第二發光部出射對測定部位的深達度大于第一波長的光的第二波長的光的構成中,第一發光部與受光部的距離大于第二發光部與受光部的距離。因此,與第一發光部和第二發光部位于從受光部等距離的構成相比較,在測定部位的內部,能夠使從第一發光部的出射光的傳播范圍和從第二發光部的出射光的傳播范圍在測定部位的深度方向上接近或重復。根據以上的構成,存在如下優點,即,與傳播范圍離開從第一發光部的出射光和從第二發光部的出射光之間的構成相比較,能夠高精度地測定生物體信息。
在本發明的優選的方式中,第一發光部、第二發光部和受光部位于直線上。在以上的方式中,由于第一發光部、第二發光部和受光部位于直線上,所以與例如第一發光部、第二發光部和受光部不位于直線上的構成相比較,能夠使從第一發光部的出射光的傳播范圍和從第二發光部的出射光的傳播范圍接近或重復。因此,能夠高精度地測定生物體信息這一上述效果特別地顯著。
在本發明的優選的方式中,所述受光部包括:第一受光部,接收從所述第一發光部出射且通過所述測定部位的光;以及第二受光部,接收從所述第二發光部出射且通過所述測定部位的光,所述第一發光部和所述第一受光部之間的距離大于所述第二發光部和所述第二受光部之間的距離。因此,與第一發光部和第一受光部之間的距離與第二發光部和第二受光部之間的距離相等的構成相比較,能夠使從第一發光部到達第一受光部的光的傳播范圍和從第二發光部到達第二受光部的光的傳播范圍在測定部位的深度方向上接近或重復。根據以上構成,存在如下優點:與傳播范圍離開從第一發光部的出射光和從第二發光部的出射光之間的構成相比較,能夠高精度地測定生物體信息。
在本發明的優選的方式中,第一發光部、第二發光部和第一受光部、第二受光部位于直線上。在以上的方式中,由于第一發光部、第二發光部、第一受光部、第二受光部位于直線上,所以能夠使從第一發光部到達第一受光部的光的傳播范圍和從第二發光部到達第二受光部的光的傳播范圍接近或重復。因此,能夠高精度地測定生物體信息這一上述的效果特別顯著。
在本發明的優選的方式中,第一發光部以及第一受光部位于第二發光部和第二受光部之間。在以上的方式中,由于能使從第一發光部的出射光的傳播范圍和從第二發光部的出射光傳播的范圍充分地重復,所以能夠充分地抑制傳播范圍的不同導致的生物體信息的誤差。
在本發明的優選的方式中,通過第一發光部和第一受光部的直線和通過第二發光部和第二受光部直線相互交叉。在以上的方式中,存在如下優點:由于通過第一發光部以及第一受光部的直線和通過第二發光部以及第二受光部的直線互相交叉,因此與能夠避免相互間的過度接近或干涉的同時,在檢測面配置第一發光部以及第一受光部和第二發光部以及第二受光部。
在本發明的優選的方式中,第一波長的光是近紅外光,第二波長的光是紅色光。另外,在本發明的其他方式中,第一波長的光是綠色光,第二波長的光是近紅外光或紅色光。其中,第一波長以及第二波長不限定于以上的例示。
本發明的優選的方式涉及的檢測裝置生成生物體信息的生成所使用的檢測信號,其具備:第一發光部,出射第一波長的光;第二發光部,出射第二波長的光,所述第二波長的光對測定部位深達度大于所述第一波長的光對測定部位深達度;以及受光部,生成與從所述測定部位到達的光的受光電平對應的檢測信號,所述第一發光部、所述第二發光部和所述受光部設置在與所述測定部位相對的檢測面,所述第一發光部和所述受光部之間的距離大于所述第二發光部和所述受光部之間的距離。
附圖說明
圖1是本發明的第一實施方式的測定裝置的側視圖。
圖2是著眼于測定裝置的功能的構成圖。
圖3是發光-受光間距離和到深達度的關系的說明圖。
圖4是發光-受光間距離和到深達度的關系的圖表。
圖5是發光部和受光部的位置關系的說明圖。
圖6是第二實施方式的發光部和受光部的位置關系的說明圖。
圖7是第三實施方式的發光部和受光部的位置關系的說明圖。
圖8是第三實施方式的變形例的發光部和受光部的位置關系的說明圖。
圖9是第四實施方式的測定裝置的構成圖。
圖10是第四實施方式的變形例的測定裝置的構成圖。
符號說明
100…測定裝置;12…框體部;14…帶;20…控制裝置;22…存儲裝置;24…顯示裝置;26…檢測裝置;e1、e2…發光部;r0、r1、r2…受光部;32…分析部;34…通知部。
具體實施方式
<第一實施方式>
圖1是本發明的第一實施方式涉及的測定裝置100的側視圖。第一實施方式的測定裝置100是非侵襲性地測定被驗者的生物體信息的生物體計量設備,其被安裝在被驗者的身體中作為測定對象的部位(以下稱為“測定部位”)m。第一實施方式的測定裝置100是具備框體部12和帶14的手表型的便攜設備,其通過將帶14卷繞在作為測定部位m的例示的手腕,從而能夠安裝于被驗者的手腕。第一實施方式的測定裝置100接觸被驗者的手腕的表面16。在第一實施方式中,將血氧飽和度(spo2)作為生物體信息例示。血氧飽和度表示被驗者的血液中的血紅蛋白中與氧結合的血紅蛋白的比例(%),其是用于評價被驗者的呼吸功能的指標。
圖2是著眼于測定裝置100的功能的構成圖。如圖2例示的那樣,第一實施方式的測定裝置100具備控制裝置20、存儲裝置22、顯示裝置24和檢測裝置26。控制裝置20以及存儲裝置22設置在框體部12的內部。如圖1例示的那樣,顯示裝置24(例如液晶顯示面板)設置在框體部12的表面(例如與測定部位m相反側的表面),在控制裝置20的控制下顯示包含測定結果的各種圖像。
圖2的檢測裝置26是生成與測定部位m的狀態相對應的檢測信號p的傳感器模塊,例如設置在框體部12中與測定部位m的相對面(以下稱為“檢測面”)28。檢測面28是平面或曲面。如圖2例示的那樣,第一實施方式的檢測裝置26具備發光部e1、發光部e2和受光部r0。發光部e1、發光部e2和受光部r0被設置在檢測面28,從測定部位m觀察位于一端側。
發光部e1以及發光部e2分別構成為包含例如發光二極管(led:lightemittingdiode)等發光元件。發光部e1(第一發光部的例示)是對測定部位m出射波長λ1的光的光源。發光部e2(第二發光部的例示)是對測定部位m出射與波長λ1不同的波長λ2的光的光源。在第一實施方式中,為了方便起見,設定發光部e1出射近紅外光(λ1=900nm),發光部e2出射紅色光(λ2=700nm)的情況。此外,波長λ1以及波長λ2不限定于以上的例示。例如,能夠將波長λ1設定為940nm,將波長λ2設定為660nm。
發光部e1以及發光部e2各自的出射光在入射到測定部位m且在測定部位m的內部重復反射以及散射的基礎上,從檢測面28側出射,到達受光部r0。即,第一實施方式的檢測裝置26是反射型的光學傳感器。受光部r0根據從測定部位m到達的光的受光電平生成檢測信號p。例如,作為受光部r0優選利用將在與測定部位m相對的受光面接收光的光電二極管(pd:photodiode)等的光電轉換元件。測定部位m的血管以與心跳相同的周期反復性地膨脹以及收縮。由于在膨脹時和收縮時血管內的血液的吸光量不同,因此根據來自測定部位m的受光電平,受光部r0生成的檢測信號p是包含與測定部位m的動脈的脈動成分(容積脈波)對應的周期性變動成分的脈波信號。雖然檢測裝置26包含:例如通過驅動電流的供給而驅動發光部e1以及發光部e2的驅動電路;以及對受光部r0的輸出信號進行增大或a/d轉換的輸出電路(例如增大電路和a/d轉換器),但在圖1中省略各電路的圖示。
圖2的控制裝置20是cpu(centralprocessingunit:中央處理器)、fpga(field-programmablegatearray:專用集成電路)等運算處理裝置,其控制整個測定裝置100。存儲裝置22由例如非易失性的半導體存儲器構成,其存儲控制裝置20執行的程序、控制裝置20使用的各種數據。第一實施方式的控制裝置20通過執行存儲裝置22存儲的程序,從而實現用于測定被驗者的血氧飽和度的多個功能(分析部32、通知部34)。此外,能夠采用在多個集成電路中分散控制裝置20的功能的構成、通過專用的電子電路實現控制裝置20的一部分或全部的功能的構成。另外,在圖2中示出控制裝置20和存儲裝置22作為單獨的元件,但也能夠通過例如asic(applicationspecificintegratedcircuit:專用集成電路)等實現內包存儲裝置22的控制裝置20。
分析部32根據檢測裝置26生成的檢測信號p確定被驗者的血氧飽和度s。通知部34使顯示裝置24顯示分析部32已指定的血氧飽和度s。此外,在血氧飽和度s變動為規定的范圍之外的數值的情況下,優選通知部34向利用者通知警告(呼吸功能障礙的可能性)的構成。
分析部32指定血氧飽和度s能夠任意采用公知的技術。例如,能夠利用由檢測信號p算出的變動比φ和血氧飽和度s的對應,指定血氧飽和度s。變動比φ如以下文的式(1)表現,其是成分比c2對成分比c1的比率。成分比c1是發光部e1出射波長λ1的光時的檢測信號p的變動成分q1(ac)和穩定(定常)成分q1(dc)的強度比,成分比c2是發光部e2出射波長λ2的光時的檢測信號p的變動成分q2(ac)和穩定成分q2(dc)的強度比。變動成分q1(ac)以及變動成分q2(ac)是與被驗者的動脈的脈動聯動地周期性變動的成分(脈波成分),穩定成分q1(dc)以及穩定成分q2(dc)是時間性穩定地維持的成分。式(1)的變動比φ和血氧飽和度s彼此相關。
【式1】
分析部32通過與脈搏比較以充分短的周期使發光部e1和發光部e2交替發光時的檢測信號p的分析,抽出變動成分q1(ac)和穩定成分q1(dc)、以及變動成分q2(ac)和穩定成分q2(dc),并算出變動比φ。然后,分析部32參照使變動比φ的各數值和血氧飽和度s的各數值相互對應的表,并將與根據檢測信號p算出的變動比φ對應的血氧飽和度s指定作為測定結果。
如圖3例示的那樣,假設從任意的發光點pe出射并通過測定部位m的內部的光在受光點pr受光的狀況。圖4是對圖3的測定部位m的內部的光傳播進行模擬的結果。在圖4中,示出關于綠色光(波長λ=520nm)、紅色光(波長λ=700nm)和近紅外光(波長λ=900nm)的各個光,從發光點pe到受光點pr的距離(以下稱為“發光-受光間距離”)δ和光在測定部位m的內部到達的深度(自生物體表面的距離)d之間的關系。光傳播的模擬是采用在散射的狀態下無損失且在散射的狀態間通過朗伯·比爾(lambert-beer)的定律進行光減弱的條件的蒙特卡羅法。散射的自由行程l以及吸收系數a設定為關于生物體的真皮假設的圖4的數值。圖4的深度d表示從發光點pe到達受光點pr的光子在測定部位m的內部最多通過的深度。具體而言,如下文的式(2)所示,在設定在發光點pe和受光點pr之間的假想的垂直截面內,通過以光子數對應的加權值w對深度i加權,從而能夠算出代表性的深度d。此外,式(2)的記號z表示在測定部位m的深度方向平行的坐標軸。
【式2】
按照從圖4的理解,從發光點pe入射到測定部位m的光到達測定部位m的內部較深的位置的程度(以下稱為“深達度”)對應波長λ而不同。具體而言,存在如下傾向:綠色光的深達度低于近紅外光的深達度,紅色光的深達度大于近紅外光的深達度。即,與綠色光比較,近紅外光易于到達測定部位m的內部的深部,與近紅外光、綠色光比較,紅色光易于到達測定部位m的內部的深部。例如,假設發光-受光間距離δ為6mm的情況下,近紅外光從測定部位m的表面到達2.31mm的深度d,相對于此,紅色光從測定部位m的表面到達2.45mm的深度d。如由以上說明理解的那樣,在第一實施方式中,從發光部e2出射的紅色光(λ2=700nm)的深達度大于從發光部e1出射的近紅外光(λ1=900nm)的深達度。
如上所述,深達度取決于波長λ,因此在使發光-受光間距離δ共通的狀況下,從發光點pe出射不同的波長λ的光的情況下,如圖3例示,從發光點pe到達受光點pr的光在測定部位m的內部傳播的范圍(以下稱為“傳播范圍”)b的深度根據波長λ而不同。傳播范圍b表示大于規定值的強度的光分布的范圍(所謂的香蕉形狀)。
例如,在自設置受光部r0的受光點pr等距離的發光點pe設置發光部e1以及發光部e2的構成(以下稱為“對比例”)中,如圖3的例示,在從發光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發光部e2的出射光的傳播范圍b2中深度不同。具體而言,發光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2分布在比發光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1深的位置。即,在對比例的構成中,分別來自發光部e1以及發光部e2的出射光在測定部位m的內部通過對應每波長λ不同的部位(深度),到達受光部r0。
如上例示的那種,在出射光的傳播范圍b離開發光部e1和發光部e2之間的狀況中,在發光部e1的出射光通過的部位和發光部e2的出射光通過的部位之間,由于測定部位m的內部組織的種類(例如表皮、真皮)或血管的密度等不同,可能吸光度、濃度等的光學特性不同。因此,存在血氧飽和度s的誤差變大的問題。考慮上述情況,在第一實施方式中,選擇發光部e1、發光部e2和受光部r0的位置,以使發光部e1出射的波長λ1的光到達的深度d和發光部e2出射的波長λ2的光到達的深度d接近。
按照圖4的理解,存在如下傾向:發光-受光間距離δ越大,在測定部位m的內部光到達的深度d越增加(到達更深的位置)。考慮到以上的傾向,在第一實施方式中,選擇發光部e1、發光部e2和受光部r0的位置,以使深達度越低的光(難以到達測定部位m的較深的位置的光)從對于受光部r0越遠的位置出射。
圖5是例示出發光部e1、發光部e2和受光部r0的位置關系的俯視圖以及截面圖。如前所述,在第一實施方式中,從發光部e2出射的紅色光的深達度大于從發光部e1出射的近紅外光的深達度。因此,如圖5的例示,選擇發光部e1以及發光部e2各自和受光部r0的位置,以使發光部e1和受光部r0的距離δ1大于發光部e2和受光部r0的距離δ2(δ1>δ2)。
如圖5的例示,俯視時(即從檢測面28垂直的方向觀察),發光部e1、發光部e2和受光部r0位于檢測面28的直線x上。具體而言,發光部e1、發光部e2和受光部r0各自的中心位于直線x上。在第一實施方式中,發光部e1位于夾著發光部e2且與受光部r0相反的側。可以換言之,發光部e2位于連接發光部e1和受光部r0的直線x上的構成、或者發光部e1、發光部e2和受光部r0呈直線狀排列的構成。采用以上構成的結果,在第一實施方式中,如圖5的例示,從發光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1和從發光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2彼此重復。
例如,如圖4的例示,從測定部位m的表面以2.15mm的深度d通過發光部e1以及發光部e2雙方的光的情況下,在從受光部r0離開5.5mm左右的距離δ1的位置配置有發光部e1,在從受光部r0離開5mm左右的距離δ2的位置配置有發光部e2。發光部e1和發光部e2的距離(例如中心間距離)例如選擇300μm以上且500μm以下的范圍。
如上所述,在第一實施方式中,根據發光部e1出射波長λ1(第一波長的例示)的近紅外光且在發光部e2出射對測定部位m的深達度大于近紅外光的波長λ2(第二波長的例示)的紅色光的構成,發光部e1和受光部r0的距離δ1大于發光部e2和受光部r0的距離δ2。因此,與發光部e1和發光部e2位于自受光部r0等距離的對比例相比,如圖5的例示,能夠使發光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1和發光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2相互接近或重復。在以上的構成中,與通過來自發光部e1的出射光和來自發光部e2的出射光而傳播范圍b(b1、b2)離開的構成相比,在發光部e1的出射光的傳播范圍b1和發光部e2的出射光的傳播范圍b2之間,由于測定部位m的內部組織的種類、血管的密度等近似,可能吸光度、濃度等的光學特性也近似。因此,存在抑制傳播范圍b的不同導致的誤差而能夠高精度地指定血氧飽和度s這樣的優點。
另外,在第一實施方式中,發光部e1、發光部e2和受光部r0位于直線x上。因此,與發光部e1、發光部e2和受光部r0不在直線上的構成相比,能夠使從發光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發光部e2的出射光的傳播范圍b2充分地相互接近或重復。因此,能夠高精度地指定血氧飽和度s這一上述的效果特別顯著。
但是,如第一實施方式的例示所示,傳播范圍b的不同導致的血氧飽和度s的誤差是相對于測定部位m而發光部e1以及發光部e2和受光部r0位于一端側的反射型的光學傳感器中顯著化的課題。另一方面,在發光部e1以及發光部e2夾著測定部位m位于與受光部r0的相反側的透過型的光學傳感器中,來自發光部e1的出射光和來自發光部e2的出射光在測定部位m的內部彼此接近的路徑傳播并到達受光部r0。因此,傳播范圍b的不同導致的血氧飽和度s的誤差不會成為特別的問題。考慮以上的情況,發光部e1和受光部r0的距離δ1大于發光部e2和受光部r0的距離δ2的構成可以說在反射型的光學傳感器中是特別有效的。
<第二實施方式>
說明本發明的第二實施方式。此外,在以下例示的各構成中,對于作用、功能與第一實施方式相同的元件,將直接使用在第一實施方式的說明中使用的符號并適當省略各符號的詳細說明。
圖6是例示出第二實施方式的發光部e1、發光部e2和受光部r0的位置關系的俯視圖以及截面圖。如圖6的例示,第二實施方式的受光部r0包括設置在檢測面28的受光部r1(第一受光部的例示)和受光部r2(第二受光部的例示)。受光部r1以及受光部r2是在與測定部位m相對的受光面接收光的光電二極管等的光電轉換元件。受光部r1接收從發光部e1出射且通過測定部位m的近紅外光(波長λ1),生成對應受光電平的檢測信號p1。受光部r2接收從發光部e2出射且通過測定部位m的紅色光(波長λ2),生成與受光電平對應的檢測信號p2。分析部32從受光部r1生成的檢測信號p1算出上述的式(1)的成分比c1,從受光部r2生成的檢測信號p2算出式(1)的成分比c2。分析部32由成分比c1和成分比c2的變動比φ指定血氧飽和度s的構成以及方法與第一實施方式相同。
如圖6的例示,發光部e1、發光部e2、受光部r1和受光部r2位于俯視時檢測面28的直線x上。發光部e1和受光部r1的距離δ1大于發光部e2和受光部r2的距離δ2(δ1>δ2)。具體而言,發光部e2以及受光部r2位于發光部e1和受光部r1之間。
如以上說明,在第二實施方式中,在發光部e1出射波長λ1的近紅外光且發光部e2出射波長λ2的紅色光的構成的基礎上,發光部e1和受光部r1的距離δ1大于發光部e2和受光部r2的距離δ2。在以上的構成中,如圖6的例示,來自發光部e1的出射光的傳播范圍b1和來自發光部e2的出射光的傳播范圍b2彼此接近或重復。因此,與第一實施方式相同地,存在如下優點:可以抑制發光部e1和發光部e2的傳播范圍b的不同導致的誤差切能夠高精度地指定血氧飽和度s。
在第二實施方式中尤其是,由于發光部e1、發光部e2、受光部r1和受光部r2位于直線x上,因此能夠使傳播范圍b1和傳播范圍b2充分地接近或重復。因此,能夠高精度地指定血氧飽和度s這一上述的效果特別顯著。并且,在第二實施方式中,發光部e2以及受光部r2位于發光部e1和受光部r1之間,因此能夠充分地抑制傳播范圍b1和傳播范圍b2的不同導致的血氧飽和度s的誤差。
<第三實施方式>
圖7是例示出第三實施方式的發光部e1、發光部e2和受光部r0的位置關系的俯視圖。如圖7的例示,第三實施方式的受光部r0與第一實施方式同樣地包括受光部r1和受光部r2。受光部r1接收從發光部e1出射且通過測定部位m的近紅外光(波長λ1),生成對應受光電平的檢測信號p1。受光部r2接收從發光部e2出射且通過測定部位m的紅色光(波長λ2),生成與受光電平對應的檢測信號p2。分析部32從檢測信號p1以及檢測信號p2指定血氧飽和度s的構成以及方法與第二實施方式相同。
如圖7的例示,通過發光部e1和受光部r1的直線x1、以及通過發光部e2和受光部r2的直線x2在俯視時彼此交叉。直線x1通過發光部e1的中心和受光部r1的中心,直線x2通過發光部e2的中心和受光部r2的中心。如圖7的例示,直線x1和直線x2彼此正交。
直線x1在發光部e2和受光部r2的中點與直線x2交叉。同樣地,直線x2在發光部e1和受光部r1的中點與直線x1交叉。對于發光部e1和受光部r1的距離δ1大于發光部e2和受光部r2的距離δ2的條件,第一實施方式以及第二實施方式是相同的。如從以上說明的理解,在第二實施方式中,發光部e1、發光部e2、受光部r1和受光部r2位于在檢測面28畫出的菱形的各頂點。根據以上的構成,來自發光部e1的出射光的傳播范圍b1和來自發光部e2的出射光的傳播范圍b2在直線x1和直線x2的交點的下方互相接近或重復。
如以上的說明,在第三實施方式中,由于發光部e1和受光部r1的距離δ1大于發光部e2和受光部r2的距離δ2,能夠使來自發光部e1的出射光的傳播范圍b1和來自發光部e2的出射光的傳播范圍b2相互接近或重復。因此,與第二實施方式同樣地,存在如下優點:可以抑制發光部e1和發光部e2的傳播范圍b的不同導致的誤差且能夠高精度地指定血氧飽和度s。另外,在第三實施方式中,存在如下優點:通過發光部e1以及受光部r1的直線x1、通過發光部e2以及受光部r2的直線x2互相交叉,因此能夠避免相互間的過度接近或干涉的同時在檢測面28配置發光部e1以及受光部r1和發光部e2以及受光部r2。
此外,在圖7中,例示了直線x1和直線x2正交的構成,但直線x1和直線x2交叉的角度不限定于直角。例如,如圖8的例示,能夠以直線x1和直線x2通過非直角交叉的方式配置發光部e1、受光部r1、發光部e2和受光部r2。此外,在使直線x1和直線x2交叉的第三實施方式的構成中,優選發光部e1和受光部r1的距離δ1大于發光部e2和受光部r2的距離δ2的構成。但是,如圖8的例示,也能夠采用距離δ1和距離δ2作為同等的距離且使直線x1和直線x2交叉的構成。
<第四實施方式>
在以上的各方式中,例示出具備框體部12和帶14的便攜式的測定裝置100。第四實施方式的測定裝置100是不包括框體部12、帶14的測定模塊。具體而言,如圖9的例示,第四實施方式的測定裝置100是在基板40(例如配線基板)上安裝控制裝置20、存儲裝置22、檢測裝置26構成的電子部件。此外,如圖10的例示,優選在基板40上安裝控制裝置20和存儲裝置22,與控制裝置20以及存儲裝置22相比較,在接近測定部位m的位置配置檢測裝置26的構成。通過例如在設置顯示裝置24的箱體安裝第四實施方式的測定裝置100(測定模塊),從而構成便攜設備。控制裝置20、存儲裝置22和檢測裝置26各自的構成或功能與上述的各方式相同。此外,能夠通過省略框體部12或帶14等的測定模塊的方式實現檢測裝置26的單體(不包含控制裝置20或存儲裝置22的部分)。
<變形例>
以上例示的各實施方式能得到多種變形。在下文中將例示具體的變形方式。可適當合并從以下的例示中任意選擇的兩種以上的方式。
(1)在上述各方式中,例示了發光部e1出射近紅外光且發光部e2出射紅色光的構成,但發光部e1以及發光部e2的出射光的波長λ不限定于以上的例示。例如,也能夠采用發光部e1出射綠色光(λ1=520nm)并且發光部e2出射近紅外光(λ2=900nm)或紅色光(λ2=700nm)的構成。參照圖4的說明,綠色光的深達度低于近紅外光以及紅色光的深達度。即,以上例示的各構成總體表現為:作為發光部e1出射波長λ1的光且發光部e2出射對測定部位m的深達度大于波長λ1的波長λ2的光,發光部e1和受光部r0的距離δ1大于發光部e2和受光部r0的距離δ2的構成。
(2)能夠通過運算算出血氧飽和度s。在下文探討利用檢測信號p的血氧飽和度s的推算。首先,關于光減弱的朗伯·比爾的式子通過以下的式(3)表現。
【式3】
式(3)的記號ed表示脫氧血紅蛋白的摩爾吸光度,記號eo表示氧合血紅蛋白的摩爾吸光度。記號ca表示血紅蛋白濃度,δla表示光路長。記號δiout相當于上述的變動成分q1(ac)或變動成分q2(ac),記號iout相當于上述的穩定成分q1(dc)或穩定成分q2(dc)。將波長λ1的光相關的變量(q1(ac),q1(dc))適用于式(1)的結果和將波長λ2的光相關的變量(q2(ac),q2(dc))適用于式(1)的結果之間的比通過以下的式(4)表現。在式(4)中,對波長λ1相關的要素添加符號[λ1],對波長λ2相關的要素添加符號[λ2]。
【式4】
假設從發光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發光部e2的出射光的傳播范圍b2共通,消去式(4)的右邊的分子以及分母的血紅蛋白濃度ca和光路長δla,導出記述變動比φ和血氧飽和度s的關系的以下的式(5)。由于脫氧血紅蛋白的摩爾吸光度(ed[λ1],ed[λ2])以及氧合血紅蛋白的摩爾吸光度(eo[λ1],eo[λ2])為已知,所以通過分析部32將由檢測信號p推算的變動比φ適用于式(5),從而能夠推算血氧飽和度s。
【式5】
在從式(4)到式(5)的導出中,假設從發光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發光部e2的出射光的傳播范圍b2共通。在透過型的光學傳感器中,如上所述,在從發光部e1的出射光和從發光部e2的出射光在測定部位m的內部互相接近的路徑傳播,所以上述假定恰當地成立。但是,在反射型的光學傳感器中,傳播范圍b1和傳播范圍b2實際上不同的情況下,由于上述假設無法有效成立,所以在式(5)中,難以高精度地計算血氧飽和度s。
在上述各方式中,從發光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發光部e2的出射光的傳播范圍b2相互接近或重復,所以從式(4)到式(5)的導出的假設是有效的。因此,存在如下優點:與反射型的光學傳感器無關,通過式(5)的運算,能夠高精度地計算血氧飽和度s。
(3)在上述各方式中,例示了具備發光部e1以及發光部e2這兩個發光部e的檢測裝置26,能夠在檢測裝置26設置三個以上的發光部e。從接近或者重復來自各發光部e的出射光的傳播范圍b的觀點出發,與發光部e的個數無關,優選構成為越是出射光的深達度低的發光部e越配置在離受光部r0遠的位置。設置三個以上的發光部的構成將指定的兩個發光部中的一個作為第一發光部,將另一個作為第二發光部時,如果滿足本發明的條件,則無論其他發光部如何也包含在本發明的范圍內。
(4)在上述各方式中,例示能夠安裝在被驗者的手腕的測定裝置100,測定裝置100的具體方式(安裝位置)是任意的。例如,能夠采用能夠貼付于被驗者的身體的貼附型(patch)、能夠安裝在被試者的耳朵上的耳帶型(earing)、能夠安裝在被試者的手指的手指安裝型(例如指帶型)、能夠安裝在被試者的頭部的頭戴型等任意形態的測定裝置100。但是,設想例如在安裝手指安裝型等的測定裝置100的狀態下,可能對日常生活有障礙,從對日常生活沒有障礙而時常測定血氧飽和度s的觀點出發,尤其優選能在被試者的手腕安裝的上述的各方式的測定裝置100。此外,也能夠實現手表等的安裝(例如外設)在各種電子設備的方式的測定裝置100。
(5)在上述各方式中,測定了血氧飽和度s,但生物體信息的種類不限定于以上的例示。例如,也能夠采用作為生物體信息測定脈搏、血流速度、血壓的構成、以及作為生物體信息測定血液中葡萄糖濃度、血紅蛋白濃度、血液中氧濃度、中性脂肪濃度等各種血液成分濃度的構成。此外,在作為生物體信息測定血流速度的構成中,作為發光部e優選利用激光照射器,該激光照射器在經共振器的共振出射的狹帶域出射不相干的激光。