本發(fā)明涉及用于測(cè)定生物體信息的測(cè)定裝置以及檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

以往提出了通過(guò)對(duì)生物體的光照射來(lái)非侵襲性地測(cè)定生物體信息的各種測(cè)定技術(shù)。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了通過(guò)多個(gè)受光窗中的各個(gè)受光窗接收從發(fā)光窗出射并在生物體內(nèi)部反射的光，根據(jù)受光結(jié)果測(cè)定生物體的血氧飽和度的構(gòu)成。

【在先技術(shù)文獻(xiàn)】

【專利文獻(xiàn)】

專利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2006-75354號(hào)公報(bào)

但是，從發(fā)光點(diǎn)到達(dá)受光點(diǎn)的光通過(guò)的生物體內(nèi)的深度對(duì)應(yīng)于發(fā)光點(diǎn)和受光點(diǎn)的距離而變化。在專利文獻(xiàn)1那種發(fā)光窗和多個(gè)受光窗的各個(gè)受光窗之間的距離不同的構(gòu)成中，從發(fā)光窗出射的光通過(guò)生物體內(nèi)不同的深度，到達(dá)多個(gè)受光窗的各個(gè)受光窗。因此，存在生物體信息由于到達(dá)各受光部的光通過(guò)的生物體內(nèi)的部位的組織的種類或血管的密度等而較大變動(dòng)的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到以上事實(shí)，本發(fā)明的目的在于高精度地測(cè)定生物體信息。

為了解決上述課題，本發(fā)明的優(yōu)選的方式涉及的測(cè)定裝置具備：第一發(fā)光部，出射第一波長(zhǎng)的光；第二發(fā)光部，出射第二波長(zhǎng)的光，所述第二波長(zhǎng)的光對(duì)測(cè)定部位的深達(dá)度大于所述第一波長(zhǎng)的光對(duì)測(cè)定部位的深達(dá)度；受光部，生成與從所述測(cè)定部位到達(dá)的光的受光電平對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)；以及分析部，獲得與所述檢測(cè)信號(hào)對(duì)應(yīng)的生物體信息，所述第一發(fā)光部、所述第二發(fā)光部和所述受光部設(shè)置在與所述測(cè)定部位相對(duì)的檢測(cè)面，所述第一發(fā)光部和所述受光部之間的距離大于所述第二發(fā)光部和所述受光部之間的距離。存在如下傾向：發(fā)光點(diǎn)和受光點(diǎn)之間的距離越大，光到達(dá)測(cè)定部位的內(nèi)部越深的位置。在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，在第一發(fā)光部出射第一波長(zhǎng)的光，并且第二發(fā)光部出射對(duì)測(cè)定部位的深達(dá)度大于第一波長(zhǎng)的光的第二波長(zhǎng)的光的構(gòu)成中，第一發(fā)光部與受光部的距離大于第二發(fā)光部與受光部的距離。因此，與第一發(fā)光部和第二發(fā)光部位于從受光部等距離的構(gòu)成相比較，在測(cè)定部位的內(nèi)部，能夠使從第一發(fā)光部的出射光的傳播范圍和從第二發(fā)光部的出射光的傳播范圍在測(cè)定部位的深度方向上接近或重復(fù)。根據(jù)以上的構(gòu)成，存在如下優(yōu)點(diǎn)，即，與傳播范圍離開(kāi)從第一發(fā)光部的出射光和從第二發(fā)光部的出射光之間的構(gòu)成相比較，能夠高精度地測(cè)定生物體信息。

在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，第一發(fā)光部、第二發(fā)光部和受光部位于直線上。在以上的方式中，由于第一發(fā)光部、第二發(fā)光部和受光部位于直線上，所以與例如第一發(fā)光部、第二發(fā)光部和受光部不位于直線上的構(gòu)成相比較，能夠使從第一發(fā)光部的出射光的傳播范圍和從第二發(fā)光部的出射光的傳播范圍接近或重復(fù)。因此，能夠高精度地測(cè)定生物體信息這一上述效果特別地顯著。

在本發(fā)明的優(yōu)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(fā)光部出射且通過(guò)所述測(cè)定部位的光；以及第二受光部，接收從所述第二發(fā)光部出射且通過(guò)所述測(cè)定部位的光，所述第一發(fā)光部和所述第一受光部之間的距離大于所述第二發(fā)光部和所述第二受光部之間的距離。因此，與第一發(fā)光部和第一受光部之間的距離與第二發(fā)光部和第二受光部之間的距離相等的構(gòu)成相比較，能夠使從第一發(fā)光部到達(dá)第一受光部的光的傳播范圍和從第二發(fā)光部到達(dá)第二受光部的光的傳播范圍在測(cè)定部位的深度方向上接近或重復(fù)。根據(jù)以上構(gòu)成，存在如下優(yōu)點(diǎn)：與傳播范圍離開(kāi)從第一發(fā)光部的出射光和從第二發(fā)光部的出射光之間的構(gòu)成相比較，能夠高精度地測(cè)定生物體信息。

在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，第一發(fā)光部、第二發(fā)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(fā)光部、第二發(fā)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(fā)光部到達(dá)第一受光部的光的傳播范圍和從第二發(fā)光部到達(dá)第二受光部的光的傳播范圍接近或重復(fù)。因此，能夠高精度地測(cè)定生物體信息這一上述的效果特別顯著。

在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，第一發(fā)光部以及第一受光部位于第二發(fā)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(fā)光部的出射光的傳播范圍和從第二發(fā)光部的出射光傳播的范圍充分地重復(fù)，所以能夠充分地抑制傳播范圍的不同導(dǎo)致的生物體信息的誤差。

在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，通過(guò)第一發(fā)光部和第一受光部的直線和通過(guò)第二發(fā)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(yōu)點(diǎn)：由于通過(guò)第一發(fā)光部以及第一受光部的直線和通過(guò)第二發(fā)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(guò)度接近或干涉的同時(shí)，在檢測(cè)面配置第一發(fā)光部以及第一受光部和第二發(fā)光部以及第二受光部。

在本發(fā)明的優(yōu)選的方式中，第一波長(zhǎng)的光是近紅外光，第二波長(zhǎng)的光是紅色光。另外，在本發(fā)明的其他方式中，第一波長(zhǎng)的光是綠色光，第二波長(zhǎng)的光是近紅外光或紅色光。其中，第一波長(zhǎng)以及第二波長(zhǎng)不限定于以上的例示。

本發(fā)明的優(yōu)選的方式涉及的檢測(cè)裝置生成生物體信息的生成所使用的檢測(cè)信號(hào)，其具備：第一發(fā)光部，出射第一波長(zhǎng)的光；第二發(fā)光部，出射第二波長(zhǎng)的光，所述第二波長(zhǎng)的光對(duì)測(cè)定部位深達(dá)度大于所述第一波長(zhǎng)的光對(duì)測(cè)定部位深達(dá)度；以及受光部，生成與從所述測(cè)定部位到達(dá)的光的受光電平對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)，所述第一發(fā)光部、所述第二發(fā)光部和所述受光部設(shè)置在與所述測(cè)定部位相對(duì)的檢測(cè)面，所述第一發(fā)光部和所述受光部之間的距離大于所述第二發(fā)光部和所述受光部之間的距離。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的測(cè)定裝置的側(cè)視圖。

圖2是著眼于測(cè)定裝置的功能的構(gòu)成圖。

圖3是發(fā)光-受光間距離和到深達(dá)度的關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖4是發(fā)光-受光間距離和到深達(dá)度的關(guān)系的圖表。

圖5是發(fā)光部和受光部的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖6是第二實(shí)施方式的發(fā)光部和受光部的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖7是第三實(shí)施方式的發(fā)光部和受光部的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖8是第三實(shí)施方式的變形例的發(fā)光部和受光部的位置關(guān)系的說(shuō)明圖。

圖9是第四實(shí)施方式的測(cè)定裝置的構(gòu)成圖。

圖10是第四實(shí)施方式的變形例的測(cè)定裝置的構(gòu)成圖。

符號(hào)說(shuō)明

100…測(cè)定裝置；12…框體部；14…帶；20…控制裝置；22…存儲(chǔ)裝置；24…顯示裝置；26…檢測(cè)裝置；e1、e2…發(fā)光部；r0、r1、r2…受光部；32…分析部；34…通知部。

具體實(shí)施方式

<第一實(shí)施方式>

圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及的測(cè)定裝置100的側(cè)視圖。第一實(shí)施方式的測(cè)定裝置100是非侵襲性地測(cè)定被驗(yàn)者的生物體信息的生物體計(jì)量設(shè)備，其被安裝在被驗(yàn)者的身體中作為測(cè)定對(duì)象的部位(以下稱為“測(cè)定部位”)m。第一實(shí)施方式的測(cè)定裝置100是具備框體部12和帶14的手表型的便攜設(shè)備，其通過(guò)將帶14卷繞在作為測(cè)定部位m的例示的手腕，從而能夠安裝于被驗(yàn)者的手腕。第一實(shí)施方式的測(cè)定裝置100接觸被驗(yàn)者的手腕的表面16。在第一實(shí)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(yàn)者的血液中的血紅蛋白中與氧結(jié)合的血紅蛋白的比例(％)，其是用于評(píng)價(jià)被驗(yàn)者的呼吸功能的指標(biāo)。

圖2是著眼于測(cè)定裝置100的功能的構(gòu)成圖。如圖2例示的那樣，第一實(shí)施方式的測(cè)定裝置100具備控制裝置20、存儲(chǔ)裝置22、顯示裝置24和檢測(cè)裝置26?？刂蒲b置20以及存儲(chǔ)裝置22設(shè)置在框體部12的內(nèi)部。如圖1例示的那樣，顯示裝置24(例如液晶顯示面板)設(shè)置在框體部12的表面(例如與測(cè)定部位m相反側(cè)的表面)，在控制裝置20的控制下顯示包含測(cè)定結(jié)果的各種圖像。

圖2的檢測(cè)裝置26是生成與測(cè)定部位m的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)p的傳感器模塊，例如設(shè)置在框體部12中與測(cè)定部位m的相對(duì)面(以下稱為“檢測(cè)面”)28。檢測(cè)面28是平面或曲面。如圖2例示的那樣，第一實(shí)施方式的檢測(cè)裝置26具備發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0。發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0被設(shè)置在檢測(cè)面28，從測(cè)定部位m觀察位于一端側(cè)。

發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2分別構(gòu)成為包含例如發(fā)光二極管(led：lightemittingdiode)等發(fā)光元件。發(fā)光部e1(第一發(fā)光部的例示)是對(duì)測(cè)定部位m出射波長(zhǎng)λ1的光的光源。發(fā)光部e2(第二發(fā)光部的例示)是對(duì)測(cè)定部位m出射與波長(zhǎng)λ1不同的波長(zhǎng)λ2的光的光源。在第一實(shí)施方式中，為了方便起見(jiàn)，設(shè)定發(fā)光部e1出射近紅外光(λ1＝900nm)，發(fā)光部e2出射紅色光(λ2＝700nm)的情況。此外，波長(zhǎng)λ1以及波長(zhǎng)λ2不限定于以上的例示。例如，能夠?qū)⒉ㄩL(zhǎng)λ1設(shè)定為940nm，將波長(zhǎng)λ2設(shè)定為660nm。

發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2各自的出射光在入射到測(cè)定部位m且在測(cè)定部位m的內(nèi)部重復(fù)反射以及散射的基礎(chǔ)上，從檢測(cè)面28側(cè)出射，到達(dá)受光部r0。即，第一實(shí)施方式的檢測(cè)裝置26是反射型的光學(xué)傳感器。受光部r0根據(jù)從測(cè)定部位m到達(dá)的光的受光電平生成檢測(cè)信號(hào)p。例如，作為受光部r0優(yōu)選利用將在與測(cè)定部位m相對(duì)的受光面接收光的光電二極管(pd：photodiode)等的光電轉(zhuǎn)換元件。測(cè)定部位m的血管以與心跳相同的周期反復(fù)性地膨脹以及收縮。由于在膨脹時(shí)和收縮時(shí)血管內(nèi)的血液的吸光量不同，因此根據(jù)來(lái)自測(cè)定部位m的受光電平，受光部r0生成的檢測(cè)信號(hào)p是包含與測(cè)定部位m的動(dòng)脈的脈動(dòng)成分(容積脈波)對(duì)應(yīng)的周期性變動(dòng)成分的脈波信號(hào)。雖然檢測(cè)裝置26包含：例如通過(guò)驅(qū)動(dòng)電流的供給而驅(qū)動(dòng)發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2的驅(qū)動(dòng)電路；以及對(duì)受光部r0的輸出信號(hào)進(jìn)行增大或a/d轉(zhuǎn)換的輸出電路(例如增大電路和a/d轉(zhuǎn)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(yùn)算處理裝置，其控制整個(gè)測(cè)定裝置100。存儲(chǔ)裝置22由例如非易失性的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器構(gòu)成，其存儲(chǔ)控制裝置20執(zhí)行的程序、控制裝置20使用的各種數(shù)據(jù)。第一實(shí)施方式的控制裝置20通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)裝置22存儲(chǔ)的程序，從而實(shí)現(xiàn)用于測(cè)定被驗(yàn)者的血氧飽和度的多個(gè)功能(分析部32、通知部34)。此外，能夠采用在多個(gè)集成電路中分散控制裝置20的功能的構(gòu)成、通過(guò)專用的電子電路實(shí)現(xiàn)控制裝置20的一部分或全部的功能的構(gòu)成。另外，在圖2中示出控制裝置20和存儲(chǔ)裝置22作為單獨(dú)的元件，但也能夠通過(guò)例如asic(applicationspecificintegratedcircuit：專用集成電路)等實(shí)現(xiàn)內(nèi)包存儲(chǔ)裝置22的控制裝置20。

分析部32根據(jù)檢測(cè)裝置26生成的檢測(cè)信號(hào)p確定被驗(yàn)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(dòng)為規(guī)定的范圍之外的數(shù)值的情況下，優(yōu)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(gòu)成。

分析部32指定血氧飽和度s能夠任意采用公知的技術(shù)。例如，能夠利用由檢測(cè)信號(hào)p算出的變動(dòng)比φ和血氧飽和度s的對(duì)應(yīng)，指定血氧飽和度s。變動(dòng)比φ如以下文的式(1)表現(xiàn)，其是成分比c2對(duì)成分比c1的比率。成分比c1是發(fā)光部e1出射波長(zhǎng)λ1的光時(shí)的檢測(cè)信號(hào)p的變動(dòng)成分q1(ac)和穩(wěn)定(定常)成分q1(dc)的強(qiáng)度比，成分比c2是發(fā)光部e2出射波長(zhǎng)λ2的光時(shí)的檢測(cè)信號(hào)p的變動(dòng)成分q2(ac)和穩(wěn)定成分q2(dc)的強(qiáng)度比。變動(dòng)成分q1(ac)以及變動(dòng)成分q2(ac)是與被驗(yàn)者的動(dòng)脈的脈動(dòng)聯(lián)動(dòng)地周期性變動(dòng)的成分(脈波成分)，穩(wěn)定成分q1(dc)以及穩(wěn)定成分q2(dc)是時(shí)間性穩(wěn)定地維持的成分。式(1)的變動(dòng)比φ和血氧飽和度s彼此相關(guān)。

【式1】

分析部32通過(guò)與脈搏比較以充分短的周期使發(fā)光部e1和發(fā)光部e2交替發(fā)光時(shí)的檢測(cè)信號(hào)p的分析，抽出變動(dòng)成分q1(ac)和穩(wěn)定成分q1(dc)、以及變動(dòng)成分q2(ac)和穩(wěn)定成分q2(dc)，并算出變動(dòng)比φ。然后，分析部32參照使變動(dòng)比φ的各數(shù)值和血氧飽和度s的各數(shù)值相互對(duì)應(yīng)的表，并將與根據(jù)檢測(cè)信號(hào)p算出的變動(dòng)比φ對(duì)應(yīng)的血氧飽和度s指定作為測(cè)定結(jié)果。

如圖3例示的那樣，假設(shè)從任意的發(fā)光點(diǎn)pe出射并通過(guò)測(cè)定部位m的內(nèi)部的光在受光點(diǎn)pr受光的狀況。圖4是對(duì)圖3的測(cè)定部位m的內(nèi)部的光傳播進(jìn)行模擬的結(jié)果。在圖4中，示出關(guān)于綠色光(波長(zhǎng)λ＝520nm)、紅色光(波長(zhǎng)λ＝700nm)和近紅外光(波長(zhǎng)λ＝900nm)的各個(gè)光，從發(fā)光點(diǎn)pe到受光點(diǎn)pr的距離(以下稱為“發(fā)光-受光間距離”)δ和光在測(cè)定部位m的內(nèi)部到達(dá)的深度(自生物體表面的距離)d之間的關(guān)系。光傳播的模擬是采用在散射的狀態(tài)下無(wú)損失且在散射的狀態(tài)間通過(guò)朗伯·比爾(lambert-beer)的定律進(jìn)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(shù)a設(shè)定為關(guān)于生物體的真皮假設(shè)的圖4的數(shù)值。圖4的深度d表示從發(fā)光點(diǎn)pe到達(dá)受光點(diǎn)pr的光子在測(cè)定部位m的內(nèi)部最多通過(guò)的深度。具體而言，如下文的式(2)所示，在設(shè)定在發(fā)光點(diǎn)pe和受光點(diǎn)pr之間的假想的垂直截面內(nèi)，通過(guò)以光子數(shù)對(duì)應(yīng)的加權(quán)值w對(duì)深度i加權(quán)，從而能夠算出代表性的深度d。此外，式(2)的記號(hào)z表示在測(cè)定部位m的深度方向平行的坐標(biāo)軸。

【式2】

按照從圖4的理解，從發(fā)光點(diǎn)pe入射到測(cè)定部位m的光到達(dá)測(cè)定部位m的內(nèi)部較深的位置的程度(以下稱為“深達(dá)度”)對(duì)應(yīng)波長(zhǎng)λ而不同。具體而言，存在如下傾向：綠色光的深達(dá)度低于近紅外光的深達(dá)度，紅色光的深達(dá)度大于近紅外光的深達(dá)度。即，與綠色光比較，近紅外光易于到達(dá)測(cè)定部位m的內(nèi)部的深部，與近紅外光、綠色光比較，紅色光易于到達(dá)測(cè)定部位m的內(nèi)部的深部。例如，假設(shè)發(fā)光-受光間距離δ為6mm的情況下，近紅外光從測(cè)定部位m的表面到達(dá)2.31mm的深度d，相對(duì)于此，紅色光從測(cè)定部位m的表面到達(dá)2.45mm的深度d。如由以上說(shuō)明理解的那樣，在第一實(shí)施方式中，從發(fā)光部e2出射的紅色光(λ2＝700nm)的深達(dá)度大于從發(fā)光部e1出射的近紅外光(λ1＝900nm)的深達(dá)度。

如上所述，深達(dá)度取決于波長(zhǎng)λ，因此在使發(fā)光-受光間距離δ共通的狀況下，從發(fā)光點(diǎn)pe出射不同的波長(zhǎng)λ的光的情況下，如圖3例示，從發(fā)光點(diǎn)pe到達(dá)受光點(diǎn)pr的光在測(cè)定部位m的內(nèi)部傳播的范圍(以下稱為“傳播范圍”)b的深度根據(jù)波長(zhǎng)λ而不同。傳播范圍b表示大于規(guī)定值的強(qiáng)度的光分布的范圍(所謂的香蕉形狀)。

例如，在自設(shè)置受光部r0的受光點(diǎn)pr等距離的發(fā)光點(diǎn)pe設(shè)置發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2的構(gòu)成(以下稱為“對(duì)比例”)中，如圖3的例示，在從發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2中深度不同。具體而言，發(fā)光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2分布在比發(fā)光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1深的位置。即，在對(duì)比例的構(gòu)成中，分別來(lái)自發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2的出射光在測(cè)定部位m的內(nèi)部通過(guò)對(duì)應(yīng)每波長(zhǎng)λ不同的部位(深度)，到達(dá)受光部r0。

如上例示的那種，在出射光的傳播范圍b離開(kāi)發(fā)光部e1和發(fā)光部e2之間的狀況中，在發(fā)光部e1的出射光通過(guò)的部位和發(fā)光部e2的出射光通過(guò)的部位之間，由于測(cè)定部位m的內(nèi)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(xué)特性不同。因此，存在血氧飽和度s的誤差變大的問(wèn)題?？紤]上述情況，在第一實(shí)施方式中，選擇發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0的位置，以使發(fā)光部e1出射的波長(zhǎng)λ1的光到達(dá)的深度d和發(fā)光部e2出射的波長(zhǎng)λ2的光到達(dá)的深度d接近。

按照?qǐng)D4的理解，存在如下傾向：發(fā)光-受光間距離δ越大，在測(cè)定部位m的內(nèi)部光到達(dá)的深度d越增加(到達(dá)更深的位置)?？紤]到以上的傾向，在第一實(shí)施方式中，選擇發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0的位置，以使深達(dá)度越低的光(難以到達(dá)測(cè)定部位m的較深的位置的光)從對(duì)于受光部r0越遠(yuǎn)的位置出射。

圖5是例示出發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0的位置關(guān)系的俯視圖以及截面圖。如前所述，在第一實(shí)施方式中，從發(fā)光部e2出射的紅色光的深達(dá)度大于從發(fā)光部e1出射的近紅外光的深達(dá)度。因此，如圖5的例示，選擇發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2各自和受光部r0的位置，以使發(fā)光部e1和受光部r0的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r0的距離δ2(δ1>δ2)。

如圖5的例示，俯視時(shí)(即從檢測(cè)面28垂直的方向觀察)，發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0位于檢測(cè)面28的直線x上。具體而言，發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0各自的中心位于直線x上。在第一實(shí)施方式中，發(fā)光部e1位于夾著發(fā)光部e2且與受光部r0相反的側(cè)?？梢該Q言之，發(fā)光部e2位于連接發(fā)光部e1和受光部r0的直線x上的構(gòu)成、或者發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0呈直線狀排列的構(gòu)成。采用以上構(gòu)成的結(jié)果，在第一實(shí)施方式中，如圖5的例示，從發(fā)光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1和從發(fā)光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2彼此重復(fù)。

例如，如圖4的例示，從測(cè)定部位m的表面以2.15mm的深度d通過(guò)發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2雙方的光的情況下，在從受光部r0離開(kāi)5.5mm左右的距離δ1的位置配置有發(fā)光部e1，在從受光部r0離開(kāi)5mm左右的距離δ2的位置配置有發(fā)光部e2。發(fā)光部e1和發(fā)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(shí)施方式中，根據(jù)發(fā)光部e1出射波長(zhǎng)λ1(第一波長(zhǎng)的例示)的近紅外光且在發(fā)光部e2出射對(duì)測(cè)定部位m的深達(dá)度大于近紅外光的波長(zhǎng)λ2(第二波長(zhǎng)的例示)的紅色光的構(gòu)成，發(fā)光部e1和受光部r0的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r0的距離δ2。因此，與發(fā)光部e1和發(fā)光部e2位于自受光部r0等距離的對(duì)比例相比，如圖5的例示，能夠使發(fā)光部e1出射的近紅外光的傳播范圍b1和發(fā)光部e2出射的紅色光的傳播范圍b2相互接近或重復(fù)。在以上的構(gòu)成中，與通過(guò)來(lái)自發(fā)光部e1的出射光和來(lái)自發(fā)光部e2的出射光而傳播范圍b(b1、b2)離開(kāi)的構(gòu)成相比，在發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2之間，由于測(cè)定部位m的內(nèi)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(xué)特性也近似。因此，存在抑制傳播范圍b的不同導(dǎo)致的誤差而能夠高精度地指定血氧飽和度s這樣的優(yōu)點(diǎn)。

另外，在第一實(shí)施方式中，發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0位于直線x上。因此，與發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0不在直線上的構(gòu)成相比，能夠使從發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2充分地相互接近或重復(fù)。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(shí)施方式的例示所示，傳播范圍b的不同導(dǎo)致的血氧飽和度s的誤差是相對(duì)于測(cè)定部位m而發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2和受光部r0位于一端側(cè)的反射型的光學(xué)傳感器中顯著化的課題。另一方面，在發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2夾著測(cè)定部位m位于與受光部r0的相反側(cè)的透過(guò)型的光學(xué)傳感器中，來(lái)自發(fā)光部e1的出射光和來(lái)自發(fā)光部e2的出射光在測(cè)定部位m的內(nèi)部彼此接近的路徑傳播并到達(dá)受光部r0。因此，傳播范圍b的不同導(dǎo)致的血氧飽和度s的誤差不會(huì)成為特別的問(wèn)題。考慮以上的情況，發(fā)光部e1和受光部r0的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r0的距離δ2的構(gòu)成可以說(shuō)在反射型的光學(xué)傳感器中是特別有效的。

＜第二實(shí)施方式＞

說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式。此外，在以下例示的各構(gòu)成中，對(duì)于作用、功能與第一實(shí)施方式相同的元件，將直接使用在第一實(shí)施方式的說(shuō)明中使用的符號(hào)并適當(dāng)省略各符號(hào)的詳細(xì)說(shuō)明。

圖6是例示出第二實(shí)施方式的發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0的位置關(guān)系的俯視圖以及截面圖。如圖6的例示，第二實(shí)施方式的受光部r0包括設(shè)置在檢測(cè)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(cè)定部位m相對(duì)的受光面接收光的光電二極管等的光電轉(zhuǎn)換元件。受光部r1接收從發(fā)光部e1出射且通過(guò)測(cè)定部位m的近紅外光(波長(zhǎng)λ1)，生成對(duì)應(yīng)受光電平的檢測(cè)信號(hào)p1。受光部r2接收從發(fā)光部e2出射且通過(guò)測(cè)定部位m的紅色光(波長(zhǎng)λ2)，生成與受光電平對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)p2。分析部32從受光部r1生成的檢測(cè)信號(hào)p1算出上述的式(1)的成分比c1，從受光部r2生成的檢測(cè)信號(hào)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(dòng)比φ指定血氧飽和度s的構(gòu)成以及方法與第一實(shí)施方式相同。

如圖6的例示，發(fā)光部e1、發(fā)光部e2、受光部r1和受光部r2位于俯視時(shí)檢測(cè)面28的直線x上。發(fā)光部e1和受光部r1的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r2的距離δ2(δ1>δ2)。具體而言，發(fā)光部e2以及受光部r2位于發(fā)光部e1和受光部r1之間。

如以上說(shuō)明，在第二實(shí)施方式中，在發(fā)光部e1出射波長(zhǎng)λ1的近紅外光且發(fā)光部e2出射波長(zhǎng)λ2的紅色光的構(gòu)成的基礎(chǔ)上，發(fā)光部e1和受光部r1的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r2的距離δ2。在以上的構(gòu)成中，如圖6的例示，來(lái)自發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和來(lái)自發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2彼此接近或重復(fù)。因此，與第一實(shí)施方式相同地，存在如下優(yōu)點(diǎn)：可以抑制發(fā)光部e1和發(fā)光部e2的傳播范圍b的不同導(dǎo)致的誤差切能夠高精度地指定血氧飽和度s。

在第二實(shí)施方式中尤其是，由于發(fā)光部e1、發(fā)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(fù)。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(shí)施方式中，發(fā)光部e2以及受光部r2位于發(fā)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(dǎo)致的血氧飽和度s的誤差。

<第三實(shí)施方式>

圖7是例示出第三實(shí)施方式的發(fā)光部e1、發(fā)光部e2和受光部r0的位置關(guān)系的俯視圖。如圖7的例示，第三實(shí)施方式的受光部r0與第一實(shí)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(fā)光部e1出射且通過(guò)測(cè)定部位m的近紅外光(波長(zhǎng)λ1)，生成對(duì)應(yīng)受光電平的檢測(cè)信號(hào)p1。受光部r2接收從發(fā)光部e2出射且通過(guò)測(cè)定部位m的紅色光(波長(zhǎng)λ2)，生成與受光電平對(duì)應(yīng)的檢測(cè)信號(hào)p2。分析部32從檢測(cè)信號(hào)p1以及檢測(cè)信號(hào)p2指定血氧飽和度s的構(gòu)成以及方法與第二實(shí)施方式相同。

如圖7的例示，通過(guò)發(fā)光部e1和受光部r1的直線x1、以及通過(guò)發(fā)光部e2和受光部r2的直線x2在俯視時(shí)彼此交叉。直線x1通過(guò)發(fā)光部e1的中心和受光部r1的中心，直線x2通過(guò)發(fā)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(fā)光部e2和受光部r2的中點(diǎn)與直線x2交叉。同樣地，直線x2在發(fā)光部e1和受光部r1的中點(diǎn)與直線x1交叉。對(duì)于發(fā)光部e1和受光部r1的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r2的距離δ2的條件，第一實(shí)施方式以及第二實(shí)施方式是相同的。如從以上說(shuō)明的理解，在第二實(shí)施方式中，發(fā)光部e1、發(fā)光部e2、受光部r1和受光部r2位于在檢測(cè)面28畫(huà)出的菱形的各頂點(diǎn)。根據(jù)以上的構(gòu)成，來(lái)自發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和來(lái)自發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2在直線x1和直線x2的交點(diǎn)的下方互相接近或重復(fù)。

如以上的說(shuō)明，在第三實(shí)施方式中，由于發(fā)光部e1和受光部r1的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r2的距離δ2，能夠使來(lái)自發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和來(lái)自發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2相互接近或重復(fù)。因此，與第二實(shí)施方式同樣地，存在如下優(yōu)點(diǎn)：可以抑制發(fā)光部e1和發(fā)光部e2的傳播范圍b的不同導(dǎo)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(shí)施方式中，存在如下優(yōu)點(diǎn)：通過(guò)發(fā)光部e1以及受光部r1的直線x1、通過(guò)發(fā)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(guò)度接近或干涉的同時(shí)在檢測(cè)面28配置發(fā)光部e1以及受光部r1和發(fā)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(gòu)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(guò)非直角交叉的方式配置發(fā)光部e1、受光部r1、發(fā)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(shí)施方式的構(gòu)成中，優(yōu)選發(fā)光部e1和受光部r1的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r2的距離δ2的構(gòu)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(gòu)成。

<第四實(shí)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(cè)定裝置100。第四實(shí)施方式的測(cè)定裝置100是不包括框體部12、帶14的測(cè)定模塊。具體而言，如圖9的例示，第四實(shí)施方式的測(cè)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(chǔ)裝置22、檢測(cè)裝置26構(gòu)成的電子部件。此外，如圖10的例示，優(yōu)選在基板40上安裝控制裝置20和存儲(chǔ)裝置22，與控制裝置20以及存儲(chǔ)裝置22相比較，在接近測(cè)定部位m的位置配置檢測(cè)裝置26的構(gòu)成。通過(guò)例如在設(shè)置顯示裝置24的箱體安裝第四實(shí)施方式的測(cè)定裝置100(測(cè)定模塊)，從而構(gòu)成便攜設(shè)備?？刂蒲b置20、存儲(chǔ)裝置22和檢測(cè)裝置26各自的構(gòu)成或功能與上述的各方式相同。此外，能夠通過(guò)省略框體部12或帶14等的測(cè)定模塊的方式實(shí)現(xiàn)檢測(cè)裝置26的單體(不包含控制裝置20或存儲(chǔ)裝置22的部分)。

<變形例>

以上例示的各實(shí)施方式能得到多種變形。在下文中將例示具體的變形方式?？蛇m當(dāng)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(fā)光部e1出射近紅外光且發(fā)光部e2出射紅色光的構(gòu)成，但發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2的出射光的波長(zhǎng)λ不限定于以上的例示。例如，也能夠采用發(fā)光部e1出射綠色光(λ1＝520nm)并且發(fā)光部e2出射近紅外光(λ2＝900nm)或紅色光(λ2＝700nm)的構(gòu)成。參照?qǐng)D4的說(shuō)明，綠色光的深達(dá)度低于近紅外光以及紅色光的深達(dá)度。即，以上例示的各構(gòu)成總體表現(xiàn)為：作為發(fā)光部e1出射波長(zhǎng)λ1的光且發(fā)光部e2出射對(duì)測(cè)定部位m的深達(dá)度大于波長(zhǎng)λ1的波長(zhǎng)λ2的光，發(fā)光部e1和受光部r0的距離δ1大于發(fā)光部e2和受光部r0的距離δ2的構(gòu)成。

(2)能夠通過(guò)運(yùn)算算出血氧飽和度s。在下文探討利用檢測(cè)信號(hào)p的血氧飽和度s的推算。首先，關(guān)于光減弱的朗伯·比爾的式子通過(guò)以下的式(3)表現(xiàn)。

【式3】

式(3)的記號(hào)ed表示脫氧血紅蛋白的摩爾吸光度，記號(hào)eo表示氧合血紅蛋白的摩爾吸光度。記號(hào)ca表示血紅蛋白濃度，δla表示光路長(zhǎng)。記號(hào)δiout相當(dāng)于上述的變動(dòng)成分q1(ac)或變動(dòng)成分q2(ac)，記號(hào)iout相當(dāng)于上述的穩(wěn)定成分q1(dc)或穩(wěn)定成分q2(dc)。將波長(zhǎng)λ1的光相關(guān)的變量(q1(ac)，q1(dc))適用于式(1)的結(jié)果和將波長(zhǎng)λ2的光相關(guān)的變量(q2(ac)，q2(dc))適用于式(1)的結(jié)果之間的比通過(guò)以下的式(4)表現(xiàn)。在式(4)中，對(duì)波長(zhǎng)λ1相關(guān)的要素添加符號(hào)[λ1]，對(duì)波長(zhǎng)λ2相關(guān)的要素添加符號(hào)[λ2]。

【式4】

假設(shè)從發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發(fā)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(zhǎng)δla，導(dǎo)出記述變動(dòng)比φ和血氧飽和度s的關(guān)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(guò)分析部32將由檢測(cè)信號(hào)p推算的變動(dòng)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(dǎo)出中，假設(shè)從發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2共通。在透過(guò)型的光學(xué)傳感器中，如上所述，在從發(fā)光部e1的出射光和從發(fā)光部e2的出射光在測(cè)定部位m的內(nèi)部互相接近的路徑傳播，所以上述假定恰當(dāng)?shù)爻闪?。但是，在反射型的光學(xué)傳感器中，傳播范圍b1和傳播范圍b2實(shí)際上不同的情況下，由于上述假設(shè)無(wú)法有效成立，所以在式(5)中，難以高精度地計(jì)算血氧飽和度s。

在上述各方式中，從發(fā)光部e1的出射光的傳播范圍b1和從發(fā)光部e2的出射光的傳播范圍b2相互接近或重復(fù)，所以從式(4)到式(5)的導(dǎo)出的假設(shè)是有效的。因此，存在如下優(yōu)點(diǎn)：與反射型的光學(xué)傳感器無(wú)關(guān)，通過(guò)式(5)的運(yùn)算，能夠高精度地計(jì)算血氧飽和度s。

(3)在上述各方式中，例示了具備發(fā)光部e1以及發(fā)光部e2這兩個(gè)發(fā)光部e的檢測(cè)裝置26，能夠在檢測(cè)裝置26設(shè)置三個(gè)以上的發(fā)光部e。從接近或者重復(fù)來(lái)自各發(fā)光部e的出射光的傳播范圍b的觀點(diǎn)出發(fā)，與發(fā)光部e的個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，優(yōu)選構(gòu)成為越是出射光的深達(dá)度低的發(fā)光部e越配置在離受光部r0遠(yuǎn)的位置。設(shè)置三個(gè)以上的發(fā)光部的構(gòu)成將指定的兩個(gè)發(fā)光部中的一個(gè)作為第一發(fā)光部，將另一個(gè)作為第二發(fā)光部時(shí)，如果滿足本發(fā)明的條件，則無(wú)論其他發(fā)光部如何也包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

(4)在上述各方式中，例示能夠安裝在被驗(yàn)者的手腕的測(cè)定裝置100，測(cè)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(yàn)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(tài)的測(cè)定裝置100。但是，設(shè)想例如在安裝手指安裝型等的測(cè)定裝置100的狀態(tài)下，可能對(duì)日常生活有障礙，從對(duì)日常生活沒(méi)有障礙而時(shí)常測(cè)定血氧飽和度s的觀點(diǎn)出發(fā)，尤其優(yōu)選能在被試者的手腕安裝的上述的各方式的測(cè)定裝置100。此外，也能夠?qū)崿F(xiàn)手表等的安裝(例如外設(shè))在各種電子設(shè)備的方式的測(cè)定裝置100。

(5)在上述各方式中，測(cè)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(cè)定脈搏、血流速度、血壓的構(gòu)成、以及作為生物體信息測(cè)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(gòu)成。此外，在作為生物體信息測(cè)定血流速度的構(gòu)成中，作為發(fā)光部e優(yōu)選利用激光照射器，該激光照射器在經(jīng)共振器的共振出射的狹帶域出射不相干的激光。